1. Предмет информатики, ее связь с другими дисциплинами.

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Часто возникает путаница понятий “информатика” и “кибернетика”. Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Как фундаментальная наука информатика связана с философией - через учение об информации и теорию познания; с математикой - через теорию математического моделирования; математическую логику и теорию алгоритмов; с лингвистикой - через учение о формальных языках и о знаковых системах. Она также тесно связана с теорией информации и управления.

Информатика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

*исследование информационных процессов любой природы;

*разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

*решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

2. Правовые основы информатизации.

Информатизация - это сложный социальный процесс, связанный со значительными изменениями в образе жизни населения. Он требует серьезных усилий на многих направлениях, включая ликвидацию компьютерной неграмотности, формирование культуры использования новых информационных технологий и др.

Цель информатизации - трансформация движущих сил общества, которое должно быть перенацелено на производство услуг, формирование производства информационного, а не материального продукта. В ходе информатизации решаются задачи изменения подходов к производству, модернизируется уклад жизни, система ценностей. Особую ценность обретает свободное время, воспроизводятся и потребляются интеллект, знания, что приводит к увеличению доли умственного труда. От граждан информационного общества требуется способность к творчеству, возрастает спрос на знания. Изменяется материальная и технологическая база общества, ключевое значение начинают иметь различного рода управляющие и аналитические информационные системы, созданные на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационной технологии, телекоммуникационной связи.

Нарушения: Авторских прав, не санкционированный использование баз данных, публикации информации в интернете

3. Природа, сущность и свойства информации. Основные определения понятия информации.

Информация (от лат. informatio — осведомление, разъяснение, изложение, от лат. informare — придавать форму) — в широком смысле абстрактное понятие, имеющее множество значений, в зависимости от контекста. В узком смысле этого слова — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления. Сведения об объектах живой или неживой природы, их свойствах и взаимном влиянии друг на друга.

Информация – это сведения об объектах или явлениях окружающей среды, которые мы запрашиваем в случае возникновения необходимости в них. Информация может быть новой – это сведения, которых мы еще не знаем, и устаревшей – т.е. известной, переработанной. Информация распространяется на носителях, ее актуальность для индивида носит субъективный характер и завит от преинформационных запасов.

Свойства : Объективность информации характеризует её независимость от чьего-либо мнения или сознания, а также от методов получения. Более объективна та информация, в которую методы получения и обработки вносят меньший элемент субъективности.

Полнота. Информацию можно считать полной, когда она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения набор показателей. Как неполная, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых на основании информации решений.

Достоверность - верность информации, не вызывающая сомнений. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Причинами недостоверности могут быть: преднамеренное искажение (дезинформация); непреднамеренное искажение субъективного свойства; искажение в результате воздействия помех; ошибки фиксации информации.

В общем случае достоверность информации достигается: указанием времени свершения событий, сведения о которых передаются; сопоставлением данных, полученных из различных источников; своевременным вскрытием дезинформации; исключением искажённой информации и др.

Адекватность — степень соответствия смысла реально полученной информации и её ожидаемого содержимого . Например задан вопрос - "Сколько у человека пальцев на руке?" "На руке у человека пять пальцев" - ответ достоверный и адекватный, "У человека две руки" - ответ достоверный но неадекватный.

Доступность информации — мера возможности получить ту или иную информацию.

Актуальность информации — это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Эмоциональность — свойство информации вызывать различные эмоции у людей. Это свойство информации используют производители медиаинформации. Чем сильнее вызываемые эмоции, тем больше вероятности обращения внимания и запоминания информации.

Информация объединяет в себе три принципиально отличные вида – направленность движения, форму вещества и форму (структуру, модуляцию) окружающих вещество полей, которую мы наблюдаем в результате действия пространственных сил, сопровождающих движение вещества.

4. Меры информации, понятие энтропии.

Классификация мер :

Синтаксическая мера - Эта мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.

Семантическая мера - Для измерения смыслового содержания информации, т.е. ее количества на семантическом уровне, наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Для этого используется понятие тезаурус пользователя.

Тезаурус - это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система. Прагматическая мера - Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования этой информации в той или иной системе.

Энтропия — это количество информации, приходящейся на одно элементарное сообщение источника, вырабатывающего статистически независимые сообщения.(мера неопределенности сообщения)

5. Экономическая информация, ее особенности, свойства, классификация, единицы измерения.

Экономическая информация — это совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере.

В качестве экономической информации можно выделить информацию статистическую, производственно-экономическую, коммерческую, деловую, банковскую, научную и т. д. В зависимости от источника, цели, способов получения и передачи различают исходную, промежуточную и конечную информацию.

Потребительскими показателями качества, как репрезентативность, содержательность, полнота, доступность, актуальность, своевременность, точность, устойчивость, достоверность и ценность.

Экономическая информация обладает рядом особенностей: специфичность , объемность, цикличность, отражение результатов, специфичность по способам обработки

Классификация: по источникам(внутренняя, внешняя, входящая, исходящая), по степени переработки (первичная, производственная), по достоверности (ложная, полезная, избыточная), по степени получения (постоянная, дискретная), по роли (отчетная, плановая, контрольная), по характеру работы , по форме передачи.

6. Законы алгебры логики.

Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями^[1]. Высказывания могут быть истинными, ложными или содержащими истину и ложь в разных соотношениях.

Определение

Базовыми элементами, которыми оперирует алгебра логики, являются высказывания. Высказывания строятся над множеством {B, , , , 0, 1}, где B — непустое множество, над элементами которого определены три операции:

 отрицание (унарная операция),

 конъюнкция (бинарная),

 дизъюнкция (бинарная),

а также константы — логический ноль 0 и логическая единица 1.

Дизъю́нкт — пропозициональная формула, являющаяся дизъюнкцией одного или более литералов (например ). Конъюнкт — пропозициональная формула, являющаяся конъюнкцией одного или более литералов (например ).

Аксиомы

1. , 

2. 

3. 

4. 

5. 

6. 

7. 

8. 

9. 

Логические операции

Простейшим и наиболее широко применяемым примером такой алгебраической системы является множество B, состоящее всего из двух элементов:

B = { Ложь, Истина }

Как правило, в математических выражениях Ложь отождествляется с логическим нулём, а Истина — с логической единицей, а операции отрицания (НЕ), конъюнкции (И) и дизъюнкции (ИЛИ) определяются в привычном нам понимании. Легко показать, что на данном множестве B можно задать четыре унарные и шестнадцать бинарных отношений и все они могут быть получены через суперпозицию трёх выбранных операций.

Опираясь на этот математический инструментарий, логика высказываний изучает высказывания и предикаты. Также вводятся дополнительные операции, такие как эквивалентность  («тогда и только тогда, когда»), импликация  («следовательно»), сложение по модулю два  («исключающее или»), штрих Шеффера , стрелка Пирса и другие.

Логика высказываний послужила основным математическим инструментом при создании компьютеров. Она легко преобразуется в битовую логику: истинность высказывания обозначается одним битом (0 — ЛОЖЬ, 1 — ИСТИНА); тогда операция  приобретает смысл вычитания из единицы;  — немодульного сложения; & — умножения;  — равенства;  — в буквальном смысле сложения по модулю 2 (исключающее Или — XOR);  — непревосходства суммы над 1 (то есть A  B = (A + B) <= 1).

Впоследствии булева алгебра была обобщена от логики высказываний путём введения характерных для логики высказываний аксиом. Это позволило рассматривать, например, логику кубитов, тройственную логику (когда есть три варианта истинности высказывания: «истина», «ложь» и «не определено») и др.

Свойства логических операций

1. Коммутативность: xy = yx, {&, }.

2. Идемпотентность: xx = x, {&, }.

3. Ассоциативность: (xy)z = x(yz), {&, }.

4. Дистрибутивность конъюнкций и дизъюнкции относительно дизъюнкции, конъюнкции и суммы по модулю два соответственно:

• ,

• ,

• .

Законы де Мо́ргана:

• ,

• .

Законы поглощения:

• ,

• .

Другие (1):

• .

• .

• .

• .

• .

Другие (2):

• .

• .

• .

• 

Другие (3) (Дополнение законов де Мо́ргана):

• .

• 

7. Архитектура IBM – совместимого компьютера. Принципы фон Неймана.

IBM PC-совместимые компьютеры построены на базе микропроцессоров

Для IBM PC- характерна расширяемость — разнообразные устройства могут быть подключены через шины расширения (ISA, PCI, AGP и др.). Процессор и ОЗУ практически всегда являются сменными.

IBM PC-совместимый компьютер (англ. IBM PC-compatible) — компьютер, архитектурно близкий к IBM PC, XT и AT и позволяющий запускать их программное обеспечение. В связи с распространением большого количества подобных компьютеров, к ним часто применяется более широкий термин «персональный компьютер» или сокращённо ПК

«принципы фон Неймана».

1. Принцип двоичности.

Для представления данных и команд используется двоичная система счисления.

2. Принцип программного управления.

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определённой последовательности[источник не указан 143 дня].

3. Принцип однородности памяти.

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

4. Принцип адресуемости памяти.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

5. Принцип последовательного программного управления.

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой.

6. Принцип условного перехода.

Kоманды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые изменяют последовательность выполнения команд в зависимости от значений данных. (Сам принцип был сформулирован задолго до фон Неймана Адой Лавлейс и Чарльзом Бэббиджем, однако он логически включен в фоннеймановский набор как дополняющий предыдущий принцип.)

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фоннеймановских

8. Системы счисления. Перевод из одной системы счисления в другую.

Системой счисления принято называть совокупность приёмов наименования и обозначения чисел, т.е. способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

В непозиционных системах вес цифры (т.е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так, в римской системе счисления в числе ХХХII (тридцать два) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая - 7 единиц, а третья - 7 десятых долей единицы.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы счисления - это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.

9. Кодирование и представление информации в ЭВМ.

Двоичное кодирование

В какой бы форме не представлялась подлежащая обработке информация, она должна быть переведена компьютером на язык, доступный для автоматической обработки. Язык компьютера – это язык чисел, причем не обычных (десятичных), а двоичных, алфавит которых состоит всего лишь из двух цифр – 0 и

1. Двоичная система наиболее проста и удобна для обработки на ЭВМ, т. к. компьютер – электрическая машина и работает с электрическими сигналами: есть сигнал – включено, нет сигнала – выключено.

В современной вычислительной технике информация как раз и кодируется с помощью сигналов двух видов: включено или выключено. Все входные сигналы, поступающие в компьютер, преобразуются в нули и единицы, при этом 0 означает отсутствие тока (нет сигнала, т. е. выключено), а 1 – присутствие тока в цепи (есть сигнал, т. е. включено). Принято обозначать одно состояние цифрой 0, а другое – цифрой 1. Такое кодирование называется двоичным, а цифры 0 и 1 называются битами (от англ. bit – binary digit – двоичная цифра).

На этом простом принципе и основана работа ЭВМ. Любая информация в компьютере может быть представлена в виде последовательности двоичных символов – бит.

10. Состав, назначение и взаимодействие основных устройств персонального компьютера. Магистрально-модульный принцип.

Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера, к которым относятся: центральный процессор; основная память; внешняя память; периферийные устройства.

Конструктивно персональные компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому через специальные разъемы присоединяются другие устройства. В состав системного блока входят все основные узлы компьютера: системная плата; блок питания; накопитель на жестком магнитном диске; накопитель на гибком магнитном диске; накопитель на оптическом диске; разъемы для дополнительных устройств.

На системной (материнской) плате в свою очередь размещаются: микропроцессор; математический сопроцессор; генератор тактовых импульсов; микросхемы памяти; контроллеры внешних устройств; звуковая и видеокарты; таймер.

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

между микропроцессором и основной памятью;

между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.

11. Микропроцессоры, принцип действия и основные характеристики. Типы современных микропроцессоров.

Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В настоящее время наметилось два направления развития микропроцессоров:

• RISC процессоры (процессоры с сокращённым набором команд)

• CISC процессоры (процессоры с полным набором команд)

В процессорах с полным набором команд используется уровень микропрограммирования для того, чтобы декодировать и выполнить команду микропроцессора. В этих процессорах формат команды не зависит от аппаратуры процессора. На одной и той же аппаратуре при смене микропрограммы могут быть реализованы различные микропроцессоры. С другой стороны смена аппаратуры никак не влияет на программное обеспечение микропроцессора. С точки зрения пользователя у микропроцессора только увеличивается производительность, снижается потребление энергии, уменьшаются габариты устройств. Неявным недостатком таких процессоров является то, что производители микросхем стараются увеличить количество команд, которые может выполнять микропроцессор, тем самым увеличивая сложность микропрограммы и замедляя выполнение каждой команды в целом.

В процессорах с сокращённым набором команд декодирование и исполнение команды производится аппаратурно, поэтому количество команд ограниченно минимальным набором. В этих процессорах команда и микрокоманда совпадают. Преимуществом этого типа процессоров является то, что команда может быть в принципе выполнена за один такт (не требуется выполнение микропрограммы), однако для выполнения тех же действий, которые выполняет команда CISC процессора, требуется выполнение целой программы.

В большинстве случаев быстродействие RISC процессоров выше чем CISC процессоров, однако при выборе процессора нужно учитывать все параметры в целом, т.к. тактовая частота может оказаться значительно ниже по сравнению с CISC процессором (особенно если в нём применяются специальные меры по повышению производительности), разрядность команды может оказаться выше чем у CISC процессора (что чаще всего и бывает). В результате общий объём исполняемой программы для RISC процессора превысит объём подобной программы для CISC процессора.

В качестве примера рассмотрим устройство процессора с полным набором команд. Здесь будет рассматриваться упрощённая модель процессора для облегчения понимания работы. CISC микропроцессор состоит из двух частей:

• Блок обработки сигналов;

• Блок микропрограммного

12. Модули памяти, виды, назначение, принцип действия и основные характеристики.