1. Информа́тика— наука о способах получения, накопления, хранения, преобразования, передачи, защиты и использования информации. Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования.Термин информатика возник в 60-х годах во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной переработкой информации, как слияние французских слов information и automatique (F. Dreyfus, 1972)Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данных (теория вычислимости и искусственный интеллект), каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью (теория сложности вычислений), в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида (структуры и базы данных), как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом (пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний) и т. п.

2. Сигнал (в теории информации и связи) — материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.Сигнал, детерминированный или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей изменение параметров сигнала. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несёт полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путём сложения) с сигналом и искажающая его. Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учётом шума.

По физической природе носителя информации:

• электрические;

• электромагнитные;

• оптические;

• акустические

и др.;

По способу задания сигнала:

• регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;

• нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей.

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы:

• непрерывные (аналоговые), описываемые непрерывной функцией;

• дискретные, описываемые функцией отсчётов, взятых в определённые моменты времени;

• квантованные по уровню;

• дискретные сигналы, квантованные по уровню (цифровые).

• С точки зрения программиста, данные — это часть программы, совокупность значений определённых ячеек памяти, преобразование которых осуществляет код. С точки зрения компилятора, процессора, операционной системы, это совокупность ячеек памяти, обладающих определёнными свойствами (возможность чтения и записи (необяз.), невозможность исполнения).

• Контроль за доступом к данным в современных компьютерах осуществляется аппаратно.

• В соответствии с принципом фон Неймана, одна и та же область памяти может выступать как в качестве данных, так и в качестве исполнимого кода.

• Типы данных

• Традиционно выделяют два типа данных — двоичные (бинарные) и текстовые.

• Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.

• Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.

• Передача текстовых данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению.

• Данные в объектно-ориентированном программировании

• Могут обрабатываться функциями объекта, которому принадлежат сами, либо функциями других объектов, имеющими для этого возможность.

Предметом изучения науки информатика являются именно данные: методы их создания, хранения, обработки и передачи . А сама информация, зафиксированная в данных, ее содержательный смысл интересны пользователям информационных систем, являющимся специалистами различных наук и областей деятельности: медика интересует медицинская информация, геолога — геологическая, предпринимателя — коммерческая и тп. (в том числе специалиста по информатике интересует информация по вопросам работы с данными).

Чаще всего в качестве носителя передаваемой по сети информации выступают элек­тромагнитные волны разной частоты.

ВНИМАНИЕ Физическую среду, которая используется для соединения компьютеров в сети, принято называтьлинией связи, каналом связиилисредой переда­чи данных.

В качестве линий связи могут использоваться инфракрасные лучи, обычные или специальные электрические провода, оптоволоконные кабели, телефонные линии, радио и спутниковая связь. Информация передается по линиям связи в ви­де различных сигналов, которые, испытывая сопротивление среды, затухают с рас­стоянием. Поэтому одной из важнейших характеристик линии связи являетсямак­симальная дальность, на которую может быть передана по ней информация без искажения.

Так, инфракрасные лучи обеспечивают передачу информации между компью­терами, находящимися в пределах одной комнаты. Линия связи, являющаяся раз­новидностью электрического кабеля — «витая пара» (два изолированных медных провода, свитые в жгут), обеспечивает связь между компьютерами, находящими­ся на расстоянии не более 100 метров. Наиболее популярное в настоящее время средство соединения — электрический коаксиальный кабель типа Ethernet— по­зволяет связывать компьютеры на расстоянии до 500 м. Коаксиальный кабель мож­но сделать более или менее толстым. Более толстые кабели обеспечивают лучшую передачу данных на б йльшие расстояния, но они дороже и прокладывать их слож­нее. Оптоволоконные кабели представляют собой достаточно тонкие жгуты из спе­циального материала, по которому распространяются световые волны, генери­руемые микролазерными установками. Такие кабели обеспечивают связь на расстояниях в десятки и сотни километров. А различные комбинации телефон­ных линий, радио- и спутниковой связи позволяют соединять компьютеры, нахо­дящиеся в любой точке планеты.

Для систем передачи информации важна физическая природа ее

восприятия. По этому признаку информация может быть разделена на слуховую,

зрительную и “машинную”. Первые два вида соответствуют наиболее емким

каналам восприятия информации человеком. Пропускная способность слухового

канала составляет тысячи десятичных единиц информации, а зрительного -

миллионы. “Машинная” информация предназначена для обработки ЭВМ. Здесь

пропускная способность каналов должна согласовываться со скоростью

обработки ее машиной – до нескольких десятков миллионов двоичных единиц

информации в секунду. С помощью ЭВМ в настоящее время стала возможна

обработка слуховой и зрительной информации.

Для передачи информации на расстояние необходимо передать содержащее

эту информацию сообщение. Структурная схема систему передачи информации

приведена на рис.2.

система передачи информации

канал

И К М ДМ ДК П

сигнал

информация

Рис.2

Буквами на схеме обозначены следующие устройства:

И – источник;

К – кодер;

М – модулятор;

ДМ – демодулятор;

ДК – декодер;

П – приемник.

Кодер осуществляет отображение генерируемого сообщения в дискретную

последовательность.

Модулятор и демодулятор в совокупности реализуют операции по

преобразованию кодированного сообщения в сигнал и обратные преобразования.

Декодер отображает дискретную последовательность в копию исходного

сообщения.

Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.^[1]

В результате исполнения информационных процессов осуществляются информационные права и свободы, выполняются обязанности соответствующими структурами производить и вводить в обращение информацию, затрагивающую права и интересы граждан, а также решаются вопросы защиты личности, общества, государства от ложной информации и дезинформации, защиты информации и информационных ресурсов ограниченного доступа от несанкционированного доступа.^[2]

С точки зрения информационного права, при выполнении информационных процессов возникают общественные отношения, подлежащие правовому регулированию в информационной сфере.

3) 1. Формы представления информации

Информация по своей сути включает в себя весь окружающий мир и все то, что его наполняет: знания, навыки, предметы, чертежи, культура, искусство, речь, взгляд и т.д. Информация может быть непрерывной и дискретной.

Непрерывными величинами называют величины, характеризующиеся физическими величинами (длина, ширина, вес, объем, расстояние, плотность, масса, температура и т.д.).

Дискретными величинами называют величины, характеризующиеся числом, количеством предметов или информации (10 Мб, 3книги, 15 шагов и т.д.).

Информация в персональном компьютере (ПК) представляется в двоичном формате (системе счисления) в виде единиц и нулей. Минимальной единицей информации является бит. Группа из восьми бит представляет собой байт. Каждый байт в памяти компьютера имеет уникальный адрес, начиная с нуля. Таким образом, байт является минимальной адресуемой единицей памяти.

При определении информационной емкости современных ПК байт как единица информации используется редко. Чаше используются его производные - Кбайт (1 Кбайт = 1024 байт). Мбайт (1Мбайт = 1024 Кбайт) и т.д.

Для хранения информации и работы с ней в компьютерах используются различные системы кодировки (ANSI, ASCII, Кои-8 и пр.). Например, американский национальный стандартный код для обмена информацией ASCII 8-ю битами обеспечивает представление 256 символов, включая символы для национальных алфавитов.

Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое значение. Но соглашению биты в байте пронумерованы от 0 до 7 справа налево. Двоичная система счислении, как и привычная, для нас десятичная, является позиционной, и значение двоичною числа определяется относительной позицией каждого бита и наличием единичных битов. Для того, чтобы «прочитать» число, записанное в какой-либо позиционной системе счисления (перевести его в десятичное), можно воспользоваться следующей формулой:

где Р - основание системы счисления (количество цифр алфавита), ап­позиция цифры в числе справа налево, начиная с 0.

Например, набор битов 01000001 представляет число 65

Двоичная арифметика

Так как ПК выполняет арифметические операции только в двоичном формате, полезно иметь представление о двоичной арифметике. Если быть более точным, то из всех простейших арифметических операций компьютер может выполнять только одну - сложение. Остальные операции выполняются через сложение: вычитание производится через сложение с отрицательным числом, умножение - через многократное суммирование, деление - через многократное вычитание.

Рассмотрим, как в ПК производится суммирование и вычитание двоичных чисел.

Двоичный алфавит состоит из цифр 0 и 1, а правила суммирования следующие:

0+0=0

1+0=1

1+1=(1)0

1+1+1=(1)1.

Здесь необходимо обратить внимание на перенос единичного бита в последних двух случаях.

Например, при сложении чисел 01000001 и 00101010 (65 и 42) получим следующий результат.

Двоичная Десятичная

01000001 65

00101010 42

________ ___

01101(111 107.

Представленные выше числа являются положительными, что показывает наличие нуля в самом левом (старшем) разряде. Отрицательные двоичные числа содержат единичный бит в старшем разряде и выражаются двоичным дополнением. Для получения двоичного дополнения необходимо инвертировать все биты исходного числа и к результату прибавить 1.

Например, для получения двоичного дополнения числа 65 (01000001) необходимо сделать инверсию всех битов (10111110) и прибавить единицу. Полученный набор битов (10111111) представляет число-65.

Для того, чтобы «прочитать» отрицательное двоичное число, необходимо определить его абсолютное значение и приписать знак «минус». При получении модуля отрицательного числа необходимо повторить операции - инвертировать все биты и прибавить 1.

Доказать правильность приведенного выше можно простым сложением: при суммировании противоположных чисел мы должны получить ноль. В нашем примере

01000001 (-65)

10111111 (-65)

________ ____

0000000

Все восемь бит имеют нулевое значение. Перенос единичного бита потерян. Такой перенос является корректным, так как был перенос единицы в знаковый (старшин) бит и из него. Если же при двоичном суммировании был перенос только в знаковый разряд, либо только га знакового, то фиксируется ошибка сложения.

Шестнадцатеричное представление

Специалисты разработали «стенографический» метод представления двоичных данных, по которому байт делится пополам и каждые полбайта выражаются соответствующей шестнадцатиричной цифрой: десятичными цифрами (0 - 9) и А (10), В (11), С (12), D (13), Е (14), F (15). Так как цифр всего 16, система называется шестнадцатеричной.

Для индикации шестнадцатеричного числа непосредственно после него ставится символ Н, например, 25Н (десятичное представление 37). 16-теричное число всегда начинается с десятичной цифры 0-9, таким образом, число B8Н записывается как 0B8Н.

Шестнадцатеричная система счисления также является позиционной, поэтому прочитать «десятичный» эквивалент шестнадцатиричного числа можно с применением правила, описанного выше.

4) Качество информации является одним из важнейших параметров для потребителя информации. Оно определяется следующими характеристиками:

1. репрезентативность – правильность отбора информации в целях адекватного отражения источника информации. Например, в целях большей репрезентативности данных о себе абитуриенты стремятся представить в приемную комиссию как можно больше свидетельств, дипломов, удостоверений и другой информации, подтверждающей их высокий уровень подготовки, что учитывается при зачислении в ВУЗ;

2. содержательность – семантическая емкость информации. Рассчитывается как отношение количества семантической информации к ее количеству в геометрической мере. Это характеристика сигнала, про который говорят, что «мыслям в нем тесно, а словам просторно». В целях увеличения содержательности сигнала, например, используют для характеристики успеваемости абитуриента не полный перечень его аттестационных оценок, а средний балл по аттестату;

3. достаточность  (полнота) – минимальный, но достаточный состав данных для достижения целей, которые преследует потребитель информации. Эта характеристика похожа на репрезентативность, однако разница состоит в том, что в данном случае учитывается минимальный состав информации, который не мешает принятию решения. Например, абитуриент – золотой медалист может не представлять в приемную комиссию свой аттестат: диплом, подтверждающий получение золотой медали, свидетельствует о полном наборе отличных оценок в аттестате;

4. доступность – простота (или возможность) выполнения процедур получения и преобразования информации. Эта характеристика применима не ко всей  информации, а лишь к той, которая не является закрытой. Для обеспечения доступности бумажных документов используются различные средства оргтехники для их хранения, а для облегчения их обработки используются средства вычислительной техники;

5. актуальность – зависит от динамики изменения характеристик информации и определяется сохранением ценности информации для пользователя в момент ее использования. Очевидно, что касается информации, которая используется при зачислении, она актуальна, так как само обучение уже закончилось, и его результаты изменены быть не могут, а, значит, остаются актуальными;

6. своевременность – поступление не позже заранее назначенного срока. Этот параметр также очевиден недавним абитуриентам: опоздание с представлением позитивной информации о себе при поступлении может быть чревато незачислением;

7. точность – степень близости информации к реальному состоянию источника информации. Например, неточной информацией является медицинская справка, в которой отсутствуют данные о перенесенных абитуриентом заболеваниях;

8. достоверность – свойство информации отражать источник информации с необходимой точностью. Эта характеристика вторична относительно точности. В предыдущем примере получаемая информация недостоверна;

9. устойчивость – способность информации реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

5) Система счисления(далее СС) - совокупность приемов и правил для записи чисел цифровыми знаками. Наиболее известна десятичная СС, в которой для записи чисел используются цифры 0,1,:,9. Способов записи чисел цифровыми знаками существует бесчисленное множество. Любая предназначенная для практического применения СС должна обеспечивать:

• возможность представления любого числа в рассматриваемом диапазоне величин;

• единственность представления (каждой комбинации символов должна соответствовать одна и только одна величина);

• простоту оперирования числами;

В зависимости от способов изображения чисел цифрами, системы счисления делятся на непозиционные и позиционные. Непозиционной системой называется такая, в которой количественное значение каждой цифры не зависит от занимаемой ей позиции в изображении числа (римская система счисления). Позиционной системой счисления называется такая, в которой количественное значение каждой цифры зависит от её позиции в числе (арабская система счисления). Количество знаков или символов, используемых для изображения числа, называется основанием системы счисления. Позиционные системы счисления имеют ряд преимуществ перед непозиционными: удобство выполнения арифметических и логических операций, а также представление больших чисел, поэтому в цифровой технике применяются позиционные системы счисления. Запись чисел может быть представлена в виде

, где A(D) - запись числа A в СС D; D_i - символ системы, образующие базу.

По этому принципу построены непозиционные СС. В общем же случае системы счисления: A(B)=a₁B₁+a₂B₂ +...+a_nB_n. Если положить, что B_i=q*B_i-1, а B₁=1, то получим позиционную СС. При q=10 мы имеем дело с привычной нам десятичной СС. На практике также используют другие СС:

q	Название	Цифры
2	двоичная	0,1
3	троичная	0,1,2
8	восьмеричная	0,...,7
16	шестнадцатиричная	0,...,9,A, ...,F

Каждая СС имеет свои правила арифметики (таблица умножения, сложения). Поэтому, производя какие-либо операции над числами, надо помнить о СС, в которой они представлены. Если основание системы q превышает 10, то цифры, начиная с 10, при записи обозначают прописными буквами латинского: A,B,...,Z. При этом цифре 10 соответствуею знак 'A', цифре 11 - знак 'B' и т.д. В таблице ниже приводятся десятичные числа от 0 до 15 и их эквивалент в различных СС:

q=10	q=2	q=16
0	0	0
1	1	1
2	10	2
3	11	3
4	100	4
5	101	5
6	110	6
7	111	7
8	1000	8
9	1001	9
10	1010	A
11	1011	B
12	1100	C
13	1101	D
14	1110	E
15	1111	F

В позиционной СС число можно представить через его цифры с помощью следующего многочлена относительно q: A=a₁*q⁰+a₂*q¹+...+a_n*qⁿ (1) Выражение (1) формулирует правило для вычисления числа по его цифрам в q-ичной СС. Для уменьшения количества вычислений пользуются т.н. схемой Горнера. Она получается поочередным выносом q за скобки: A=(...((a_n*q+a_n-1)*q+a_n-2)*q+...)*q+a₁ результат вычисления многочлена будет всегда получен в той системе счисления, в которой будут представлены цифры и основание и по правилам которой будут выполнены операции.