1. Вычислительная техника является важнейшим компонентом процесса вычислений и обработки данных. Первыми приспособлениями для вычислений были, вероятно, всем известные счётные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счёту. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов, однако для удобства помещаемые при этом в специальные контейнеры. Такими приспособлениями, похоже, пользовались торговцы и счетоводы того времени.

Постепенно из простейших приспособлений для счёта рождались всё более и более сложные устройства: абак (счёты), логарифмическая линейка, механический арифмометр, электронный компьютер. Несмотря на простоту ранних вычислительных устройств, опытный счетовод может получить результат при помощи простых счёт даже быстрее, чем нерасторопный владелец современного калькулятора. Естественно, сама по себе, производительность и скорость счёта современных вычислительных устройств давно уже превосходят возможности самого выдающегося расчётчика-человека.

2. Информатика - 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.

3. Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:

• графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

• звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретением звукозаписывающих устройств в 1877 г. ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

• текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

• числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;

• видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

Информация — совокупность данных, зафиксированных на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

4. Сигналы в UNIX, Unix-подобных и других POSIX-совместимых операционных системах являются одним из способов взаимодействия между процессами (англ. IPC, inter-process communication). Фактически, сигнал — это асинхронное уведомление процесса о каком-либо событии. Когда сигнал послан процессу, операционная система прерывает выполнение процесса. Если процесс установил собственный обработчик сигнала, операционная система запускает этот обработчик, передав ему информацию о сигнале. Если процесс не установил обработчик, то выполняется обработчик по умолчанию.

Названия сигналов «SIG…» являются числовыми константами (макроопределениями Си) со значениями, определяемыми в заголовочном файле signal.h. Числовые значения сигналов могут меняться от системы к системе, хотя основная их часть имеет в разных системах одни и те же значения. Утилита kill позволяет задавать сигнал как числом, так и символьным обозначением.

При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств — это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать иными способами — при этом возникают и регистрируются новые сигналы, то есть, образуются данные.

5. Данные, их носители и виды. Операции с данными.

Данные – диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический способ регистрации может быть хоть каким: механическое перемещение физических тел, изменение электрических, магнитных, оптических черт, химического состава и (либо) характера химических связей, изменение состояния системы и многое другое.

В согласовании с способом регистрации данные могут хранится и транспортироваться на носителях разных видов. Самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, по-видимому, является бумага. На бумаге данные регистрируются методом конфигурации оптических черт её поверхности. Изменение оптических параметров (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном спектре длин волн) употребляется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, использующих изменение магнитных параметров, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных методом конфигурации химического состава поверхностных веществ носителя обширно употребляется в фото. На биохимическом уровне происходит скопление и передача данных в живой природе.

Операции с данными

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью способов. Обработка данных включает в себя множество разных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неприклонно возрастают. До этого всего, это связано с неизменным усложнением условий управления созданием и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение размеров обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а конкретно с стремительными темпами появления и внедрения новейших носителей данных, средств хранения и доставки данных. В структуре вероятных операций с данными можно выделить следующие главные:

1. Сбор данных – скопление данных с целью обеспечения достаточной полноты информации для принятия решения;

2. Формализация данных – приведение данных, поступающих из различных источников, к одинаковой форме, чтоб сделать их сравнимыми меж собой, то есть повысить их уровень доступности;

3. Фильтрация данных – отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом обязан уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных обязаны возрастать;

4. Сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; увеличивает доступность информации;

5. Группировка данных – объединение данных по заданному признаку с целью повышения удобства использования; увеличивает доступность информации;

6. Архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для понижения экономических издержек на хранение данных и увеличивает общую надежность информационного процесса в целом;

7. Защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведение и модификации данных;

8. Транспортировка данных – прием и передача (доставка и поставка) данных меж удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято именовать сервером, а потребителя – клиентом;

9. Преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую либо из одной структуры в другую. Преобразование данных частенько связано с конфигурацией типа носителя, к примеру книги можно хранить в обыкновенной картонной форме, но можно употреблять для этого и электронную форму, и микрофотопленку. Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, в особенности если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые вначале были ориентированны лишь на передачу аналоговых сигналов в узеньком спектре частот) нужно преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются особые устройства – телефонные модемы.

Приведенный тут перечень типовых операций с данными далеко не полон. Миллионы людей во всем мире занимаются созданием, обработкой, преобразованием транспортировкой данных, и на каждом рабочем месте выполняются свои специальные операции, нужные для управления социальными, экономическими, промышленными, научными и культурными действиями. Полный перечень вероятных операций составить нереально, да и не необходимо. Сейчас нам важен другой вывод: работа с информацией может иметь огромную трудоемкость, и её нужно автоматизировать.

6.

Кодирование данных

Код – система условных обозначений или сигналов. Длина кода – количество знаков, используемых для представления кодируемой информации Кодирование данных – это процесс формирования определенного представления информации. Декодирование – расшифровка кодированных знаков, преобразование кода символа в его изображение Двоичное кодирование – кодирование информации в виде 0 и 1. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки. Любой способ кодирования характеризуется наличием основы (алфавит, система координат, основание системы счисления и т.д.) и правил конструирования информационных образов на этой основе. Кодирование числовых данных осуществляется с помощью системы счисления. Двоичное кодирование Представление информации в двоичной системе использовалось человеком с давних времен. Так, жители островов Полинезии передавали необходимую информацию при помощи барабанов: чередование звонких и глухих ударов. Звук над поверхностью воды распространялся на достаточно большое расстояние, таким образом «работал» полинезийский телеграф. В телеграфе в XIX–XX веках информация передавалась с помощью азбуки Морзе – в виде последовательности из точек и тире. Часто мы договариваемся открывать входную дверь только по «условному сигналу» – комбинации коротких и длинных звонков. Самюэл Морзе в 1838 г. изобрел код – телеграфную азбуку – систему кодировки символов короткими и длинными посылками для передачи их по линиям связи, известную как «код Морзе» или «морзянка». Современный вариант международного «кода Морзе» (International Morse) появился совсем недавно – в 1939 году, когда была проведена последняя корректировка. Своя система существует и в вычислительной технике - она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски - binary digit или сокращенно bit (бит). Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т.п.). Кодирование чисел Вопрос о кодировании чисел возникает по той причине, что в машину нельзя либо нерационально вводить числа в том виде, в котором они изображаются человеком на бумаге. Во-первых, нужно кодировать знак числа. Во-вторых, по различным причинам, которые будут рассмотрены ниже, приходится иногда кодировать и остальную часть числа. Кодирование целых чисел производиться через их представление в двоичной системе счисления: именно в этом виде они и помещаются в ячейке. Один бит отводиться при этом для представления знака числа (нулем кодируется знак "плюс", единицей - "минус"). Для кодирования действительных чисел существует специальный формат чисел с плавающей запятой. Число при этом представляется в виде: N = M * qp, где M - мантисса, p - порядок числа N, q - основание системы счисления. Если при этом мантисса M удовлетворяет условию 0,1 <= | M | <= 1 то число N называют нормализованным. Кодирование текста Для кодирования букв и других символов, используемых в печатных документах, необходимо закрепить за каждым символом числовой номер – код. В англоязычных странах используются 26 прописных и 26 строчных букв (A … Z, a … z), 9 знаков препинания (. , : ! " ; ? ( ) ), пробел, 10 цифр, 5 знаков арифметических действий (+,-,*, /, ^) и специальные символы (№, %, _, #, $, &, >, <, |, \) – всего чуть больше 100 символов. Таким образом, для кодирования этих символов можно ограничиться максимальным 7-разрядным двоичным числом (от 0 до 1111111, в десятичной системе счисления – от 0 до 127). Кодирование графической информации В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части – растровую и векторную графику. Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете. В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения – линия. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью математических уравнении. Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов. Кодирование звука На компьютере работать со звуковыми файлами начали в 90-х годах. В основе цифрового кодирования звука лежит – процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редактор звукозаписи). Временная дискретизация – способ преобразования звука в цифровую форму путем разбивания звуковой волны на отдельные маленькие временные участки где амплитуды этих участков квантуются (им присваивается определенное значение). Это производится с помощью аналого-цифрового преобразователя, размещенного на звуковой плате. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется дискретной последовательностью уровней громкости. Современные 16-битные звуковые карты кодируют 65536 различных уровней громкости или 16-битную глубину звука (каждому значению амплитуды звук. сигнала присваивается 16-битный код)   Качество кодирование звука зависит от: глубины кодирования звука - количество уровней звука частоты дискретизации – количество изменений уровня сигнала в единицу В чем разница между кодированием и шифрованием? Шифрование - это способ изменения сообщения, обеспечивающее сокрытие его содержимого. Кодирование - это преобразование обычного, понятного, текста в код. При этом подразумевается, что существует взаимно однозначное соответствие между символами текста и символьного кода - в этом принципиальное отличие кодирования от шифрования.

Двоичный код — это способ представления данных в виде комбинации двух знаков, обычно обозначаемых цифрами 0 и 1.

Единицы хранения и измерения данных: Одной из систем представления данных, принятых в информатике и вычислительной технике является система двоичного кодирования. Наименьшей единицей такого представления является бит (двоичный разряд).

Совокупность двоичных разрядов, выражающих числовые или иные данные, образует некий битовый рисунок. С битовым представлением удобнее работать, если этот рисунок имеет регулярную форму. В качестве таких форм используются группы из 8 битов, каждая из которых называются байтом. Однако во многих случаях целесообразно использовать 16 – разрядное, 24 – разрядное, 32 – разрядное, 64 – разрядное кодирование.

Байт является наименьшей единицей измерения количества данных (информации).

Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов кило-, мега-, гига-, тера-.

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт.

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт.

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт.

В более крупных единицах пока нет практической надобности.

В качестве единицы хранения данных (информации) принят объект переменной величины, называемый файлом

Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем.

Поскольку в определении файла нет ограничений на его размер, то можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов. В определении файла особое внимание уделяется имени. Имя файла фактически несёт в себе адресные данные, без которых, данные, хранящиеся в файле, не станут информацией из-за отсутствия методов доступа к ним. Кроме адресных функций, имя файла может хранить сведения о типе данных, заключённых в нём.

Требование уникальности имени файла в вычислительной технике обеспечивается автоматически – создать файл с именем, тождественным уже существующему, не может ни пользователь, ни автоматика. Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путём доступа к нему.

Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая называется файловой структурой, В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\“ (обратная косая черта).

Синтаксис записи полного имени файла:

Имя носителя \ Имя каталога 1 \ Имя каталога N \ Собственное имя файла .

Пример: C\Игры\Стрелялки\Кролики.

Передача данных в компьютерных системах измеряется её скоростью. Единицей измерения скорости передачи данных через последовательные порты является: бит в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с). Единицей измерения скорости передачи данных через параллельные порты является байт в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с).

7. Информация (от лат. informatio, разъяснение, изложение, осведомленность) — сведения о чем-либо, независимо от формы их представления.

В современной науке рассматриваются два вида информации:

• Объективная (первичная) информация — свойство материальных объектов и явлений (процессов) порождать многообразие состояний, которые посредством взаимодействий (фундаментальные взаимодействия) передаются другим объектам и запечатлеваются в их структуре.^[1]

• Субъективная (семантическая,смысловая, вторичная) информация – смысловое содержание объективной информации об объектах и процессах материального мира, сформированное сознанием человека с помощью смысловых образов (слов, образов и ощущений) и зафиксированное на каком-либо материальном носителе.