ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНФОРМАТИКИ. ЕЁ МЕСТО В ПРОЦЕССАХ УПРАВЛЕНИЯ.
1. Предмет и основные разделы информатики.
Информатика изучает свойства информации, методы и средства её получения, преобразования, передачи, хранения.
В перечне приоритетных направлений в разделе технические науки информатика представлена по следующим направлениям:
1. Разработка научных основ информатики, информационно-вычислительных систем и сетей, системный анализ.
2. Математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение в фундаментальных исследованиях в различных областях знаний.
3. Проблема построения систем автоматизации. Математические методы исследования сложных управляющих систем и процессов.
. Искусственный интеллект, экспертные системы, распознавание образов и принятие решений.
. Теория информации и управления, информационные процессы в системах и сетях, биоинформатика.
6. Программное обеспечение.
7. Интегрированные информационные телекоммуникационные сети и системы.
8. Архитектура, системные решения и программное обеспечение информационно-вычислительных комплексов нового поколения.
9. Системы обработки информации.
10. Микроэлектроника.
Основными частями современной информатики являются теоретическая и прикладная информатика.
Теоретическая информатика изучает общие свойства информационных технологий, а также их основные понятия: носители информации, каналы связи, данные, искусственный интеллект.
Прикладная информатика изучает конкретные разновидности информационных систем. Средства информатизации разделяются на:
1. технические средства (компьютеры, аудио-, видеосистемы и сети);
2. системные программные средства (операционные системы и среды, программные средства);
3. средства реализации универсальных технологий (СУБД и средства защиты информации);
4. средства реализации профессионально-ориентированных технологий (издательские системы и системы искусственного интеллекта).
2. Роль информатики в развитии современного общества.
Под информатизацией общества понимается повсеместное внедрение комплекса мер, направленных на обеспечение полного и своевременного использование достоверной информации, то есть обобщенных знаний во всех социально-значимых видах человеческой деятельности.
Информатизация общества является глобальной целью развития.
В основе такой целенаправленной деятельности лежит долговременная программа создания информационной инфраструктуры.
Под информационной инфраструктурой понимается система, позволяющая всем потребителям использовать информационный ресурс общества и новые информационные технологии на базе широкого применения средств информатизации и систем связи.
Основу информационной инфраструктуры составляют компьютерные сети.
3. Понятие информации, её виды и свойства.
В переводе с латинского информация означает сообщение о каком-либо факте, событии, объекте или явлении. Информация изменяется во времени, это изменение информации называется информационным процессом.
Рассмотрим основные характеристики и качества информации.
Релевантность – соответствие запросам потребителя.
Полнота – исчерпывающая совокупность параметров объекта или процесса.
Своевременность.
Доступность.
Достоверность.
Защищённость.
Эргономичность – удобство формы и объёма с точки зрения потребителя.
По способу внутренней организации информация подразделяется:
данные – логически неупорядоченный набор сведений;
структура данных – логически упорядоченный, организованный набор данных.
4. Экономическая информация, её виды и структура.
Экономическая информация отражает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ.
В экономической информации выделяют следующие структурные единицы:
1. Реквизит.
2. Показатели.
3. Информационное сообщение.
4. Информационный массив.
5. Документ.
6. Информационный поток.
7. Информационная подсистема.
8. Информационная база.
Реквизит отражает отдельные свойства объекта, например, поле, элемент или атрибут. Реквизиты подразделяются на реквизиты-признаки и реквизиты-основания. Реквизиты-признаки характеризуют качественные стороны объекта (наименования объекта), а реквизиты-основания характеризуют количественные (число работников).
Сочетание одного реквизита-основания и относящегося реквизита-признака образует показатели. Показатель является минимальной по составу информационной совокупностью для основной единицы экономической информации, то есть документа.
Совокупность показателей, содержащихся в документе, образует информационное сообщение.
Группа однородных документов, объединённых по определённому признаку, составляет информационный массив или файл.
Массивы по различным признакам могут объединяться в информационные потоки.
Отношение информации к той или иной функции управления даёт основание выделить такую структуру как информационная подсистема.
Информационная база охватывает всю информацию об экономическом объекте и является структурой высшего уровня.
5. Информационные технологии.
Технология – способ преобразования сырья в искомые продукты и услуги или механизм работы организации по превращению исходных элементов труда в итоговые результаты.
Информационная технология характеризуется тем, что сырьём искомой продукции и услуги является информация.
Таким образом, информационная технология – это процесс, использующий совокупность методов и средств реализации операций сбора, регистрации, передачи, накопления и обработки информации на базе программно-аппаратного обеспечения.
Основная цель автоматизированных информационных технологий - получать посредством переработки первичных данных информацию нового качества, на основе которой вырабатываются оптимальные управленческие решения.
Классификация информационных технологий.
По степени централизации технологического процесса: централизованнее и децентрализованные.
По типу предметной области (бухгалтерская, банковская, налоговая и т.д.)
По степени охвата задач управления.
По классу реализуемых технологических операций (текстовый редактор, табличный редактор, СУБД).
По типу пользовательского интерфейса: пакетный, диалоговый и сетевой.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ.
1. Системы счисления.
Системы счисления – это способ наименования и записи чисел. В зависимости от способа изображения чисел СС разделяются на позиционные и непозиционные. Например, позиционная – десятичная система, непозиционная – римская.
Персональный компьютер использует двоичные, восьмеричные, шестнадцатеричные СС.
Запись числа шестнадцатеричной системы по сравнению с другой записью значительно короче, т.е. требует меньшего количества разрядов.
Система шестнадцатеричного числа легко переводится в двоичную.
2.Кодирование информации.
Правило, описывающее однозначные соответствия букв алфавита при преобразовании, называется кодированием, а результат кодирования – кодом.
Процедура преобразования сообщения из одного алфавита в другой называется перекодированием.
В качестве минимальной единицы информации используется бит. Комбинация из 8 бит называется байтом. Объём памяти компьютера измеряется в килобайтах: 1 килобайт = 1024 байтов = 2 в 10 степени; 1 мегабайт = 1024 килобайт; 1 гигабайт = 1024 мегабайт.
Элементы алгебры высказываний.
Высказывания – это истинные или ложные повествовательные предложения. Высказывание, в котором говорится об одном единственном событии, называется простым высказыванием.
Высказывание, образованное с помощью логических операций, называется сложным высказыванием.
Рассмотрим основные логические операции.
Объединение двух или нескольких высказываний в одно с помощью союза «и» называется операцией логического умножения или конъюкции: F=A^B, F = A*B, F=A&B
Объединение двух или нескольких высказываний в одно с помощью союза или называется операцией логического сложения или дизъюнкция: F = A\/B, F= A+B
Присоединение союза не к некоторым высказываниям называется операцией отрицания: F = A
Понятие и свойства алгоритма.
Алгоритмом называется последовательность предписаний, выполняя которые шаг за шагом можно придти от варьируемых исходных данных к группе чисел, представляющих результат решения задачи.
Основные свойства алгоритма:
Дискретность – преобразование исходных данных в результат во времени осуществляется дискретно.
Определённость – каждая команда алгоритма должна быть чёткой и однозначной.
Конечность – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.
Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается не для одной конкретной задачи, для целого класса однотипных задач, различающихся исходными данными.
Рассмотрим типовые структуры алгоритма.
Алгоритмы линейной структуры состоят из последовательности следующих действий:
Ввод значения аргумента.
Вычисление значения функции.
Вывод результата вычисления на печать.
Алгоритм ветвящейся структуры – это задача, в которой требуется организовать данные в зависимости от каких-либо условий.
Алгоритм циклической структуры – это алгоритмы, отдельные действия в которых многократно повторяются.
При разработке алгоритма циклической структуры выделяют следующие понятия:
Параметры цикла.
Начальное и конечное значение параметров цикла.
Шаг цикла.
Алгоритм сложной структуры – состоит из первых 3-х видов алгоритмов. Пример: нахождение max и min.
5.Алгоритмы обработки данных.
Процесс упорядочения записей по возрастанию и убыванию значений критерия называется сортировкой.
Существует сортировка массивов, сортировка строк и сортировка элементов файла (в БД).
Рассмотрим методы поиска информации.
При обработке вычислений на компьютере в течение любого процесса обработки информации неоднократно решается задача поиска нужных данных в памяти компьютера.
Основная задача информационного поиска – это решение задачи о соответствии данных, содержащихся в записи, установленным критериям выбора.
Аргумент поиска может представлять собой формулу алгебры высказываний или теории множеств, содержащую перечень признаков и логических операции, а также множественные операции над этими признаками.
Существуют следующие виды информационного поиска:
По совпадению.
По интервалу.
По выражению.
6.Основные структуры данных. Линейные СД.
Любая информация, представленная в формализованном виде и пригодная для обработки алгоритмов, называется данными.
Организация данных, обеспечивающая определённые связи и соотношения между ними, называется структурой данных.
СД делятся на линейные и нелинейные.
Отношения между объектами, сведения, которые обрабатываются в автоматизированных информационных системах, часто носят нелинейный характер.
Эти отношения могут быть определены как отношения один ко многим или многие ко многим.
Отношения один ко многим носят иерархический характер и отображают древовидную структуру.
(Рисунок)
Отношения многие ко многим носят универсальный характер, т.е. могут содержать элементы как древовидной структуры, так и сетевой.
(Рисунок)
Базы данных и основные типы их организации.
Базы данных – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определённой предметной области.
Для управления БД служат системы управления БД (СУБД).
СУБД – комплекс программных средств, необходимых для создания БД, поддержания БД в актуальном состоянии и организации поиска в БД необходимой информации.
Структурные элементы БД.
Поле – это элементарная единица логической организации данных. Соответствует реквизиту.
Запись – совокупность логически связанных полей.
Файл или таблица – совокупность одинаковых по структуре записей.
В настоящее время известны 3 модели организации данных в БД:
1. Иерархическая модель
Представляет собой дерево, в вершине которого расположены типы записи.
(Рисунок)
Сетевая модель изображает собой сетевую структуру.
(Рисунок)
Реляционная модель строится на использовании методов реляционной алгебры, в частности табличных методов.
Понятие информационной системы управления экономических объектов.
Информационная система - это система автоматизирован технологий получения результатов информации.
Необходимой для информационного обслуживания специалистов и оптимизации процесса управления в различных сферах деятельности.
В зависимости от технологических и функциональных аспектов рассмотрения информационная система может быть разбита на несколько составляющих элементов. При технологическом рассмотрении ИС выделяют
аппарат управления,
технико-экономическую информацию,
методы и средства её технологической обработки.
Таким образом, ИС – это упорядоченная совокупность информации, а также технических и программных средств, основанных на базе новой информационной технологии. Для решения производственных и экономических задач и информационного обслуживания специалистов служб управления.
В настоящее время существует 2 подхода к построению ИС: позадачный и процессорный. В структуре таких ИС выделяют функциональную часть, отражающую цели и задачи управления, и обеспечивающую часть, содержащую средства решения задач.
Зарисуем структуру ИС (рисунок).
ВС – внешняя среда
АУ – аппарат управления
ПО – производственный отдел
ФО – финансовый отдел
ОС – отдел сбыта
ФП – функциональные подсистемы (подсистема производство, п/с финансы, п/с сбыт)
З1, З2…ЗN – задачи управления ИС
ОУ – объект управления
ОП – обеспечивающие подсистемы включают программное, информационное, техническое обеспечение
ИС функционируют таким образом: на вход служб АУ поступают данные из ВС и от ОУ, где они проверяются, анализируются, корректируются в соответствии с целями управления. Результаты решения передаются на ОУ, т.е. в цеха, склады, службы.
Из ВС поступает информация о партнёрах, конкурентах, ценах, поставщиках и потребителях готовой продукции.
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.
Понятие ЭВМ и её структурная организация
ЭВМ определяется как комплекс взаимосвязанных программно-управляемых технических устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных с целью получения результатов решения вычислительных и информационных задач.
Согласно фон Нейману универсальная ЭВМ должна строиться на следующих принципах:
В основе работы ЭВМ лежит программный принцип, согласно которому все вычисления выполняются путём последовательного выполнения команд программы ЭВМ.
Принцип хранимой программы означает, что программа и данные во время выполнения программы хранятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и различаются не по способу кодирования, а по способу использования.
Использование двоичного кодирования при хранении и обработке данных.
Слова и данные размещаются в ячейках памяти. Каждая ячейка памяти имеет адрес, по которому происходит запись или считывание слов данных и программ.
В настоящее время принципы фон Неймана дополнены рядом других принципов:
1. Открытая архитектура, т.е. в основе разработки новых ЭВМ лежат общедоступные стандарты, которые унифицируют взаимодействия различных типов оборудования и отдельных технических узлов ЭВМ.
2. Модульность построения технической архитектуры.
3. Стандартизация технических устройств ЭВМ.
4. Принцип микропрограммирования, т.е.процессор в своём составе имеет блок микропрограммного управления.
Зарисуем архитектуру ЭВМ.
П – процессор
АЛУ – арифметико-логическое устройство
УУ – устройство управления
ЗУ – запоминающее устройство
ПУ – пульт управления
ВУ – внешнее устройство
Основным устройством управления (УУ) и координации работы всех основных внутренних устройств ЭВМ является процессор.
Основные функции центрального процессора:
Формирование синхронизирующих сигналов.
Формирование исполнительных адресов для обращения оперативной памяти.
Организация обмена информации между оперативной памятью и внешними устройствами.
Организация многопрограммной работы.
Классификация ЭВМ.
По назначению:
Универсальные – для решения широкого класса задач.
Проблемно-ориентированные вычислительные средства обработки данных.
Специализированные ЭВМ для решения одного класса задач.
По функциональным возможностям:
Супер-ЭВМ.
Малые ЭВМ
Микро ЭВМ – настольные вычислительные машины.
По принципу действия:
1. АВМ – аналоговые работают с информацией, представленной в аналоговой, т.е. непрерывной форме.
2. Цифровые ВМ – работают с информацией, представленной в цифровой форме.
3. ГВМ – гибридные, т.е. работают с информацией в цифровой и аналоговой форме.
3. Персональный компьютер.
К особенностям, отличающим ПК от ЭВМ относятся:
1. Универсальный характер использования, т.е. задачи решаются в различных сферах человеческой деятельности.
2. Модульный характер построения архитектуры.
3. Развитость и разнообразие программного обеспечения.
4. Высокая надёжность и небольшие габариты.
Первоначально основным признаком компьютера было наличие в нём микропроцессора.
Зарисуем структурную схему ПК.
МП – микропроцессор состоит из АЛУ, регистра управления, устройства управления с шинами
СШ – системная магистраль или шина
Д – дисплей
ИМ – интерфейс манипулятора, куда подключается джойстик, мышь, световое перо
ПИ – последовательный интерфейс с выходом в Интернет
НМД – накопитель на магнитных дисках
ПУ – пульт управления
СА – сетевой адаптер
Рассмотрим основное устройство компьютера.
Системная магистраль выполнена в виде совокупности шин, использующихся для передачи данных адресов и управляющих сигналов.
Системный блок включает микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры и накопители на магнитных дисках.
Контроллер – это устройство управления внешними устройствами.
Микропроцессор – это ядро ПК. Выполняет функции обработки информации и управления работой всех блоков компьютера.
Рассмотрим принцип работы системы прерывания.
Система прерывания обрабатывает запросы на прерывание как от внешних устройств, так и от внутренних блоков микропроцессора.
В любой исполняемой программе в данный момент времени соответствует текущее слово состояния программы (ССП). При появлении причины прерывания происходит прерывание работающей программы и осуществляется переход к новой программе. При этом состояние прерванной программы запоминается в ССП. После выполнения новой программы продолжает работать прерванная программа.
Кэш память. Производительность процессора значительно повышается за счёт часто используемых команд и данных во внутренней кэш памяти, при этом сокращается число обращений к внешней памяти. Внутренняя кэш память имеет несколько режимов работы, что обеспечивает гибкость отладки и выполнение рабочих программ.
Машинные носители информации.
Накопитель – это устройство для долговременного хранения больших объёмов информации.
По способу размещения в компьютере накопители бывают:
Внешние – располагаются вне системного блока (СБ).
Внутренние – располагаются на монтажной стойке СБ.
По способу записи разделяются:
На устройства произвольного доступа.
На устройства последовательного доступа.
Основными типами накопителей на дисках являются:
Накопитель на дискетах (?).
Накопитель на жёстких дисках – винчестер ().
Накопитель на сменных компакт-дисках CD-ROM (700 Мб).
Классификация ПК.
По размерам:
Стационарные
Переносные: портативные, блокнотного типа (ноутбук) и карманные.
По типу используемых микропроцессоров:
На процессорах с расширенной системой команд, куда входят Центел
На процессорах с сокращенным набором команд (Макинтош и Моторола)
По поколениям микропроцессоров: 286, 386, 486, Пентиум 1 – 5.
По назначению:
Массовые ПК, имеющие рабочие станции клиентов вычислительных сетей
Специализированные ПК ориентированы на работу в конкретных предметных областях
Мультимедийные ПК
Компьютеры, выполняющие функции серверов в вычислительных сетях.(......)