Автоматизированная обработка информации: основные понятия и технология
Информатизация общества, развитие вычислительной техники
Информатизация – необходимое условие научно-технического, социального, экономического и политического прогресса в обществе. Неизбежность информатизации обусловлена следующими причинами:
Беспрецедентным усложнением социально-экономических процессов в результате увеличения масштабов и темпов общественного производства, углубления разделения труда и его специализации в научно-технической революции;
Необходимостью адекватно реагировать на возникающие проблемы в динамично меняющейся обстановке, присущей постоянно развивающемуся обществу;
Повышением степени самоуправления предприятий, территорий, регионов.
Для информационного общества характерно обеспечение требуемой степени информированности всех его членов, возрастание объема и уровня информационных услуг, предоставляемых пользователю. Информационное общество в теоретическом аспекте характеризуется высокоразвитой информационной сферой (инфосферой), которая включает деятельность человека по созданию, переработке, хранению, передаче и накоплению информации.
Информатизация прежде всего охватывает все элементы рыночной инфраструктуры экономики. Для изучения спроса и предложения создаются региональные сети самых различных форм, специальные подразделения при крупных производственных, сбытовых и торговых предприятиях.
Важную роль в экономике играет сфера услуг. Информатизация сферы услуг стимулирует развитие всех видов сервиса, особенно в торговле, финансово-кредитной сфере, связи, здравоохранении, организации досуга и отдыха населения, что положительно сказывается на производственной сфере, обеспечивает экономический рост, снижает напряженность на региональном рынке трудовых ресурсов.
Информатизация бирж труда позволяет рационально использовать людские ресурсы региона, сбалансировать предложение и спрос на рабочую силу, предложить жителям региона работу в соответствии с их способностями и возможностями.
Приведенные примеры свидетельствуют, что информатизация проводиться по различным направлениям экономики и социальной политики общества.
Научным фундаментом процесса информатизации общества является новая научная дисциплина – информатика. В широком смысле информатика – это наука об информационной деятельности, информационных процессах и их организации в человеко-машинных системах. Основными разделами информатики являются исследование и разработка информационных средств и технологий, программных средств и моделирование предметных областей.
Основные понятия информатики
Информатика – это наука, изучающая структуру и наиболее общие свойства информации, ее поиск, хранение, передачу и обработку с применением ЭВМ.
Объектами изучения информатики являются технические, программные и алгоритмические средства.
Основная цель исследований в области информатики состоит в разработке способов решения задач информационной обработки на компьютерах, а также в разработке, модернизации, организации и эксплуатации вычислительных систем. Кроме того, достижения этой «компьютерной науки» имеют практически неограниченный спектр применения в прикладных областях.
Центральным понятием информатики является информация. Этот термин происходит от латинского слова «informatio», что означает сведения, разъяснения, изложение. Информация – это не просто сведения, а сведения нужные, имеющие значение для лица, обладающего ими.
В одном ряду терминологическом ряду с понятием информации стоят понятия «данные» и «знания».
Данные – это информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами при возможном участии человека.
Знания – это информация, на основании которой путем логических рассуждений могут быть получены определенные выводы.
Важными характеристиками информации являются ее структура и форма. Структура информации определяет взаимосвязи между составляющими ее элементами. Среди основных форм можно выделить символьно-текстовую, графическую и звуковую формы. Основные требования, предъявляемые к экономической информации – точность, достоверность, оперативность, полнота.
Информационные технологии – это машинизированные способы обработки, хранения, передачи и использования информации в виде знаний. Они включают два основных элемента – машинный и человеческий (социальный), причем последний выступает главным.
Переработка информации с помощью ЭВМ и выработка новых знаний, соотнесенных с целями пользователей, - функциональное назначение ИТ.
Чем больше потенциал знаний, тем важнее задача развития информационно-коммуникативных сфер народного хозяйства. Знания должны определенным образом фиксироваться, трансформироваться, распределяться, приниматься и перерабатываться.
Информационные технологии и выступили новым средством превращения знаний в информационный ресурс общества, его новым движущим фактором, стали средством его эффективного использования.
Появление Персональных компьютеров
В августе 1981г. компания IBM стала выпускать компьютеры, называемые аббревиатурой IBM PC. С того времени название, данное этой компанией для своего электронного устройства начинает прочно закрепляться в научно-технической литературе. Основным отличием ПК от известных высокопроизводительных ЭВМ того времени стала возможность индивидуального взаимодействия научно-технических работников со средствами вычислительной техники. В дальнейшем появилась возможность приобретения IBM PC по доступной цене для персонального использования во всех сферах человеческой деятельности.
Основной предпосылкой для создания персональных компьютеров явилось изобретение интегральных схем. Благодаря развитию технологии производства интегральных схем , количество транзисторов, размещаемых в них, постоянно увеличивалось. Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированных устройствах, например калькуляторах. В 1970г. был сделан знаменательный шаг на пути к персональному компьютеру – фирма Intel сконструировала интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера.
Так появился первый микропроцессор Intel -4004, который был выпущен в продажу в 1971г. Это был настоящий прорыв, так как микропроцессор Intel-4004 размером менее 3 см был производительнее гигантской машины ENIAC. Правда, возможности Intel-4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора больших компьютеров того времени, так как он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации за один такт со скоростью 60 000 операций в секунду (процессоры больших компьютеров обрабатывали 16 или 32 бита одновременно), но и стоил он в десятки тысяч раз дешевле. В 1973г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008. Он требовал, по меньшей мере, 20 микросхем поддержки, зато мог выполнять 45 команд со скоростью 300 000 операций в секунду и адресовать 16 кбайт памяти. В 1974г. появилась усовершенствованный аналог – микропроцессорный комплект КР580, который до конца 70-х годов стал стандартом для микрокомпьютерной индустрии. С точки зрения аппаратуры он был гораздо проще и в применении: требовал.
В конце 1975г. Пол Ален и Билл Гейтс (будущие основатели лишь 6 микросхем поддержки, выполнял 75 команд, обладал в десять раз большим быстродействием по сравнению с 8008, адресовал 64 кбайт памяти.
В начале 1975г. появился первый коммерческий распространяемый персональный компьютер Альтаир-8800 на основе микропроцессора Intel-8080. Хотя возможности его были весьма ограничены, его появление было встречено с большим энтузиазмом: в первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машинфирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером и легко писать для него программы. Это также способствовало популярности персональных компьютеров.
Наиболее распространенными в мире персональными ЭВМ являются IBM-совместимые компьютеры.
Открытая архитектура IBM PC. Если бы IBM PC был сделан также, как другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года. Однако с компьютерами IBM PC получилось по-другому. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Этот подход, называемый принципом открытой архитектуры, обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил IBM возможности единолично пользоваться плодами этого успеха. Именно открытость архитектуры IBM PC повлияло на развитие ПК. Идея открытой архитектуры пришлась по вкусу многим фирмам, которые стали выпускать дополнительные платы и отдельные элементы ЭВМ, быстро улучшая исходную модель ПК. Существует и другое направление развития персональных ЭВМ, к которому относятся компьютеры фирмой Apple Computer и образующие ряд ПК – Macintosh. Несмотря на то, что количество ежегодно выпускаемой продукции фирмы Apple Computer значительно уступает объему производства IBM-совместимых компьютеров, в США ПК Macintosh является одним из самых популярных.
Системы счисления
Компьютер является цифровым устройством, значит любая информация представлена в виде чисел.
Для записи чисел люди используют различные системы счисления. Система счисления показывает, по каким правилам записываются числа и как выполняются арифметические действия над ними.
В компьютере для записи чисел используется двоичная система счисления, т.е. любое число записывается в виде сочетания двух цифр – 0 и 1.Почему? Просто двоичные числа проще всего реализовывать технически: 0 – нет сигнала, 1 – есть сигнал (напряжение или ток).
Наиболее часто используются позиционные системы счисления. В них значение каждой цифры в изображении числа зависит от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающей число. В непозиционных системах счисления значение цифры (знака) не зависит от места, которое она занимает в числе (например римская система счисления).
Наиболее распространены двоичная, десятичная и шестнадцатеричная позиционные системы счисления.
Основание системы счисления – количество различных цифр (знаков), используемых для представления чисел в данной системе.
Принято основание системы счисления указывать в виде нижнего индекса рядом с числом. Например запись 3410 означает, что число 34 представлено в системе счисления по основанию 10.
Пусть необходимо представить число Х(>0) в системе счисления с основанием q в виде полинома:
X=an-1*qn-1+…+a1*q1+…a0*q0+…a-m*q-m,
где ai - цифры системы счисления;
n - число цифр в целой части числа X;
m – число цифр в дробной части числа X.
Основание часто указывают в виде индекса либо определенного символа в зависимости от системы программирования. На практике принято сокращенная запись чисел:
X=an-1…a1…a0…a-m.
Например, число 863,52 (q=10, n=3, m=2) представляется в виде:
863,52=8*102+6*101+3*100+5*10-1+2*10-2.
Измерение информации
Минимальной единицей информации в компьютере является 1 бит – информация, определяется одним из двух возможных значений – 0 или 1.
На практике используется более крупная единица информации – байт. Байт – это информация , содержащаяся в 8- разрядном двоичном коде: 1 байт = 8 бит.
В одном байте можно хранить целые числа ( десятичные) от 0 до 255.
Для хранения действительных чисел используются ячейки из 4 или 8 байт. При этом число представляется в экспоненциальной форме : 75,986 = 0,275986 Е +3.
При хранении действительного числа в ячейке 4 байт 7 бит занимает порядок числа, а 25 бит – мантисса.
Компьютер всегда округляет действительные числа, представляя их приближенно. Для уменьшения погрешности вычислений используются представление чисел с двойной точностью, когда число хранится в ячейках памяти из 8 байт.
Любая информация, кроме числовой, в компьютере кодируется, т.е. представляется в виде чисел.
В одном байте можно хранить 256 различных чисел (от 0 до255). Для того чтобы закодировать прописные и строчные буквы латинского алфавита, необходимо 52 числа, а для русского еще 66 чисел. Кроме того, необходимо закодировать различные знаки препинания и специальные символы. Таблица такой колировки носит название таблицы ASCII. Ее первая половина используется для хранения латинского алфавита и специальных символов, а вторая половина содержит символы псевдографики и буквы национальных алфавитов.
Для хранения больших объемов информации используются производные единицы измерения ее количества:
1 Кбайт = 1024 байт = 2^10 байт;
1 Мбайт = 1024 Кбайт = 2^10 Кбайт;
1 Гбайт = 1024 Мбайт = 2^10 Мбайт;
Если на одной странице текста содержится около 3000 знаков, то это 3 Кбайт информации, а в 1 Мбайт можно сохранить около 300 страниц текста.
Представление графической информации опирается на представление экрана монитора в виде массива цеховых точек размером МхN. Каждая точка имеет свой цвет, представленный в виде комбинации оттенков трех основных цветов: красного, синего и зеленого. Для того чтобы цветопередача была приближена к реальной, необходимо не менее 256 оттенков каждого цвета. При представлении экрана монитора в виде массива 800 х 600 точек экран покрывает 480 000 точек. Используя 8- битное кодирование каждого цвета, получим: 8х3х480 000 = 1,12 Мбайт.
В двоичном виде также можно закодировать и звуковую информацию. Понятие «информационной системы» появилось в связи с применением новой информационной технологии, основанной на использовании компьютеров и средств связи.
Как же перевести число из привычной десятичной системы в двоичную?
Проще всего – с помощью инженерного калькулятора. Если же токового под рукой не окажется, можно приобрести это преобразование с помощью обычной бумаги и карандаша.
Наиболее известный и простой способ перевода из десятичной системы в двоичную производится в десятичной системе путем деления на 2 – на основание двоичной системы. Приведем алгоритм перевода чисел из десятичной системы в двоичную, состоящую из двух шагов.
1.Число в десятичной системе делится на 2. Получаем частное и остаток. Частное снова делится на 2. Снова получаем частное и остаток. Опять делим частное на 2 и т.д. Остатки от деления 1 и 0 – являются цифрами соответствующего двоичного числа, записанными справа налево.
2. Процесс деления прекращается, когда частное становиться равным нулю.
Примеры: а) 2010 = 101002. В другом случае б) получается 3010 =111102.
Назначение и основные функции пакета прикладных программ
Microsoft office для Windows- популярнейшей (начиная с Microsoft office 95) комплекс прикладных программ, который включает:
Microsoft Word – редактор текстов. Word позволяет объединить в одном документе собственно текст, диаграммы, рисунки и таблицы. Наличие гиперссылок позволяет использовать его для создания электронных документов. В Word включена поддержка файловых форматов многих распространенных текстовых редакторов.
Microsoft Excel – редактор электронных таблиц. Документ Excel, иначе называется листом, состоит из организованных в столбцы и строки ячеек. Его основное назначение – расчет интересующих пользователя параметров и анализ полученных результатов за счет установки зависимостей (подчас весьма сложных) между данными, хранящимися в различных ячейках. Весьма существенно, что на ряду с возможностью создания собственных формул, пользователь имеет возможность задействовать встроенный мастер функций, которые для удобства распределены по категориям.
Microsoft Access – система управления реляционными базами данных, предназначенная для хранения и обработки больших объемов информации.
Power Point – программа презентационной графики, ориентированная на создание слайдов и материалов для выдачи слушателям. Предлагает пользователю набор стандартных слайдов с профессионально выполненным дизайном. Представляет весьма обширный объем анимационных и звуковых эффектов для повышения внимания аудитории к ключевым моментам доклада (мультимедиа-демонстрации).
Microsoft Outlook – содержит подсистему для работы с электронной почтой; планировщики расписаний на день, на неделю и на месяц; базу данных деловых контактов, в которых можно вести списки имен, адресов и телефонов; список задач с возможностью назначения приоритетов и управления временем; подсистему управления документами.
|