Информация в биологии. В биологии понятие информация связывается с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования информации об окружающей среде.
Понятие информация в биологии применяется также в связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т. е. созданию точных копий организмов из одной клетки.
Информация в кибернетике. В кибернетике (науке об управлении) понятие информация используется для описания процессов управления в сложных системах (живых организмах или технических устройствах). Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связано с процессами управления. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации.
Информация и знания. Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует ее и выявляет существенные закономерности посредством мышления, хранит полученную информацию в памяти. Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.).
Только при условии, что информация полезна, дискуссия приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создает информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации. Примерами передачи и получения бесполезной информации могут служить некоторые конференции и чаты в Интернете.
Широко известен термин «средства массовой информации» (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Обязательно, чтобы такая информация была достоверной и актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может стать причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна, и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет.
Чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, ему нужна полная и точная информация. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Человек получает полную и точную информацию о природе, обществе и технике в процессе обучения.
Единицы измерения количества информации. За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний т два раза. Такая единица названа бит.
Следующей по величине единицей измерения количества информации является байт, причем
1 байт = 2^3 бит = 8 бит.
Кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:
 Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио-и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется на копателем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).
В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или дискетах) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах — оптический принцип.
Гибкие магнитные диски. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация.
В целях сохранения информации гибкие магнитные диски следует предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как это может привести к размагничиванию носителя и потере информации.
Жесткие магнитные диски. Жесткие магнитные диски представляют собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с высокой угловой скоростью. За счет множества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жестких дисков может в десятки тысяч раз превышать информационную емкость может достигать 50 Гбайт.
Чтобы сохранить информацию и работоспособность жестких дисков, необходимо оберегать их от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.
Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1.
Для сохранности информации лазерные диски надо предохранять от механических повреждений (царапин), а также от загрязнения.
Для пользователя имеют существенное значение некоторые технические характеристики различных устройств хранения информации: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения (табл. 2).
Процессор. Процессор может обрабатывать различные виды информации: числовую, текстовую, графическую, видео и звуковую. Процессор является электронным устройством, поэтому различные виды информации должны в нем обрабатываться в форме последовательностей электрических импульсов.
Такие последовательности электрических импульсов можно записать в виде последовательностей нулей и единиц (есть импульс — единица, нет импульса — нуль), которые называются машинным языком.
Устройства ввода и вывода информации. Человек не воспринимает электрические импульсы и очень плохо понимает информацию, представленную в форме последовательностей нулей и единиц, следовательно, в составе компьютера требуются специальные устройства ввода и вывода информации.
Устройства ввода «переводят» информацию с языка человека на машинный язык компьютера, а устройства вывода, наоборот, делают информацию, представленную на машинном языке, доступной для человеческого восприятия.
Устройства ввода информации. Ввод числовой и текстовой информации осуществляется с помощью клавиатуры. Для ввода графической информации или работы с графическим интерфейсом программ чаще всего применяют манипуляторы типа мышь (для настольных персональных компьютеров) и трекбол или тачпад (для портативных компьютеров).
Если мы хотим ввести в компьютер фотографию или рисунок, то используем специальное устройство — сканер. В настоящее время все большее распространение получают цифровые камеры (фотоаппараты и видеокамеры), которые формируют изображения уже в компьютерном формате. Для ввода звуковой информации предназначен микрофон, подключенный ко входу специальной звуковой платы, установленной в компьютере.
Управлять компьютерными играми удобнее посредством специальных устройств — игровых манипуляторов (джойстиков).
Устройства вывода информации. Наиболее универсальным устройством вывода является монитор, на экране которого высвечивается числовая, текстовая, графическая и видеоинформация.
Для сохранения информации в виде «твердой копии» на бумаге служит принтер, а для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата — плоттер (графопостроитель).
Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников, подключенных к выходу звуковой платы.
Оперативная и долговременная память. В компьютере информация хранится в оперативной (внутренней) памяти. Однако при выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается.
Долговременное хранение информации обеспечивается внешней памятью. В качестве устройств внешней памяти обычно выступают накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и оптические накопители (CD-ROM и DVD-ROM).
Магистраль. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали (рис. 8).
Подключение компьютера к сети. Человек постоянно обменивается информацией с окружающими его людьми. Компьютер может обмениваться информацией с другими компьютерами с помощью локальных и глобальных компьютерных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем.
Алгоритм позволяет формализовать выполнение задачи. Предположим, что пользователю надо провести редактирование текста и из текста «информационная модель» получить текст «модель информационная».
Запись алгоритма на естественном языке. Запишем необходимую последовательность действий, т. е. алгоритм Редактирование текста, на естественном языке9 который понятен человеку (пользователю компьютера):
1) выделить слово информационная + пробел;
2) вырезать этот фрагмент;
3) установить курсор на позицию после слова модель + пробел;
4) вставить фрагмент текста.
Запись алгоритма на алгоритмическом языке. Каждая команда алгоритма должна однозначно определить действие исполнителя, т. е. алгоритм должен быть точным. Однако естественный язык не очень подходит для записи алгоритмов, так как не обладает достаточной строгостью и определенностью при записи команд.
Для достижения необходимой точности и строгости алгоритм следует формализовать, т. е. записать на одном из формальных языков. В школьной информатике в качестве такого формального языка часто используют алгоритмический язык.
Запишем алгоритм Редактирование текста на алгоритмическом языке:
алг Редактирование текста
дано информационная модель
надо модель информационная
нач
выделить символы с 1 по 15
вырезать
установить курсор на позицию 7
вставить
кон
Запись алгоритма на языке программирования.
Чтобы исполнитель Компьютер мог автоматически выполнить алгоритм, он должен быть записан на понятном для этого исполнителя языке, т. е. на языке программирования.
Запишем алгоритм Редактирование текста на языке VBA.
Sub Редактирование{)
Selection.MoveRight Unit:=wdCharacter,
Count:=15, Extend:=wdExtend
Selection.Cut
Selection.MoveRight Unit:=wdCharacter,
Selection.Paste
End Sub Данные и программы. Числовая, текстовая, графическая и звуковая информация может быть представлена и обработана на компьютере в форме данных.
Чтобы процессор «знал», что ему делать с данными, как их обрабатывать, он должен получить определенную команду (инструкцию). Например, «сложить два числа» или «заменить один символ на другой».
Обычно для решения какой-либо задачи процессору требуется не единичная команда, а их последовательность. Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой.
Программное обеспечение. В течение нескольких десятилетий создавались программы, нужные для обработки различных данных. Совокупность требуемых программ составляет программное обеспечение компьютера.
Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.
Для выполнения на компьютере конкретных работ (создания текстов и рисунков, обработки числовых данных и т. д.) требуется прикладное программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение можно разделить на две группы программ: системы программирования и приложения.
Системы программирования являются для программистов-профессионалов инструментами разработки программ на различных языках программирования (Basic, Pascal, С и др.). В настоящее время появились системы визуального программирования (Visual Basic, Borland Delphi и др.), которые позволяют даже начинающему пользователю компьютера создавать несложные программы. Приложения предоставляют пользователю возможность обрабатывать текстовую, графическую, числовую, аудио- и видеоинформацию, а также работать в компьютерных сетях, не владея программированием.
Практически каждый пользователь компьютера нуждается в приложениях общего назначения, к числу которых относятся: текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, а также приложения для создания мультимедиа-презентаций.
В связи со стремительным развитием глобальных и локальных компьютерных сетей все большее значение приобретают различные коммуникационные программы.
Из-за широкого распространения компьютерных вирусов можно отнести к отдельной группе антивирусные программы.
Для профессиональных целей квалифицированными пользователями компьютера используются приложения специального назначения. К ним относятся системы компьютерной графики, системы автоматизированного проектирования (САПР), бухгалтерские программы, компьютерные словари и системы автоматического перевода и др.
Все большее число пользователей применяет обучающие программы для самообразования или в учебном процессе. Прежде всего, это программы обучения иностранным языкам, программы-репетиторы и тесты по различным предметам и т. д.
Большую пользу приносят различные мультимедиа-приложения (энциклопедии, справочники и т. д.) на лазерных дисках, содержащие огромный объем информации и средства быстрого ее поиска.
Достаточно большое число пользователей начинают знакомство с компьютером с компьютерных игр, которые бывают самых различных типов: логические, стратегические, спортивные и т. д.
Переменные. В алгоритмических и объектно-ориентированных языках программирования (в частности, в языке Visual Basic) переменные играют важнейшую роль. Они предназначены для хранения и обработки данных в программах.
Переменные задаются именами, определяющими области памяти, в которых хранятся их значения. Значениями переменных могут быть данные различных типов (целые или вещественные числа, последовательности символов, логические значения и т. д.).
Тип переменных задается типом данных, которые могут быть значениями переменных. Значениями переменных числовых типов (Byte, Integer, Long, Single, Double) являются числа. Логические переменные (Boolean) могут принимать значения True или False. Значениями строковых переменных (String) являются последовательности символов и т. д.
Над различными типами данных, а следовательно, переменными допустимы различные операции. Так, над числовыми переменными возможны арифметические операции, над логическими переменными — логические операции, над строковыми — операции преобразования символьных строк и т. д.
Различные типы данных требуют для своего хранения в оперативной памяти компьютера разное количество ячеек (байт). Так, для хранения целого числа в интервале от 0 до 255 в переменных типа Byte достаточно одной ячейки памяти (одного байта), для хранения вещественного числа с двойной точностью в переменных типа Double требуется уже восемь ячеек (восемь байт), а для хранения символьных строк в переменных типа String — одна ячейка на каждый символ.
Имя любой переменной (идентификатор) уникально и не может меняться в процессе выполнения программы. Имя переменной может состоять из различных символов (латинские и русские буквы, цифры и т. д.), но должно обязательно начинаться с буквы и не включать знак «.» (точку). Количество символов в имени не может быть более 255. Например, числовую переменную можно назвать А или Число, а строковую — А или Строка.
Простейший способ задания типа переменной (ее объявления) состоит в приписывании к имени переменной определенного суффикса. Например, числовую переменную типа Integer можно задать как А%, а строковую переменную типа String — как А$.
Переменная может получить или изменить значение с помощью оператора присваивания:
[Let] ИмяПеременной = Выражение
Ключевое слово Let в большинстве случаев не используется. Переменная получает значение, равное значению выражения (арифметического, строкового или логического).
Например, после выполнения фрагмента программы
intA = 3
intB = 4
intC = intA^2 + intB^2
целочисленная переменная intC примет значение, равное числу 25.
Массивы. Массивы являются набором однотипных переменных, объединенных одним именем. Массивы бывают одномерные, которые можно представить в форме одномерной таблицы, и двумерные (они представляются в форме двумерной таблицы).
Массивы могут быть разных типов: числовые, строковые и т. д.
Массив состоит из пронумерованной последовательности элементов. Номера в этой последовательности называются индексами. Каждый из этих элементов является переменной, т.е. обладает именем и значением, и поэтому массив можно назвать переменной с индексом.
Индекс может принимать любые целочисленные значения (в данном случае от 1 до 33). Обращение к элементу массива производится по его имени, состоящему из имени массива и значения индекса, например strA(5).
Каждый элемент массива может обладать собственным значением. Так, значением элемента рассмотренного выше строкового массива strA (5) является строка д.
Файл. Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов. Файл — это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.
Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение, определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.
В различных операционных системах существуют различные форматы имен файлов. В операционной системе MS-DOS собственно имя файла должно содержать не более восьми букв латинского алфавита и цифр, а расширение состоит из трех латинских букв, например:
proba.txt
В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем допускается использование русского алфавита, например:
Единицы измерения информации.doc
Файловая система. На каждом носителе информации (гибком, жестком или лазерном диске) может храниться большое количество файлов. Порядок хранения файлов на диске определяется установленной файловой системой.
Для дисков с небольшим количеством файлов (до нескольких десятков) удобно применять одноуровневую файловую систему, когда каталог (оглавление диска) представляет собой линейную последовательность имен файлов.
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, то для удобства поиска файлы организуются в многоуровневую иерархическую файловую систему, которая имеет «древовидную» структуру.
Начальный, корневой, каталог содержит вложенные каталоги 1-го уровня, в свою очередь, в каждом из них бывают вложенные каталоги 2-го уровня и т. д. Необходимо отметить, что в каталогах всех уровней могут храниться и файлы.
Операции над файлами. В процессе работы на компьютере над файлами чаще всего производятся следующие операции: копирование (копия файла помещается в другой каталог); перемещение (сам файл перемещается в другой каталог); удаление (запись о файле удаляется из каталога); переименование (изменяется имя файла).
Графическое представление файловой системы. Иерархическая файловая система MS-DOS, содержащая каталоги и файлы, представлена в операционной системе Windows с помощью графического интерфейса в форме иерархической системы папок и документов. Папка в Windows является аналогом каталога MS-DOS.
Однако иерархические структуры этих систем несколько различаются. В иерархической файловой системе MS-DOS вершиной иерархии объектов является корневой каталог диска, который можно сравнить со стволом дерева — на нем растут ветки (подкаталоги), а на ветках располагаются листья (файлы).
В Windows на вершине иерархии папок находится папка Рабочий стол (рис. 10). Следующий уровень
представлен папками Мой компьютер, Корзина и Сетевое окружение (если компьютер подключен к локальной сети).
В алгебре логики объединение двух (или нескольких) высказываний с помощью союза «или» называется операцией логического сложения или дизъюнкцией.
Составное высказывание, образованное в результате логического сложения (дизъюнкции), истинно тогда, когда истинно хотя бы одно из входящих в него простых высказываний.
Операцию логического сложения (дизъюнкцию) принято обозначать либо знаком «v», либо знаком сложения «+»:
Мы записали формулу функции логического сложения, аргументами которой являются логические переменные А и B, принимающие значения истина (1) и ложь (0).
Функция логического сложения F также может принимать лишь два значения: истина (1) и ложь (0). Значение логической функции можно определить с помощью таблицы истинности данной функции, которая показывает, какие значения принимает логическая функция при всех возможных наборах ее аргументов (табл. 3).
По таблице истинности легко определить истинность составного высказывания, образованного с помощью операции логического сложения. Рассмотрим, например, составное высказывание «2 х 2 = 4 Или 3 х 3 = 10». Первое простое высказывание истин-* до (А = 1), а второе высказывание ложно (В = 0); по таблице определяем, что логическая функция принимает значение истина (F = 1), т. е. данное составное высказывание истинно.
|
