Добавлен: 05.04.2023
Просмотров: 579
Скачиваний: 2
Введение
В связи с появлением, настойчивым развитием и влиянием на социум информационных технологий, возникает необходимость изучения в школах и вузах информатики. Информатика - наука об общих свойствах и закономерностях информации, методах её поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности человека. Информация представляет собой отражение окружающего реального мира, то есть сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте – неотъемлемое свойство живой природы.
Наряду с информацией в информатике часто употребляется понятие «данные». Данные – это информация, представленная в виде, пригодном для обработки её автоматическими средствами при возможном участии человека. Полученные извне данные обобщаются, группируются, систематизируются, сравниваются, то есть подвергаются различным операциям с целью их применения для достижения поставленных целей. Необработанные данные остаются всего лишь бесполезной чередой сигналов окружающей среды.
Появление и широкое распространение компьютеров создает новые возможности поиска, получения, накопления, передачи и, наконец, обработки информации. Следует заметить, что существует несколько видов данных. В зависимости от вида данных применяются различные способы их обработки, которые мы рассмотрим далее.
Глава 1. Виды данных
Виды данных и способы их получения
Обычно для классификации объектов одной природы используется то или иное свойство, либо набор свойств объектов. Нас интересует классификация информации в плане автоматизации основных информационных процессов. Первоначально вычислительные машины применялись для обработки только числовой информации. Но в настоящее время их возможности не ограничиваются только работой с числами. Далеко не вся информация окружающего нас мира может быть обработана компьютером. Поэтому, говоря об информации, необходимо выделить те её виды, которые компьютер воспримет и позволит человеку использовать свои ресурсы для обработки, хранения и передачи такой информации. Компьютер может работать с текстовой, числовой, табличной, графической информацией, а так же со звуковой, анимационной и видеоинформацией. Так же компьютер воспринимает специальную двоичную информацию.[1]
Различают основные виды информации, которые классифицируют по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения: графическая – один из древнейших видов, с помощью которого хранили информацию об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а затем в виде картин, фотографий, схем, чертежей на различных материалах (бумага, холст, мрамор и др.), которые изображают картины реального мира; звуковая (акустическая) – для хранения звуковой информации в 1877 г. было изобретено звукозаписывающее устройство, а для музыкальной информации – разработан способ кодирования с использованием специальных символов, который дает возможность хранить ее как графическую информацию; текстовая – кодирует речь человека с помощью специальных символов – букв (для каждого народа свои); для хранения используется бумага (записи в тетради, книгопечатание и т.п.); числовая – кодирует количественную меру объектов и их свойств в окружающем мире с помощью специальных символов – цифр (для каждой системы кодирования свои); особенно важной стала с развитием торговли, экономики и денежного обмена; видеоинформация – способ хранения «живых» картин окружающего мира, который появился с изобретением кино. Существуют также виды информации, для которых еще не изобретены способы кодирования и хранения – тактильная информация, органолептическая и др.[2]
С практической точки зрения информация всегда представляется в виде сообщения. Информационное сообщение связано с источником сообщения, получателем сообщения и каналом связи. Сообщение от источника к приемнику передается в материально-энергетической форме (электрический, световой, звуковой сигналы и т.д.). Человек воспринимает сообщения посредством органов чувств. Приемники информации в технике воспринимают сообщения с помощью различных измерительных датчиков и регистрирующей аппаратуры. В обоих случаях с приемом информации связано изменение во времени какой-либо величины, характеризующей состояние приемника.
В настоящее время имеются разнообразные устройства, выполняющие функции ввода информации в составе компьютера. Они называются устройствами ввода, так как обеспечивают ввод в компьютер данных в различных формах: чисел, текстов, изображений, звуков.
Устройства ввода преобразуют эту информацию из формы, понятной человеку, в цифровую форму, воспринимаемую компьютером.
Современные компьютеры могут обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видеоинформацию.
Итак, устройства ввода:
-клавиатура, служит для набора текстов;
-микрофон, используется для ввода звуковой информации, подключается к входу звуковой карты;
-сканнер, переводит графическую информацию в цифровую;
- веб-камера — малоразмерная цифровая видео или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать видеоизображения, предназначенные для дальнейшей передачи по компьютерной сети;
-сенсорный экран;
- графический планшет (дигитайзер). Графический планшет (со световым пером) — это устройство для ввода рисунков от руки и рукописного текста непосредственно в компьютер;
- специальные датчики, присоединяемые к компьютеру, позволяют измерять и вводить в его память такие числовые характеристики окружающей среды как температура, влажность, давление и многое другое;
- устройства речевого ввода. Средства речевого ввода позволяют пользователю вместо клавиатуры, мыши и других устройств использовать речевые команды (или проговаривать текст, который должен быть заранее занесен в память компьютера). [3]
1.2 Носители данных
Самым распространенным носителем данных, пусть и не экономичным, является бумага. На бумаге данные регистрируются путём изменения оптических характеристик её поверхности. Для хранения компьютерных данных используются специальные носители, на которых сохраняется кодированная информация. В компьютере для хранения информации предназначена память, которая подразделяется на основную (энергозависимую), участвующую только в процессе обработки информации, и внешнюю (энергонезависимую).
Внешняя память в зависимости от характера носителя подразделяется на несколько типов:
-память на магнитных носителях – гибкие и жесткие магнитные диски, ziv-диски и магнитные ленты;
-память на оптических носителях – компакт диски с однократной и многократной записью
-энергонезависимая электронная память флеш-память.[4]
Самый первый носитель магнитной записи был изобретен в 19 веке. Это была стальная проволока диаметром до 1 мм, которая записывала только звук. В начале 20-го столетия для этих целей использовалась стальная катаная лента. А в 1906 году был выдан первый патент на магнитный диск.[5]
Энергозависимая память - это временная оперативная память (ОЗУ) установленная на ПК. Это тип памяти которая хранит файлы программ и ОС, с которыми пользователь активно работает, но она не сохраняет своё содержимое, когда пользователь отключает компьютер. ОЗУ работает намного быстрее, чем постоянное запоминающее устройство, которое имеет компьютер, поэтому она хорошо выполняет свою работу. Но временный характер энергозависимой памяти является недостатком, поскольку пользователь потеряет любые несохраненные данные, если его или её компьютер неожиданно потеряет электроэнергию или если компьютер не заработает. Существует несколько областей применения энергозависимых запоминающих устройств. Они даже могут использоваться в качестве основного хранилища данных. Кроме того, свойство энергозависимости помогает защитить сведения ограниченного доступа, поскольку они становятся недоступными при отключении источника питания. [6]
Глава 2. Операции, производимые с данными
2.1 Этапы обработки данных
Современный компьютер является сложным и многофункциональным прибором, но выполняет те же действия по обработке данных, что и обычный калькулятор: ввод, обработка и вывод.
Первый этап обработки данных – ввод их в компьютер, т.е. любой способ передачи данных из внешнего мира в процессор компьютера.
Второй этап – обработка информации в процессе вычисления.
Третий этап – представление данных в форме, удобной для человека. Это вывод на печать, графические изображения (иллюстрации, графики, диаграммы и т.д.), звук и т.д.[7]
Следует заметить, что компьютер является весьма полезным помощником человека в повседневной деятельности. В частности, в бухгалтериях воинских частей (в коммерческих организациях ЭВМ появились раньше) примерно до 2000 года компьютер являлся редкостью. Бухгалтерские данные обрабатывались вручную, на калькуляторе; платежные поручения для представления их в банк печатались на печатных машинках; ведомости на выплату денежного довольствия и заработной платы переписывались от руки из месяца в месяц; самой трудоемкой работой было ведение главной книги.
С возникновением автоматизации обработки данных трудоемкость бухгалтерской работы значительно снизилась.
2.2 Операции, производимые с данными
В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой. Обработка данных включает в себя следующие операции:
-сбор данных – накопление информации с целью обеспеения достаточной полноты для принятия решений;
-формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме для того, чтобы их сделать сопоставимыми между собой;
-сортировка данных – упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства их использования; сортировка данных повышает доступность информации;
-фильтрация данных – отсеивание лишних данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом достоверность данных должна возрастать;
-архивация данных – организация хранения данных в компактной сжатой форме; архивация данных повышает общую надежность информационного процесса и используется для снижения затрат по хранению данных;
-защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведение и изменения данных;[8]
-преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую; преобразование данных часто связано с изменением носителя;
-приём и передача данных – процессы, осуществляемые между участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя – клиентом.
Любая информация, независимо от природы ее происхождения, при вводе в компьютер подвергается кодировке. Дело в том, что компьютер способен обрабатывать и хранить только один вид представления данных – цифровой. Под кодированием понимают процесс представления информации в виде последовательности условных обозначений. Кодом называют множество слов – последовательностей символов из некоторого алфавита, используемых при кодировании информации.[9]
В вычислительной технике система кодирования называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью двух цифр: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски -- binary digit или сокращенно bit (бит). Чтобы прочитать, увидеть или услышать записанную (то есть закодированную) посредством ЭВМ информацию, необходимо ей придать первоначальную форму. В этих целях применяется декодирование. Декодирование - это процесс восстановления содержания закодированного сообщения. При таком подходе процесс записи текста с помощью русского алфавита можно рассматривать в качестве кодирования, а его чтение - это декодирование.
Кодирование чисел с помощью единиц и нулей впервые применил в своей вычислительной (механической) машине немецкий мыслитель Готфрид Вильгельм Лейбниц в конце 17-го века. Затем, уже в середине 20-го века, двоичное кодирование информации стало применяться повсеместно для ЭВМ.
Чаще всего используется равномерный код, когда все символы исходного сообщения кодируются с помощью одинакового количества двоичных знаков. Каждый знак соответствует выбору одного из двух вариантов (0 или 1), поэтому несет 1 бит информации.[10]
Рассмотрим способы (системы) кодирования каждого вида информации.
- Кодирование текстовой информации. Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы. Технически это выглядит очень просто, однако всегда существовали достаточно веские организационные сложности. В первые годы развития вычислительной техники они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время вызваны, наоборот, изобилием одновременно действующих и противоречивых стандартов. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невозможно из-за противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.
Для английского языка, захватившего де-факто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США (ANSI – American National Standard Institute) ввел в действие систему кодированияASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США). В системеASCII закреплены две таблицы кодирования –базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.
Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных.