Понятие информации, ее свойства и виды.

В переводе с латинского слово «информация» означает сообщение о каком-либо факте, событии, объекте, явлении и т.п. Основоположник кибернетики Винер дает следующее определение информации: информация – это обозначение содержания сообщения, полученного из внешнего мира в процессе приспособления к нему наших чувств.

Основные виды информации:

1. По способу передачи и восприятия: зрительная, слуховая, тактильная, вкусовая, машинно- ориентированная.

2. По формам отображения: символьная, текстовая, графическая.

3. По содержанию: научная, производственная, управленческая, правовая.

4. Для машинно-ориентированной информации характерны следующие формы представления: двоичная, текстовая, графическая, электронные таблицы, базы данных.

5.По виду представления информация подразделяется на одномерную и многомерную: Одномерная информация – сообщение, имеющее вид последовательности символов, каждый из которых несет только один признак. Например, звуковые символы (речь).

Многомерная информация – сообщение, в котором информацию несут не один, а множество признаков. Например: текст (значение, цвет и шрифт написания знаков алфавита), голос (амплитуда, тембр, высота звука).

Основные свойства информации:

1. Объективность. Понятие объективности информации относительно. Более объективной является та информация, в которую методы обработки вносят меньше субъективности. Например, в результате наблюдения фотоснимка природного объекта образуется более объективная информация, чем при наблюдении рисунка того же объекта. В ходе информационного процесса объективность информации всегда понижается.

2. Полнота информации характеризует достаточность данных для принятия решения. Чем полнее данные, тем шире диапазон используемых методов их обработки и тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешности в информационный процесс.

3. Достоверность – свойство информации быть правильно воспринятой, вероятность отсутствия ошибок. Пример. В записной книжке обнаружен адрес, в котором номер дома записан неразборчиво (1 или 4). Интерпретация неразборчивой цифры, как 1, представляется недостоверной.

4. Адекватность информации – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Пример. Человек был осужден по ложному обвинению на основе ложных (недостоверных) свидетельских показаний.

5. Доступность – мера возможности получить ту или иную информацию.

6. Актуальность – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Пример. Старые редакции законов не являются актуальными и не могут применяться. Законы со всеми изменениями и

дополнениями на текущий момент времени считаются актуальными и могут применяться.

Способы измерения информации.

Существует три основных способа измерения информации: объемный, энтропийный, алгоритмический.

Объемный способ измерения чувствителен к форме представления информации. Например, число может быть записано как 22, XXII, двадцать два. Во всех трех видах записи числа количество символов будет разным. Количественной оценкой информации выступает ее объем — количество символов в сообщении.

При энтропийном подходе (энтропия — мера неопределенности) количество информации определяется формулой Шеннона. Им же впервые введена единица измерения количества информации бит (binary digital — бинарная единица). Она соответствует минимальному объему информации, полученной в виде ответа «да» или «нет», в двоичной системе 1 или 0. В данном случае происходят два равновероятностных события: I=-1/2log21/2-1/2log21/2=1.

Алгоритмический метод оценки информации предлагается алгоритмической теорией информации, которая разработана в конце 1960-х годов А. Колмогоровым, Р. Соломоновым и Г. Хайтиным. Любое сообщение может быть оценено количественной характеристикой, отражающей размер программы, которая позволяет ее произвести. За основу принимается последовательность из нулей и единиц как длина самой короткой программы, которая может произвести эту последовательность.

Основной единицей измерения информации является байт: 1 байт=8 бит. В одном байте можно хранить 256=28 различных чисел. Для измерения больших объёмов информации используются следующие величины.

 

Информационные процессы.

Информационные процессы – это процессы восприятия, накопления, обработки и передачи информации. Как правило, информация проявляется в виде сигналов. В информационном процессе сигнал выполняет функцию переносчика информации от источника к приемнику и далее – к адресату. Процесс передачи информации – многоступенчатый. Сигнал может на каждом из промежуточных этапов менять свою физическую природу.

Информационный процесс начинается с восприятия и фиксации информации, содержащейся в том или ином источнике. Информация отделяется от шумов. Завершается процесс формирования сигнала, с помощью которого информация передается. Прием информации – вторичное ее восприятие другим субъектом или принимающим устройством. Обработка информации осуществляется человеком или техническим устройством (например, ЭВМ). Сущность обработки информации компьютером состоит в аналоговом или цифровом преобразовании поступающих данных по жесткой программе или алгоритму обработки. Информационный процесс завершается представлением информации потребителю, т.е. демонстрацией на индикаторах различного вида изображений, и принятием решения. Особая стадия – хранение информации. Она занимает промежуточное положение между другими стадиями и может реализовываться на любом этапе информационного процесса. Таким образом, ЭВМ может быть использована на любой стадии информационного процесса, начиная от восприятия и заканчивая представлением информации.

Данные и их кодирование.

Данные — это зарегистрированные сигналы.

Код – система условных обозначений или сигналов.

Длина кода – количество знаков, используемых для представления кодируемой информации.

Кодирование данных – это переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Двоичный алфавит состоит из двух цифр 0 и 1.

Цифровые ЭВМ (персональные компьютеры относятся к классу цифровых) используют двоичное кодирование любой информации. В основном это объясняется тем, что построить техническое устройство, безошибочно различающее 2 разных состояния сигнала, технически оказалось проще, чем то, которое бы безошибочно различало 5 или 10 различных состояний. К недостаткам двоичного кодирования относят очень длинные записи двоичных кодов, что затрудняет работу с ними.

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 и действительных чисел. Целые числа кодируются просто переводом чисел из одной системы счисления в другую. Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число преобразуют в стандартный вид.

Кодирование текста. Для кодирования букв и других символов, используемых в печатных документах, необходимо закрепить за каждым символом числовой номер – код.

Кодирование графической информации. Графическая информация, как и информация любого другого типа, хранятся в памяти компьютера в виде двоичных кодов. Изображение, состоящее из отдельных точек, каждая из которых имеет свой цвет, называется растровым изображением. Минимальный элемент такого изображения в полиграфии называется растр, а при отображении графики на мониторе минимальный элемент изображения называют пиксель.

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.

Качество кодирование звука зависит от:

глубины кодирования звука - количество уровней звука

частоты дискретизации – количество изменений уровня сигнала в единицу

Шифрование - это способ изменения сообщения, обеспечивающее сокрытие его содержимого.

Кодирование - это преобразование обычного, понятного, текста в код.

 

Основные структуры данных.

Работу с большими наборами данных можно автоматизировать, если данные упорядочены, то есть образуют некоторую заданную структуру.

Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная.

Линейные структуры —это знакомые списки, представляющие простейшие структуры данных, отличающиеся тем, что адрес каждого элемента данных однозначно определяется его номером. При создании любой структуры, как правило, решаются две задачи: разделения элементов данных между собой и поиск необходимых элементов. Разделителем может быть и какой-нибудь специальный символ, в качестве которого используется пробел и точка. Исходя из этого, линейные структуры данных (списки) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

Табличные структуры отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. Для таблицы, например, адрес ячейки определяется номером строки и столбца. Нужная ячейка находится на их пересечении, а элемент выбирается из ячейки. При хранении табличных данных количество разделителей должно быть больше, чем для данных, имеющих структуру списка. Например, при печати таблицы в книге, строки и столбцы разделяются графическими элементами — линиями вертикальной и горизонтальной разметки. Если все элементы таблицы имеют равную длину, то такие таблицы называют матрицами; для них разделители не нужны, так как все элементы имеют равную длину.

Таким образом, табличные структуры данных (матрицы) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером строки и номером столбца, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

Иерархические структуры данных. Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы, часто представляют в виде иерархических структур. В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу.

Списочные и табличные структуры являются простыми. Ими легко пользоваться, поскольку адрес каждого элемента задается числом (для списка), двумя числами (для двумерной таблицы) или несколькими числами для многомерной таблицы. Они также легко упорядочиваются. Основным методом упорядочения является сортировка. Данные можно сортировать по любому избранному критерию, например: по алфавиту, по возрастанию порядкового номера или по возрастанию какого-либо параметра.

Иерархические структуры данных по форме сложнее, чем линейные и табличные, но они не создают проблем с обновлением данных. Их легко развивать путем создания новых уровней. Недостатком иерархических структур является относительная трудоемкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочения.

Вычислительная техника.

Вычислительной техникой называют совокупность устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных. Набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего места, называют вычислительной системой. Ее центральным устройством является компьютер – электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Классификация по назначению связана с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и персональные компьютеры. Большие ЭВМ – это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. Мини-ЭВМ отличаются от больших ЭВМ уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Такие компьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями, банками. Микро-ЭВМ доступны многим предприятиям. Для обслуживания таких компьютеров обычно не создают вычислительные центры, так как для этого достаточно небольшой вычислительной лаборатории из нескольких человек. Персональный компьютер (ПК) предназначен для обслуживания одного рабочего места. Особенно широкую популярность персональные компьютеры получили после 1995г. в связи с бурным развитием Интернета. Персональные компьютеры, в свою очередь, принято подразделять на:

- деловые ПК – для которых минимизированы требования к средствам воспроизведения графики и звука;

- портативные ПК – для которых обязательным является наличие средств компьютерной связи и небольшие размеры;

- рабочие станции – для которых предъявляются повышенные требования к устройствам хранения данных;

- развлекательные ПК – для которых предъявляются повышенные требования к средствам воспроизведения графики и звука;

- массовые ПК – удовлетворяющие всем перечисленным требованиям в достаточной мере.