1.1. Основы общей информатика

Информатика — это область человеческой деятельно­сти» связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения (Н.В. Макарова, 2001).

Термин информатика возник в 60-х годах во Франции для названия деятельности в сфере автоматизированной обработки информации с помощью электронных вычис­лительных машин (французский термин informatigue — информатика образован слиянием слов information — информация и automatigue — автоматика).

Информатика как фундаментальная наука занима­ется разработкой методологии создания информационно­го обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. Цель фун­даментальных исследований в информатике — получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функ­ционирования.

Информатика как прикладная техническая дисцип­лина занимается систематизацией закономерностей и при­емов создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, принципами функционирования этих средств и методов управления ими, а также разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях.

Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называ­ют информационной технологией.

Предмет информационных технологий составляют сле­дующие понятия:

• аппаратные средства вычислительной техники;

• программные средства вычислительной техники;

• средства взаимодействия аппаратного и програм­много обеспечения;

• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Как видно из этого перечня» в информатике особое вни­мание уделяется вопросам взаимодействия. Для этого даже есть специальное понятие — интерфейс.

Пользовательским интерфейсом называют методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и про­граммными средствами.

Основной задачей информатики является системати­зация приемов и методов работы с аппаратными и про­граммными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и разви­тии передовых, наиболее эффективных технологий, в ав­томатизации этапов работы с данными, а также в методи­ческом обеспечении новых технологических исследований.

В составе основной задачи информатики сегодня мож­но выделить следующие направления для практических приложений:

• архитектура вычислительных систем (приемы и ме­тоды построения систем, предназначенных для ав­томатической обработки данных);

• интерфейсы вычислительных систем (приемы и ме­тоды управления аппаратным и программным обес­печением);

• программирование (приемы, методы и средства раз­работки компьютерных программ);

• преобразование данных (приемы и методы преобра­зования структур данных);

® защита информации (обобщение приемов, разработ­ка методов и средств защиты данных);

• автоматизация (функционирование программно-ап­паратных средств без участия человека);

• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, а также между форматами представления данных, относя­щихся к различным типам вычислительных систем). Информатика — практическая наука. Ее достижения должны проходить подтверждение практикой и прини­маться в тех случаях, когда они соответствуют критерию повышения эффективности.

На всех этапах технического обеспечения информаци­онных процессов для информатики ключевым понятием является эффективность. Для аппаратных средств под эф­фективностью понимают отношение производительности оборудования к его стоимости (с учетом стоимости экс­плуатации и обслуживания). Для программного обеспече­ния под эффективностью понимают производительность лиц, работающих с ними (пользователей). В программи­ровании под эффективностью понимают объем програм­много кода, создаваемого программистами в единицу вре­мени.

В информатике все жестко ориентировано на эффек­тивность. Вопрос о способе реализации той или иной опе­рации, для информатики является важным, но не основ­ным. Основным же является вопрос, как сделать данную операцию эффективно.

В качестве источников информатики обычно называ­ют две науки — документалистику и кибернетику. Доку­менталистика сформировалась в конце XIX в. в связи с бурным развитием производственных отношений. Ее рас­цвет пришелся на 20-30-е годы XX в., а основным пред­метом стало изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота

Основы близкой к информатике технической науки ки­бернетики были заложены трудами по математической ло­гике американского математика Норберта Винера, опуб­ликованными в 1948 г., а само название происходит от греческого слова kyberneticos — искусный в управлении.

Кибернетика — это наука об общих принципах управ­ления в различных системах.

Впервые термин кибернетика ввел французский физик Андре Мари Ампер в первой половине XIX в. Он занимал­ся разработкой единой системы классификации всех наук и обозначил этим термином гипотетическую науку об уп­равлении, которая в то время не существовала, но кото­рая, по его мнению, должна была существовать.

Сегодня предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами — методы моделиро­вания процесса принятия решений техническими средства­ми, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдель­ного индивидуума и информационными процессами в об­ществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта.

На практике кибернетика во многих случаях опирает­ся на те же программные и аппаратные средства вычисли­тельной техники, что и информатика, а информатика, в свою очередь, заимствует у кибернетики математическую и логическую базу для развития этих средств.

Все процессы в природе сопровождаются сигналами. Зарегистрированные сигналы образуют данные.

Информация — это динамический объект, образующий­ся в ходе информационного процесса. Он отражает диалек­тическую связь между объективными данными и субъек­тивными методами. Свойства информации зависят как от свойств данных, так и от свойств методов.

Данные различаются типами, что связано с различиями в физической природе сигналов,1 при регистрации которых образовались данные. В качестве средства хранения и транс­портировки данных используются носители данных. Для удобства операций с данными их структурируют. Наибо­лее широко используются следующие структуры; линей­ная, табличная и иерархическая — они различаются мето­дом адресации к данным. При сохранении данных образу­ются данные нового типа — адресные данные.

Вопросами систематизации приемов и методов созда­ния, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники занимает­ся техническая наука — информатика. С целью унифи­кации приемов и методов работы с данными в вычисли­тельной технике применяется универсальная система кодирования данных, называемая двоичным кодом.

Элементарной единицей представления данных в дво­ичном коде является двоичный разряд — бит. Бит — еди­ница измерения количества информации в двоичной сис­теме счисления, величина, принимающая значения 0 или 1 {от англ. bit — binary digit — двоичный разряд). Другой, более крупной единицей объема данных является байт. Байт — 8-разрядное двоичное число (1 байт = 8 бит).

Основной единицей хранения данных является файл. Файл представляет собой последовательность байтов, имеющую собственное имя. Совокупность файлов обра­зует файловую структуру, которая, как правило, относит­ся к иерархическому типу. Полный адрес файла в файло­вой структуре является уникальным и включает в себя собственное имя файла и путь доступа к нему.

В информатике широко распространено понятие «си­стема», которое может иметь множество смысловых зна­чений.

Под системой в широком смысле понимают любой объект, который одновременно рассматривается как единое целое и как совокупность разнородных элементов, объединенных для выполнения определенных функций или в интересах достижения поставленных целей.

Добавление к понятию «система» слова «информаци­онная» отражает цель ее создания и функционирования.

Информационная система — взаимосвязанная совокуп­ность средств, методов ж персонала, используемых для хра­нения, обработки и выдачи информации в интересах по­ставленной цели.

Информационные системы обеспечивают сбор, хране­ние, обработку, поиск, выдачу информации, необходимой в процессе принятия решений задач из любой области. Они помогают анализировать проблемы и создавать но­вые продукты. Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основно­го технического средства персонального компьютера. Не­обходимо помнить, что информационная система немыс­лима без персонала, взаимодействующего с компьютера­ми и телекоммуникациями.

Общую структуру информационной системы, неза­висимо от сферы применения, можно рассматривать как совокупность подсистем, которые называют обеспечи­вающими. Среди обеспечивающих подсистем обычно вы­деляют информационное, техническое, математическое, программное, организационное и правовое обеспечение (рис. 1.1).

Информационное обеспечение — совокупность единой системы классификации и кодирования информации, уни­фицированных систем документации, схем информаци­онных потоков, циркулирующих в организации, а также методология построения баз данных.

Назначение информационного обеспечения состоит в своевременном формировании и выдаче достоверной ин­формации для принятия технологических (управленчес­ких) решений.

Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы.

Комплекс технических средств составляют компьюте­ры, устройства сбора, автоматического получения, накоп­ления, обработки передачи и вывода информации, уст­ройства передачи данных и линии связи, оргтехника, экс­плуатационные материалы и пр.

Математическое и программное обеспечение — сово­купность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач информацион­ной системы, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

Организационное обеспечение — совокупность методов и средств, регламентирующих взаимодействие работников с техническими средствами и между собой в процессе раз­работки и эксплуатации информационной системы.

Правовое обеспечение — совокупность правовых норм, определяющих создание, юридический статус и функцио­нирование информационных систем, регламентирующих порядок получения, преобразования и использования ин­формации.