Тула - 2019 Лекция № 3. Теоретические основы информатики Преподаватель:

Владимировна, кандидат педагогических наук, доцент кафедры информатики и информационных технологий

1.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ
1.2. МЕСТО ИНФОРМАТИКИ

В СИСТЕМЕ НАУК
1.3. СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ
2. ИНФОРМАЦИЯ, ЕЕ ВИДЫ И СВОЙСТВА.
2.1. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ИНФОРМАЦИИ
2.2. ИНФОРМАЦИЯ И ФИЗИЧЕСКИЙ МИР
2.3. ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ
3. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
3.1. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ
3.2. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ В ПОЗИЦИОННЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ

дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности

и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

Информатизация общества – процесс проникновения во все сферы жизни и деятельности общества информационных технологий.

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).Все системы счисления

можно разделить на два класса – позиционные и непозиционные.

Кодирование – формирование представления информации. В более узком смысле под кодированием понимается переход от исходного представления информации, удобного для восприятия информации человеком, к представлению, удобному для хранения, передачи и обработки. В этом случае обратный переход к исходному представлению называется декодированием.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число.

После второй мировой войны на западе возникла и начала бурно

развиваться кибернетика: наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах (1948г., Норберт Винер, «Кибернетика или управление и связь в животном и машине». В этой работе показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления для различных систем с единой точки зрения). Развиваясь одновременно с развитием ЭВМ, кибернетика со временем превращалась в общую науку об информации вообще.
В СССР развитие кибернетики встретило идеологические препятствия, что нанесло серьезный ущерб развитию науки и задержало создание первых отечественных ЭВМ (в фил. сл. 1959г кибернетика характеризовалась как «буржуазная лженаука»). Причиной этому служили, с одной стороны, недооценка новой науки отдельными учеными-«классиками», с другой – неумеренные заявления и полуфантастические прогнозы о безграничных возможностях кибернетики.

накопить значительный опыт создания информационных систем и систем управления технико-экономическими

объектами. Требовалось выделить из кибернетики научное и техническое ядра и консолидировать силы для развития новых направлений в этой науке, что и произошло на рубеже 60-70х годов.
Термин «кибернетика» был постепенно вытеснен английским «Computer Science», а спустя несколько лет новая наука получила имя «Informatique», введенное французами.
Термин "информатика" (франц. informatique) происходит от французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и дословно означает "информационная автоматика".

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАТИКИ

изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и

методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

В 1978г. Международный конгресс по информатики дал такое определение: «Понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое обеспечение, организационные аспекты, а также комплекс промышленного, коммерческого, административного и социального воздействия».

– «фундаментальная естественная наука».
Академик Б.П. Наумов определил информатику как

«естественную науку, изучающую общие свойства информации, процессы, методы и средства ее обработки (сбор, хранение, преобразование, перемещение, выдача)».

жизни и деятельности общества информационных технологий.
Многие социологи и политологи

полагают, что мир стоит на пороге «информационного общества».
Под «информационным обществом» понимается, что во все сферы жизни и деятельности членов общества включены компьютеры, ВТ и телекоммуникации, открывающие широкий доступ к информационным базам (библиотекам, справочникам), позволяющие с большой скоростью обрабатывать информацию и проводить вычисления, моделировать реальные и прогнозируемые события, процессы, явления, управлять производством, автоматизировать обучение.

окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные

системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем (потребитель может быть потенциальным).

символических обозначений (букв, цифр, звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку

и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ при этом увеличивает информационный объём сообщения.

Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представления передаваемой информации

ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ИНФОРМАЦИИ

Сообщение

Источник информации

Получатель информации

Канал связи

появления которых различны, то количество информации определяется:

(2)
Здесь N – количество исходов, P – вероятность каждого исхода.
Если проводится несколько независимых опытов, суммарное количество полученной информации равно сумме количеств информации, полученной после каждого из опытов.

Формула Хартли
Если какой-то опыт может иметь N равновероятных исходов, количество информации, появляющейся после его однократного проведения, вычисляется по формуле:
(1)

информация в компьютере обрабатывается и хранится в виде двоичных кодов

– 0 и 1.
В компьютере бит является наименьшей возможной единицей информации.
Суммарный объем какой-либо информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи битов. При этом, очевидно, невозможно нецелое число битов, в отличие от вероятностного подхода.

ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ Объемный подход

этим записям реальных значений. Все системы счисления можно разделить на

два класса – позиционные и непозиционные.
В непозиционных системах вес цифры (т.е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа.
В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число.

некоторое количество отличных друг от друга знаков - цифр. Их число

является основанием системы счисления.
В позиционной системе счисления число может быть представлено в виде суммы произведений коэффициентов на соответствующие степени основания системы. В десятичной системе используется десять цифр – 0,1,...,9, и число может быть подсчитано по формуле:
(3)

Общая формула для систем с любым основанием такая:

(4)

не зависит от положения в числе.
XXI
В позиционных системах счисления

величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от её положения в числе (позиции).
211

называется основанием системы счисления.

с несколькими системами счисления для их различения основание системы обычно

указывается в виде нижнего индекса, который записывается в десятичной системе:
32110 — это число 321 в десятичной системе счисления;
1010000012 — то же число, но в двоичной системе.
Двоичное число 1010000012 можно расписать в виде:
1010000012 = 1*28 + 0*27 + 1*26 + 0*25 + 0*24 +0*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20.

целое число из позиционной системы счисления с основанием p в

десятичную, нужно справа налево, начиная с 0, расставить разряды, потом каждую цифру умножить на основание системы счисления из которой переводим в степени этого разряда.
Например, переведем число 110012 в десятичную систему счисления. Для этого представим это число в виде степеней двойки и произведем вычисления в десятичной системе счисления.
110012 = 1*24 + 1*23 + 0*22 + 0*21 + 1*20 = 1*16 +1*8 + 0*4 + 0*2 + 1*1 = 16 + 8 + 0 + 0 + 1 = 2510
Рассмотрим еще один пример. Переведем число 12,348 в десятичную систему счисления.
12,348 = 1*81 + 2*80 + 3*8-1 + 4*8-2 = 1*8 + 2*1 + 3*1/8 +4*1/64 = 10 + 0,375 + 0,0625 = 10,437510

десятичной системы счисления в систему счисления с основанием p осуществляется

последовательным делением десятичного числа и его десятичных частных на p, а затем выписыванием последнего частного и остатков в обратном порядке.

Переведем десятичное число 2010 в двоичную систем счисления (основание системы счисления p=2). В итоге получили 2010 = 101002.

0
13 1
6 0
3 1
1

1

2610=110102

2610→Х3

26 2
8 2
2 2

2610=2223

2610→Х16

26 10
1 1

2610=1А16

ПЕРЕВОД ЦЕЛОГО ДЕСЯТИЧНОГО ЧИСЛА МЕТОДОМ ПОЭТАПНОГО ДЕЛЕНИЯ

2
1 500
2
1 000
0,37510=0,0112
0,37510=0,1013
0

375
16
2 250
3 75
6 000

0,37510=0,616

0 375
* 3
1 125
3
0 375

1 125

счисления арифметические операции выполняются по одним и тем же правилам:
справедливы

одни и те же законы арифметики:
-коммутативный (переместительный): m + n = n + m
m · n = n · m
ассоциативный (сочетательный):
(m + n) + k = m + (n +  k) = m + n + k
(m · n) · k = m · (n ·  k) = m · n · k
дистрибутивный (распределительный):
(m + n) · k = m ·  k + n ·  k

справедливы правила сложения, вычитания и умножения столбиком;

правила выполнения арифметических операций опираются на таблицы сложения и умножения.

0+1=1
1+0=1 1+1=102
1 + 1 +

1 = 112

перенос

1 0 1 1 02
1 1 1 0 1 12

1

1

0

0

0

1

1

0

2

1

1

1

1

Сложение
в 10-ой СС
99
1
100

1 0 0 0 1 0 12

1 1 0 1 12

1





0 102

1

0

0 1 1 102

0

1

0

Вычитание
в 10-ой СС
100
1
99

С. В. Симонович. - 3-е изд. - СПб. : Питер,

2011. - 637 с. - ISBN 978-5-459-00439-7 : Б. ц. URL: http://ibooks.ru/reading.php?productid=23132
Информатика: учеб. пособ. для учащ. ср. школ, лицеев, гимназий / А. Б. Горстко. - Ростов-на-Дону : Феникс, 1996. - 544 с. - ISBN 5858802834
Основы информатики и вычислительной техники: проб. учеб. для сред. учеб. заведений / А.Г. и др. Кушниренко, 3-е изд. - М. : Просвещение, 1993. - 224 с. : илл. - ISBN 5090046298
Математика и информатика: учебно-методическое пособие в 2 частях: учебное пособие для студентов вузов / Р.Р. Яфаева, Ю.И. Богатырева, –Тула: Изд-во ТГПУ им. Л.Н.Толстого, 2010. –104 с.