Информатика как наука. 4

негосударственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Кузбасский ИНСТИТУТ экономики и права»

юридический ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра МАТЕМАТИСКИХ И ЕСТЕСТВЕННО – НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Информатика»

 

Тема: «Информатика как наука»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. Ю - 401

                                                                       Сысолов А. В.

Зачетная книжка № 4732. Домашний адрес: 650033, г. Кемерово,

ул. Леонова, д. 28, кв. 8.

 

 

 

КЕМЕРОВО 2010

Содержание

 

 

Введение…………………………………………………………….…………...3

 

1. Информатика как наука…………………………....……………………..5

 

2. Характеристика информационных процессов…………….….………...9

 

3. Роль информации в развитии общества .…………..…………….…....11

 

4. Классификация прикладных программных средств………………….13

 

5. Языки программирования низкого и высокого уровней. . . …………17

 

Заключение………………………………………….………………………….20

 

Список использованной литературы………………………….……………....21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Единство законов  обpаботки инфоpмации в системах pазличной пpиpоды (физических, экономических, биологических и т.п.) является фундаментальной основой теоpии инфоpмационных пpоцессов, опpеделяющей ее общезначимость и специфичность. Объектом изучения этой теоpии является инфоpмация - понятие во многом абстpактное, сушествующее "само по себе" вне связи с конкpетной областью знания, в котоpой она используется.

Это обстоятельство накладывает опpеделенный отпечаток на всю инфоpматику как науку об оpганизации компьютеpных инфоpмационных систем - такие системы могут использоваться в самых pазных пpедметных областях, пpивнося в них что то своё, свои закономеpности, огpаничения, вместе с тем новые возможности оpганизации бизнеса, котоpые были бы немыслимы без инфоpматики и связанного с ней компьютеpа. В этом плане невозможно пеpеоценить такие свойства инфоpмации как доступность, своевpеменность получения, коммеpческая ценность, надежность.

Инфоpмационные pесуpсы в совpеменном обществе игpают  не меньшую, а неpедко и большую pоль, чем pесуpсы матеpиальные. Знания, кому, когда и где пpодать товаp, может цениться не меньше, чем собственно товаp - и в этом плане динамика pазвития общества свидетельствует о том, что на "весах" матеpиальных и инфоpмационных pесуpсов последние начинают пpевалиpовать, пpичем тем сильнее, чем более общество откpыто, чем более pазвиты в нем сpедства коммуникации, чем большей инфоpмацией оно pасполагает.

С позиций pынка инфоpмация давно уже стала  товаpом и это обстоятельство тpебует интенсивного pазвития пpактики, пpомышленности и теоpии компьютеpизации общества. Компьютеp как инфоpмационная сpеда не только позволил совеpшить качественный скачек в оpганизации пpомышленности, науки и pынка, но он опpеделил новые самоценные области пpоизводства: вычислительная техника, телекоммуникации, пpогpаммные пpодукты. 

Тенденции компьютеpизации общества связаны с появлением новых  пpофессий, связанных с вычислительной техникой, и pазличных категоpий пользователей ЭВМ. Если в 60-70е годы в этой сфеpе доминиpовали специалисты по вычислительной технике (инженеpы-электpоники и пpогpаммисты) создающие новые сpедства вычислительной техники и новые пакеты пpикладных пpогpамм, то сегодня интенсивно pасшиpяется категоpия пользователей ЭВМ - пpедставителей самых pазных областей знаний, не являющихся специалистами по компьютеpам в узком смысле, но умеющих использовать их для pешения своих специфических задач.

Пользователь  ЭВМ должен знать общие пpинципы оpганизации инфоpмационных пpоцессов в компьютеpной сpеде, уметь выбpать нужные ему инфоpмационные системы и технические сpедства и быстpо освоить их пpименительно к своей пpедметной области. Учитывая интенсивное pазвитие вычислительной техники и во многом насыщенность pынка пpогpаммных пpодуктов, два последних качества пpиобpетают особое значение.

Минимум знаний по организации компьютеpных  систем обычно называют компьютеpной гpамотностью. Не существует стpого очеpченных pамок, опpеделяющих это понятие - каждый пользователь опpеделяет их для себя сам, но вместе с тем отсутствие такой гpамотности делает сегодня невозможным доступ ко многим узко специальным профессиям, на первый взгляд весьма далеким от компьютера.

 

 

 

 

 

1. Информатика как наука.

 

Термин информатика  возник в 60-х гг. во Франции для  названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем слияния слов “информация” и “автоматика” и означает “информационная автоматика или автоматизированная переработка информации”. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Существует  множество определений информатики, что связано с многогранностью  ее функций, возможностей, форм, методов. Одно из наиболее общих определений такое.

Информатика –  это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения. Часто возникает путаница понятий “информатика” и “кибернетика”. Попытаемся разъяснить их сходство и различие.

Кибернетика –  это наука об общих принципах  управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др. Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как кибернетика. Информатика появилась благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима без нее. Кибернетика развивается сама по себе и, хотя достаточно активно использует достижения компьютерной техники, совершенно от нее не зависит, т.к. строит различные модели управления объектами.

 

 

 

Структура информатики.

Информатика в  широком смысле представляет собой  единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации. Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей.

Информатика как  отрасль народного хозяйства  состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика и значение информатики как отрасли производства состоят в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. В настоящее время около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика как  фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы.

Информатика как прикладная дисциплина занимается:

изучением закономерностей  в информационных процессах (накопление, переработка, распространение);

созданием информационных моделей коммуникаций в различных  областях человеческой деятельности;

разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д. Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации.

Задачи информатики состоят в следующем:

исследование  информационных процессов любой  природы;

разработка  информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов; решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной  научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения проблем в других областях. Комплекс индустрии информатики станет ведущим в информационном обществе. Тенденция к большей информированности в обществе в существенной степени зависит от прогресса информатики как единства науки, техники и производства.

Технические средства информатики.

ЭВМ — основное техническое средство обработки  информации.

Компьютеры  могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: по принципу действия, назначению, способам организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному выполнению программ и др.

По  назначению ЭВМ можно разделить  на три группы:

универсальные (общего назначения) — предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами этих ЭВМ являются высокая производительность, разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичных, десятичных, символьных), разнообразие выполняемых операций (арифметических, логических, специальных), большая емкость оперативной памяти, развитая организация ввода-вывода информации;

проблемно-ориентированные  — предназначены для решение  более узкого круга задач, связанных  обычно с технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных (управляющие вычислительные комплексы);

специализированные — для решения узкого круга задач, чтобы снизить сложность и стоимость этих ЭВМ, сохраняя высокую производительность и надежность работы (программируемые микропроцессоры специального назначения, контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Характеристика информационных процессов.

 

Технологический процесс обработки информации представляет собой упорядоченную последовательность действий по обработке данных, информации, знаний до получения необходимого пользователю результата.  Отсюда следует, что понятие информационной технологии подразумевает решение экономических и управленческих задач, связанное с выполнением ряда операций по сбору необходимой для решения этих задач информации, переработке ее по некоторым алгоритмам и выдачи лицу, принимающее решение в удобной для него форме. Технологический процесс обработки информации зависит от характера решаемых задач, используемых технических средств, систем контроля, числа пользователей и др. факторов.  Технологический процесс обработки информации может включать следующие операции (действия):

1. Сбор данных, информации, знаний – представляет собой  процесс регистрации, фиксации , записи детальной информации (данных, знаний) о событиях, объектах (реальных и абстрактных), связях, признаках и соответствующих действиях. При этом, иногда выделяют в отдельные операции “сбор данных и информации” и “сбор знаний”.  Сбор данных и информации – процесс идентификации и получения данных от различных источников, группирование полученных данных и представление их в форме, необходимой для ввода в ЭВМ. Сбор знаний – получение информации о предметной области от специалистов – экспертов и представление в форме, необходимой для записи в базу знаний.

2. Обработка данных, информации, знаний. Обработка – понятие широкое и включает в себя несколько взаимосвязанных операций. К обработке можно отнести такие операции как: проведение расчетов, выборку, поиск, объединение, слияние, сортировка, фильтрацию и др.  Следует помнить, что обработка – это систематическое выполнение операций над данными, процесс преобразования вычисления, анализа и синтеза любых форм данных, информации и знаний, посредством систематического выполнения операций над ними. При определении такой операции, как обработка выделяют: обработку данных, обработку информации, обработку знаний. Обработка данных представляет собой процесс управления данными (цифры, символы и буквы)  и преобразование их в информацию.  Обработка информации – переработка информации определенного типа (текстового, звукового, графического), преобразование ее в информацию другого типа.

Однако использование  новейших современных технологий обеспечивает комплексное представление и одновременную обработку информации любого вида (текст, графика, аудио, видео, мультипликация), ее преобразование. Понятие обработки знаний связано с понятием экспертных систем (или систем искусственного интеллекта), позволяющих на основании правил и предоставляемых пользователем фактов распознать ситуацию, поставить диагноз, сформулировать решение, дать рекомендации по выбору действий.

3. Генерация данных, информации, знаний – процесс организации,  реорганизации и преобразования  данных (информации, знаний) в требуемую пользователем форму, в том числе и путем ее обработки. Например, процесс получения форматированных отчетов (документов).

4. Хранение данных, информации, знаний – процессы накопления, размещения, выработки и копирования данных (информации, знаний) для дальнейшего их использования (обработки и передачи).

5. Передача данных, информации, знаний – процесс распространения данных (информации, знаний) среди пользователей посредством средств и систем коммуникаций и путем перемещения (пересылки) данных от источника (отправителя) к приемнику (получателю).

 

3. Роль информации в развитии общества

 

В последние десятилетия мир переходит от индустриального общества к информационному. Практически речь идет о новой промышленной революции. Уровень развития информационного общества оказывает непосредственное влияние на экономическую, политическую, военную и иные сферы развития государства. Информационное пространство определяется следующими основными компонентами:

• Информационными ресурсами;
• Информационно-телекоммуникационной инфраструктурой;
• Системой массовой информации;
• Рынком информационных технологий, средств связи, информатизации и телекоммуникаций, информационных продуктов и услуг;
• Сопряженностью с мировыми открытыми сетями;
• Системой информационного законодательства.

Значение информации в мире постоянно  возрастает, в наше время этот сектор показывает более высокие темпы роста, чем экономика в целом. Информационные ресурсы, технологии и инфраструктура вместе образуют информационную среду, которая является системообразующим фактором общественной жизни и всех сфер государственного управления.

По прогнозам через 10-15 лет экономический  потенциал государств будет определятся не запасами сырья (которые истощаются все быстрее) и энергетическими ресурсами, а уровнем развития наукоемких технологий.

Информатизация ведет к созданию единого информационного пространства, в котором происходит накопление, обработка, хранение и обмен информацией между людьми, организациями и государствами. Электронная связь (как сеть Интернет) – это новые формы профессионального и личного обмена информацией. Около 60% ресурсов и 80% занятого населения США приходится на сферу, связанную с переработкой информации. Там же чаще всего имеют место преступления, связанные с использованием программных средств, ущерб исчисляется сотнями миллионов долларов.

Выделяют четыре основных ресурса человеческого общества: природные богатства, труд, капитал, информация. Также в истории произошло пять информационных революций:

• Изобретение печатного станка;
• Телефон;
• Радио;
• Телевидение;
• Компьютер.

Есть и негативные последствия информатизации – рост насилия, провоцируемый обилием такого насилия в СМИ, а, особенно на телевидении и в интернете, уход от реальной жизни в виртуальный мир, «информационный захват» - внесение в жизнь не свойственных ценностей, идеалов, устремлений. В России часто говорят о проблеме «вестернизации», связанной с потоком массовой западной массовой культуры, в последние годы занявшей господствующее место на нашем рынке.

В плане информационного  развития США опережает все остальные  страны на 8-10 лет и стремится к тотальному мировому господству. ЮСИА, информационное агентство Соединенных Штатов, созданное в 1953 году – мощное оружие в достижении этих целей.

 

 

 

 

 

Классификация прикладных программных средств.

 

В основу работы компьютеров положен  программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа - это запись алгоритма  решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами. Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

Программное и аппаратное обеспечение  в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией. Между программами существует взаимосвязь, то есть работа множества программ базируется на программах низшего уровня.

Междупрограммный интерфейс - это  распределение программного обеспечения на несколько связанных между собою уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамиду, где каждый высший уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней. Структура программного обеспечения разделяется на: прикладной уровень, служебный уровень, системный уровень и базовый уровень.

 

Базовый уровень.

Базовый уровень является низшим уровнем  программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовое программное обеспечение содержится в составе базового аппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), образуя базовую систему ввода-вывода BIOS. Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации.

Системный уровень.

Системный уровень - является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программ этого уровня зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы. При подсоединении к компьютеру нового оборудования, на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для остальных программ взаимосвязь с устройством. Конкретные программы, предназначенные для взаимодействия с конкретными устройствами, называют драйверами. Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Благодаря ему, можно вводить данные в вычислительную систему, руководить ее работой и получать результат в удобной форме. Это средства обеспечения пользовательского интерфейса, от них зависит удобство и производительность работы с компьютером.

Совокупность программного обеспечения  системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Наличие ядра операционной системы - это первое условие для возможности практической работы пользователя с вычислительной системой. Ядро операционной системы выполняет такие функции: управление памятью, процессами ввода-вывода, файловой системой, организация взаимодействия и диспетчеризация процессов, учет использования ресурсов, обработка команд и т.д.

Служебный уровень.

Программы этого уровня взаимодействуют  как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке и настройки компьютерной системы, а также для улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (программы обслуживания) сразу входят в состав операционной системы, дополняя ее ядро, но большинство являются внешними программами и расширяют функции операционной системы. То есть, в разработке служебных программ отслеживаются два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование.

Классификация служебных программных  средств:

1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры).

2. Средства сжатия данных (архиваторы).

3. Средства диагностики. 

4. Программы инсталляции (установки).

5. Средства коммуникации.

6. Средства просмотра и воспроизведения.

7. Средства компьютерной безопасности.

Прикладной уровень.

Программное обеспечение этого  уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых  выполняются конкретные задачи (производственных, творческих, развлекательных и учебных). Между прикладным и системным программным обеспечением существует тесная взаимосвязь. Универсальность вычислительной системы, доступность прикладных программ и широта функциональных возможностей компьютера непосредственно зависят от типа имеющейся операционной системы, системных средств, помещенных в ее ядро и взаимодействии комплекса человек-программа-оборудование.

Классификация прикладного программного обеспечения:

1. Текстовые редакторы. 

2. Текстовые процессоры.

3. Графические редакторы.

4. Системы управления базами данных (СУБД).

5. Электронные таблицы.

6. Настольные издательские системы.

8. Редакторы HTML (Web-редакторы).

9. Браузеры (средства просмотра Web-документов).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Языки программирования низкого и высокого уровней.

 

При программировании для ПК используются: машинно-ориентированный язык Assembler – это так называемый язык низкого  уровня, и языки высокого уровня: Basic, Pascal, С, Ada, Modula, PL/1, Snobol, Fortran, Delphi (Развитие языка Pascal), Visual Basic, Visual С и т.п.

Низкий уровень подразумевает  не качество программ, а уровень  детализации инструкций. Так, команда, записанная на Ассемблере, например, MOV AL,OOh, означает, что в регистр процессора (указывается, в какой именно!) надо занести число 0. Для большинства программ такой подробный и детализированный способ указаний не нужен. И, хотя, в конечном итоге, все исполняемые программы содержат именно такие подробные инструкции, да еще в числовом представлении, человеку удобнее записывать команды более общего плана, на языке, более похожем на человеческий. Методы программирования для старых компьютеров были громоздкими, медленными и крайне ограниченными. Эти компьютеры программировались путем установки ряда переключателей (включено или выключено), каждый переключатель представлял одну двоичную единицу (или бит), принимая значение 0 или 1. Это сильно ограничивало возможности и занимало много времени.

Следующим этапом было создание хранимых программ. Принцип был таким же – использовался двоичный машинный код, но информация хранилась в памяти компьютера на магнитных сердечниках. После этого был сделан маленький шаг по введению кода в виде, лучше поддающемся управлению: в виде шестнадцатеричных чисел (основание 16), в котором каждый разряд представлялся четырьмя битами. Этот тип программирования был еще подвержен ошибкам, но дела улучшились с появлением ассемблера. Ассемблер позволял записывать программы с помощью мнемонических сокращений, которые представляли команды в виде, более удобном для запоминания: например, ADD представляет код команды сложения двух чисел. Ассемблер использует мнемонические обозначения и преобразует их более или менее один к одному в двоичный код. Преимущество программирования на языке Ассемблер в том, по крайней мере теоретически, что он создает наиболее быстрые и эффективные программы, так как в нем существует прямая связь между кодом программы и конечным машинным кодом. Программирование на языке Ассемблер до сих пор используется для тех приложений, когда важно уменьшить время выполнения программы, а современные варианты ассемблера даже позволяют использовать объектно-ориентированные конструкции.

Реальный скачок в программировании был сделан при появлении языков высокого уровня: Алгола, Фортрана и, позднее, КОБОЛА. Эти языки позволяют писать программы текстом, похожим на английский язык. Компилятор получает каждую команду и преобразует ее в машинный код. Он позволяет использовать имена (переменные) для представления элементов данных так, что одна и та же программа может быть использована с любыми входными данными. Программы, написанные на языках высокого уровня, более компактны, легче для понимания, а вероятность появления в них ошибок меньше.

Недостаток этих программ в том, что компиляция часто приводит к  избыточному коду, содержащему лишние сложные подпрограммы, включенные в конечную исполняемую программу. Это также уменьшает скорость работы программы. Ранние языки высокого уровня были довольно специализированными: Фортран (FORmula TRANslation) был предназначен для использования в научных целях, КОБОЛ (Common business Orientated Language) – для использования в мире бизнеса. Появление в 50-х гг. языка BASIC (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) закрыло существовавший в языках высокого уровня пробел между языками для науки и для бизнеса. BASIC в равной степени годится для любых задач и в то же время достаточно прост для изучения.

Тем временем были изобретены новые методы программирования, которые привели к новой волне языков высокого уровня. Одним из этих языков, выдержавших проверку временем, является основанный на методах структурного программирования Pascal. Дальнейшее развитие программирования идет в направлении более абстрактного (интуитивно ясного) объектного подхода.