ИнформациЯ и информационные процессы в природе

Информация и информационные процессы в природе, обществе, технике. Информационная деятельность человека.  
    К концу XX в. стала складываться, сначала в рамках кибернетики, а затем информатики, информационная картина мира. Информационная картина мира рассматривает окружающий мир под особым, информационным, углом зрения, при этом она не противопоставляется вещественно-энергетической картине мира, но дополняет ее. Строение и функционирование сложных систем различной природы (биологических, социальных, технических) оказалось невозможным объяснить, не рассматривая общих закономерностей информационных процессов. 
        Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования. Биологи образно говорят, что «живое питается информацией», создавая, накапливая и активно используя ее. 
         Любой живой организм, в том числе человек, является носителем генетической информации, которая передается по наследству. Генетическая информация хранится во всех клетках организма в молекулах ДНК, которые состоят из отдельных участков (генов). Каждый ген «отвечает» за определенные особенности строения и функционирования организма и определяет как его возможности, так и предрасположенность к различным наследственным болезням. 
      Чем сложнее организм, тем большее количество генов содержится в молекуле ДНК. Работы по расшифровке генома человека, который содержит более 20 тысяч различных генов, проводились с использованием компьютерных технологий и были в основном закончены в 2000 г. 
        Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств (зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса). Чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения (хранит информацию). В процессе достижения каких-либо целей человек принимает решения (обрабатывает информацию), а в процессе общения с другими людьми — передает и принимает информацию. Человек живет в мире информации. 
       Процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами. 
         Человеческое мышление можно рассматривать как процесс обработки информации. Человек является носителем очень большого объема информации в виде зрительных образов, знания различных фактов и теорий и т. д. Весь процесс познания является процессом получения и накопления информации. Для обмена информацией между людьми служат языки. Хранение информации осуществляется с помощью книг, а в последнее время все больше посредством электронных носителей. 
         Информационные процессы характерны не только для живой природы, человека и общества, но и для техники. Человеком разработаны технические устройства, в частности компьютеры, которые специально предназначены для автоматической обработки информации. Создание глобальной компьютерной сети Интернет позволило обеспечить для каждого человека потенциальную возможность быстрого доступа ко всему объему информации, накопленному человечеством за всю его историю. 
         Информационный подход к исследованию мира реализуется в рамках информатики, комплексной науки об информации и информационных процессах.

Двоичная система счисления. Запись чисел в двоичной системе счисления.  
 
    Система счисления — это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью цифр — символов некоторого алфавита. Например, в десятичной системе для записи числа существует десять всем хорошо известных цифр: О, 1, 2 и т. д. 
         Все системы счисления делятся на позиционные и непозиционные. В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в записи числа, а в непозиционных — не зависит. Позиция цифры в числе называется разрядом. Разряд числа возрастает справа налево, от младших разрядов к старшим. 
         Каждая позиционная система использует определенный алфавит цифр и основание. В позиционных системах счисления основание системы равно количеству цифр (знаков в ее алфавите) и определяет, во сколько раз различаются значения цифр соседних разрядов числа. 
         Наиболее распространенными в настоящее время позиционными системами счисления являются десятичная и двоичная (табл. 1). 
     
      
         Рассмотрим в качестве примера десятичное число 555. Цифра 5 встречается трижды, причем самая правая обозначает пять единиц, вторая справа — пять десятков и, наконец, третья — пять сотен. 
         Число 555 записано в привычной для нас свернутой форме. Мы настолько привыкли к такой форме записи, что уже не замечаем, как в уме умножаем цифры числа на различные степени числа 10. 
         В развернутой форме запись числа 555 в десятичной системе выглядит следующим образом: 
     
      
         Как видно из примера, число в позиционных системах счисления записывается в виде суммы степеней основания (в данном случае 10), коэффициентами при этом являются цифры данного числа. 
         В двоичной системе основание равно 2, а алфавит состоит из двух цифр (0 и 1). В развернутой форме двоичные числа записываются в виде суммы степеней основания 2 с коэффициентами, в качестве которых выступают цифры 0 или 1. 
         Например, развернутая запись двоичного числа 1012 будет иметь вид: 
         .

     Магистрально-модульный принцип построения компьютера

 
    В основу архитектуры современных  персональных компьютеров положен  магистрально-модульный принцип (рис. 7). Модульный принцип позволяет  потребителю самому комплектовать  нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости  ее модернизацию. Модульная организация  компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией  между устройствами. 
          
     
     Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления. 
         Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. За 25 лет, со времени создания первого персонального компьютера (1975 г.), разрядность шины данных увеличилась с 8 до 64 бит. 
         Шина адреса. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т. е. количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле: 
          
         В первых персональных компьютерах разрядность шины адреса составляла 16 бит, а количество адресуемых ячеек памяти —  
         В современных персональных компьютерах разрядность шины адреса составляет 32 бита, а максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д.

Кодирование информации. Способы кодирования  
 
    Кодирование информации. В процессе преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую осуществляется кодирование. Средством кодирования служит таблица соответствия, которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем. 
         В процессе обмена информацией часто приходится производить операции кодирования и декодирования информации. При вводе знака алфавита в компьютер путем нажатия соответствующей клавиши на клавиатуре выполняется его кодирование, т. е. преобразование в компьютерный код. При выводе знака на экран монитора или принтер происходит обратный процесс — декодирование, когда из компьютерного кода знак преобразуется в графическое изображение. 
         Кодирование изображений и звука. Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно. 
         Примером аналогового представления графической информации может служить, скажем, живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета. 
         Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно), а дискретного — аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью). 
         Графическая и звуковая информация из аналоговой формы в дискретную преобразуется путем дискретизации, т. е. разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т. е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода. 
         Дискретизация — это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается значение его кода. 
         Кодирование информации в живых организмах. Генетическая информация определяет строение и развитие живых организмов и передается по наследству. Хранится генетическая информация в клетках организмов в структуре молекул ДНК (дезоксирибонукле-иновой кислоты). Молекулы ДНК состоят из четырех различных составляющих (нуклеотидов), которые образуют генетический алфавит. 
         Молекула ДНК человека включает в себя около трех миллиардов пар нуклеотидов, и в ней закодирована вся информация об организме человека: его внешность, здоровье или предрасположенность к болезням, способности и т. д.  
    

Основные характеристики компьютера (разрядность, тактовая частота, объем оперативной и внешней памяти, производительность и др.)  
 
    Процессор. Важнейшей характеристикой процессора, определяющей его быстродействие, является его частота, т. е. количество базовых операций (например, операций сложения двух двоичных чисел), которые производит процессор за 1 секунду. За двадцать с небольшим лет тактовая частота процессора увеличилась в 500 раз, от 4 МГц (процессор 8086, 1978 г.) до 2 ГГц (процессор Pentium 4, 2001 г.). Другой характеристикой процессора, влияющей на его производительность, является разрядность процессора. Разрядность процессора определяется количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессора увеличилась за 20 лет в 8 раз. В первом отечественном школьном компьютере «Агат» (1985 г.) был установлен процессор, имевший разрядность 8 бит, у современного процессора Pentium 4 разрядность равна 64 бит. 
         Оперативная (внутренняя) память. Оперативная память представляет собой множество ячеек, причем каждая ячейка имеет свой уникальный двоичный адрес. Каждая ячейка памяти имеет объем 1 байт. 
         В персональных компьютерах величина адресного пространства процессора и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются. Например, объем адресуемой памяти может достигать 4 Гбайт, а величина фактически установленной оперативной памяти будет значительно меньше — скажем, * всего» 64 Мбайт. 
         Оперативная память аппаратно реализуется в виде модулей памяти различных типов (SIMM, DIMM) и разного объема (от 1 до 256 Мбайт). Модули различаются по своим геометрическим размерам: устаревшие модули SIMM имеют 30 или 72 контакта, а современные модули DIMM — 168 контактов. 
         Долговременная (внешняя) память. В качестве внешней памяти используются носители информации различной информационной емкости: гибкие диски (1,44 Мбайт), жесткие диски (до 50 Гбайт), оптические диски CD-ROM (650 Мбайт) и DVD (до 10 Гбайт). Самыми медленными из них по скорости обмена данными являются гибкие диски (0,05 Мбайт/с), а самыми быстрыми — жесткие диски (до 100 Мбайт/с). 
         Производительность компьютера. Производительность компьютера является его интегральной характеристикой, которая зависит от частоты и разрядности процессора, объема оперативной (внутренней) и долговременной (внешней) памяти и скорости обмена данными. Производительность компьютера нельзя вычислить, она определяется в процесее тестирования по скорости выполнения определенных операций в стандартной программной среде.

Качественные и количественные характеристики информации. Свойства информации (новизна, актуальность, достоверность и др.). Единицы измерения количества информации  
 
    Информация в биологии. В биологии понятие информация связывается с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования информации об окружающей среде. 
         Понятие информация в биологии применяется также в связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, т. е. созданию точных копий организмов из одной клетки. 
         Информация в кибернетике. В кибернетике (науке об управлении) понятие информация используется для описания процессов управления в сложных системах (живых организмах или технических устройствах). Жизнедеятельность любого организма или нормальное функционирование технического устройства связано с процессами управления. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации. 
         Информация и знания. Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует ее и выявляет существенные закономерности посредством мышления, хранит полученную информацию в памяти. Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.).  
         Только при условии, что информация полезна, дискуссия приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создает информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации. Примерами передачи и получения бесполезной информации могут служить некоторые конференции и чаты в Интернете. 
         Широко известен термин «средства массовой информации» (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Обязательно, чтобы такая информация была достоверной и актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может стать причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна, и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет. 
         Чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, ему нужна полная и точная информация. Задача получения полной и точной информации стоит перед наукой. Человек получает полную и точную информацию о природе, обществе и технике в процессе обучения. 
         Единицы измерения количества информации. За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний т два раза. Такая единица названа бит. 
         Следующей по величине единицей измерения количества информации является байт, причем 
         1 байт = 2^3 бит = 8 бит. 
         Кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом: 
        

Способы записи алгоритмов (описательный, графический, на алгоритмическом языке, на языке программирования).  
 
    Алгоритм позволяет формализовать выполнение задачи. Предположим, что пользователю надо провести редактирование текста и из текста «информационная модель» получить текст «модель информационная». 
         Запись алгоритма на естественном языке. Запишем необходимую последовательность действий, т. е. алгоритм Редактирование текста, на естественном языке9 который понятен человеку (пользователю компьютера): 
         1) выделить слово информационная + пробел; 
         2) вырезать этот фрагмент; 
         3) установить курсор на позицию после слова модель + пробел; 
         4) вставить фрагмент текста. 
        Запись алгоритма на алгоритмическом языке. Каждая команда алгоритма должна однозначно определить действие исполнителя, т. е. алгоритм должен быть точным. Однако естественный язык не очень подходит для записи алгоритмов, так как не обладает достаточной строгостью и определенностью при записи команд. 
         Для достижения необходимой точности и строгости алгоритм следует формализовать, т. е. записать на одном из формальных языков. В школьной информатике в качестве такого формального языка часто используют алгоритмический язык. 
         Запишем алгоритм Редактирование текста на алгоритмическом языке: 
         алг Редактирование текста  
         дано информационная модель  
         надо модель информационная  
         нач 
        выделить символы с 1 по 15 
         вырезать 
         установить курсор на позицию 7 
         вставить 
         кон 
          
         Запись алгоритма на языке программирования. 
         Чтобы исполнитель Компьютер мог автоматически выполнить алгоритм, он должен быть записан на понятном для этого исполнителя языке, т. е. на языке программирования

Правовая охрана программ и данных. Защита информации.  
 
    Правовая охрана программ и данных. Правовая охрана программ для ЭВМ и баз данных впервые в полном объеме введена в Российской Федерации Законом «О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных», который вступил в силу 20 октября 1992 г. 
         Предоставляемая настоящим законом правовая охрана распространяется на все виды программ для компьютеров (в том числе на операционные системы и программные комплексы), которые могут быть выражены на любом языке и в любой форме. 
         Для признания и реализации авторского права на компьютерную программу не требуется ее регистрация в какой-либо организации. Авторское право на компьютерную программу возникает автоматически при ее создании. 
         Для оповещения о своих правах разработчик программы может, начиная с первого выпуска в свет программы, использовать знак охраны авторского права, состоящий из трех элементов: 
         — буквы С в окружности или круглых скобках; 
наименования (имени) правообладателя;  года первого выпуска программы. 
         Автору программы принадлежит исключительное право на воспроизведение и распространение программы любыми способами, а также на осуществление модификации программы. 
         Защита информации. 
         Защита от нелегального копирования и использования. Программная защита для предотвращения копирования дистрибутивных дискет может состоять в применении нестандартного форматирования. Кроме того, на дискете или CD-ROM может быть размещен закодированный программный ключ, без которого программа становится непригодной к работе и который теряется при копировании. 
         Аппаратную защиту от нелегального использования можно реализовать с помощью аппаратного клю-ча, который присоединяется обычно к параллельному порту компьютера. 
         Защита доступа к компьютеру. Для защиты от несанкционированного доступа к данным, хранящимся на компьютере, служат пароли. Компьютер разрешает доступ к своим ресурсам только тем пользователям, которые зарегистрированы и ввели правильный пароль. Каждому конкретному пользователю может быть разрешен доступ только к определенным информационным ресурсам. При этом возможна регистрация всех попыток несанкционированного доступа. 
         Защита дисков, папок и файлов. Каждый диск, папку и файл можно защитить от несанкционированного доступа: например, установить определенные права доступа (полный или только чтение), причем разные для различных пользователей. 
         Защита информации в Интернете. На серверах в Интернете размещается различная важная информация: Web-сайты, файлы и т. д. Если компьютер подключен к Интернету, то в принципе любой пользователь, также подключенный к Интернету, может получить доступ к информационным ресурсам этого сервера. Он в состоянии изменить или заменить Web-страницу сайта, стереть или, наоборот, записать файл и т. д. Чтобы этого не происходило, доступ к информационным ресурсам сервера (его администрирование) производится по паролю.    
     Если сервер имеет соединение с Интернетом и одновременно служит сервером локальной сети (Интранет-сервером), то возможно несанкционированное проникновение из Интернета в локальную сеть. Во избежание этого устанавливается программный или аппаратный барьер между Интернетом и Интранетом с помощью брандмауэра (firewall). Брандмауэр отслеживает передачу данных между сетями и предотвращает несанк-ционированный доступ. 
    

Этапы решения задачи с помощью компьютера (построение модели — формализация модели — построение компьютерной модели — проведение компьютерного эксперимента — интерпретация результата).  
    Рассмотрим процесс решения задачи на конкретном примере: 
         Тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью с некоторой высоты. Определить его местоположение и скорость в заданный момент времени. 
         На первом этапе обычно строится описательная информационная модель объекта или процесса. В нашем случае с использованием физических понятий создается идеализированная модель движения объекта. Из условия задачи можно сформулировать следующие основные предположения: 
         1) тело мало по сравнению с Землей, поэтому его можно считать материальной точкой; 
         2) скорость бросания тела мала, поэтому: 
         — ускорение свободного падения считать постоянной величиной; 
         — сопротивлением воздуха можно пренебречь. 
         На втором этапе создается формализованная модель, т. е. описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка. 
         Из курса физики известно, что описанное выше движение является равноускоренным. При заданных начальной скорости (V0)у начальной высоте (Н0) и ускорении свободного падения (g= 9,8 м/с ) зависимость скорости (V) и высоты (Н) от времени (t) можно описать следующими математическими формулами: 
     
      
     
     На третьем этапе необходимо формализованную информационную модель преобразовать в компъютерную модель, т. е. выразить ее на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели: 
         — создание алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования; 
         — формирование компьютерной модели с использованием одного из приложений (электронных таблиц, СУБД и т. д.). 
         Для реализации первого пути надо построить алгоритм определения координаты тела в определенный момент времени и закодировать его на одном из языков программирования, например на языке Visual Basic. 
         Второй путь требует создания компьютерной модели, которую можно исследовать в электронных таблицах. Для этого следует представить математическую модель в форме таблицы функции зависимости координаты от времени (таблицы функции и таблицы зависимости скорости тела от времени (V = V0 - g • t). 
         Четвертый этап исследования информационной модели состоит в проведении компьютерного эксперимента. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты. 
         Если компьютерная модель исследуется в приложении, например в электронных таблицах, можно провести сортировку или поиск данных, построить диаграмму или график и т. д. 
         На пятом этапе выполняется анализ полученных результатов и при необходимости корректировка исследуемой модели. Например, в нашей модели необходимо учесть, что не имеет физического смысла вычисление координаты тела после его падения на поверхность Земли. 
         Таким образом, технология решения задач с помощью компьютера состоит из следующих этапов: построение описательной модели — формализация — построение компьютерной модели — компьютерный эксперимент — анализ результатов и корректировка модели. 
    

Моделирование как метод научного познания. Модели материальные и информационные.  
 
    Каждый объект имеет большое количество различных свойств. В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные из них. Так, модель самолета должна иметь геометрическое подобие оригиналу, модель атома — правильно отражать физические взаимодействия, архитектурный макет города — ландшафт и т. д. 
         Модель — это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса. 
        В разных науках объекты и процессы исследуются под разными углами зрения и строятся различные типы моделей. В физике изучаются процессы взаимодействия и движения объектов, в химии — их внутреннее строение, в биологии — поведение живых организмов и т. д. 
         Возьмем в качестве примера человека; в разных науках он исследуется в рамках различных моделей. В механике его можно рассматривать как материальную точку, в химии — как объект, состоящий из различных химических веществ, в биологии — как систему, стремящуюся к самосохранению, и т. д. 
         С другой стороны, разные объекты могут описываться одной моделью. Так, в механике различные материальные тела (от планеты до песчинки) часто рассматриваются как материальные точки. 
         Один и тот же объект иногда имеет множество моделей , а разные объекты описываются одной моделью. 
         Все модели можно разбить на два больших класса: модели предметные (материальные) и модели знаковые (информационные). Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме. В процессе обучения широко используются такие модели: глобус (география), муляжи (биология), модели кристаллических решеток (химия) и др. 
         Модели информационные представляют объекты и процессы в форме рисунков, схем, чертежей, таблиц, формул, текстов и т. д. В школе часто применяются такие модели: рисунок цветка (ботаника), карта (география), формула (физика), блок-схема алгоритма (информатика), периодическая система элементов Д. И. Менделеева (химия), уравнение (математика) и т. д.

Формализация. Привести пример формализации (например, преобразования описательной модели в математическую).  
 
    Естественные языки служат для создания описательных информационных моделей. В истории науки известны многочисленные описательные информационные модели. Например, гелиоцентрическая модель мира, которую предложил Коперник, формулировалась следующим образом: 
         — Земля вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца; 
         — орбиты всех планет проходят вокруг Солнца. 
         С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.). Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией. 
         Одним из наиболее широко распространенных формальных языков является математический. Модели, сформированные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Язык математики представляет собой совокупность формальных языков; о некоторых из них (алгебраическом, геометрическом) вы узнали в школе, с другими сможете познакомиться при дальнейшем обучении. 
         Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами. Так, Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему мира Коперника, открыв законы механики и закон всемирного тяготения и записав их в виде алгебраических функциональных зависимостей. В школьном курсе физики рассматривается много разнообразных функциональных зависимостей, выраженных на языке алгебры, которые представляют собой математические модели изучаемых явлений или процессов. 
         Язык алгебры логики (алгебры высказываний) дает возможность строить формальные логические модели. С помощью алгебры высказываний формализуются (записываются в виде логических выражений) простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Путем построения логических моделей удается решать логические задачи, создавать логические модели устройств компьютера (сумматора, триггера) и т. д. 
         В процессе познания окружающего мира человечество постоянно прибегает к моделированию и формализации.

Описание состояния объекта и описание изменения состояния объекта с помощью статических и динамических информационных моделей.  
 
    Система состоит из объектов, которые называются элементами системы. Между элементами системы существуют различные связи и отношения. Например, компьютер является системой, состоящей из различных устройств, при этом устройства связаны между собой и аппаратно (физически подключены друг к другу) и функционально (между устройствами происходит обмен информацией). 
         Важным признаком системы является ее целостное функционирование. Компьютер нормально работает до тех пор, пока в его состав входят и являются исправными основные устройства (процессор, память, системная плата и т. д.). Если удалить одно из них, например процессор, компьютер выйдет из строя, т. е. прекратит свое существование как система. 
         Любая система находится в пространстве и времени. Состояние системы в каждый момент времени характеризуется ее структурой, т. е. составом, свойствами элементов, их отношениями и связями между собой. Так, структура Солнечной системы характеризуется составом входящих в нее объектов (Солнце, планеты и пр.), их свойствами (скажем, размерами) и взаимодействием (силами тяготения). 
         Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называются статическими информационными моделями. 
         В физике, например, статические информационные модели описывают простые механизмы, в биологии — классификацию животного мира, в химии — строение молекул и т. д. 
         Состояние систем изменяется во времени, т. е. происходят процессы изменения и развития систем. Так, планеты движутся, меняется их положение относительно Солнца и друг друга; Солнце, как и любая другая звезда, развивается, меняется его химический состав, излучение и т.  
      Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными моделями. 
         В физике динамические информационные модели описывают движение тел, в биологии — развитие организмов или популяций животных, в химии — процессы прохождения химических реакций и т. д.

Алгоритмическая структура ветвление. Команды ветвления. Привести пример.  
 
    В отличие от линейных алгоритмов, в которых команды выполняются последовательно одна за другой, в алгоритмические структуры ветвление входит условие, в зависимости от истинности условия выполняется та или иная последовательность команд (серий). 
         Будем называть условием высказывание, которое может быть либо истинным, либо ложным. Условие, записанное на формальном языке, называется условным или логическим выражением. 
         Условные выражения могут быть простыми и сложными. Простое условие включает в себя два числа, две переменных или два арифметических выражения, которые сравниваются между собой посредством операций сравнения (равно, больше, меньше и т. д.). Например:  
         strА=минформатика" и т. д. 
         Сложное условие — это последовательность простых условий, объединенных между собой знаками логических операций. Например: 
         And strА="информатика". 
         Алгоритмическая структура ветвление может быть записана различными способами: 
         — графически, с помощью блок-схемы; 
         — на языке программирования, например на языках Visual Basic и VBA, с использованием специальной инструкции ветвления (рис. 18). 
          
  
    Алгоритмическая структура цикл. Команды повторения. 
 
    В алгоритмические структуры цикл входит серия команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла. 
         Циклические алгоритмические структуры бывают двух типов: 
         — циклы со счетчиком, в которых тело цикла выполняется определенное количество раз; 
         — циклы с условием, в которых тело цикла выполняется до тех пор, пока выполняется условие. 
         Алгоритмическая структура цикл может быть зафиксирована различными способами: 
         — графически, с помощью блок-схемы; 
         — на языке программирования, например на языках Visual Basic и VBA, с использованием специальных инструкций, реализующих циклы различного типа. 
         Цикл со счетчиком. Когда заранее известно, какое число повторений тела цикла необходимо выполнить, можно воспользоваться циклической инструкцией (оператором цикла со счетчиком) For. . . Next (рис. 19). 
         Синтаксис оператора For. . . Next следующий: строка, начинающаяся с ключевого слова For, является заголовком цикла, а строка с ключевым слов 
         В начале выполнения цикла значение переменной Счетчик устанавливается равным НачЗнач. При каждом «проходе» цикла переменная Счетчик увеличивается на величину шага. Если она достигает величины КонЗнач, то цикл завершается и выполняются следующие за ним операторы. 
         Циклы с условием. Часто бывает так, что необходимо повторить тело цикла, но заранее неизвестно, какое количество раз это надо сделать. В таких случаях количество повторений зависит от некоторого условия. Этот цикл реализуется с помощью инструкции Do... Loop.     
         придают одному и тому же условию противоположный смысл. Ключевое слово While обеспечивает выполнение цикла до тех пор, пока выполняется условие, т. е. пока условие имеет значение истина. В этом случае условие является условием продолжения цикла. Как только условие примет значение ложь, выполнение цикла закончится. 
         Ключевое слово Until обеспечивает выполнение цикла до тех пор, пока не выполняется условие, т. е. пока условие имеет значение ложь. В этом случае условие становится условием завершения цикла. Как только условие примет значение истина, выполнение цикла закончится. 
    

сновы языка программирования (алфавит, операторы, типы данных и т. д.).  
 
    Языки программирования — это формальные языки, кодирующие алгоритмы в привычном для человека виде (в виде предложений). Язык программирования определяется заданием алфавита и точным описанием правил построения предложений (синтаксисом). 
         В алфавит языка могут входить буквы, цифры, математические символы, а также так называемые ключевые слова If (если), Then (тогда), Else (иначе) и др. Из исходных символов (алфавита) по правилам синтаксиса строятся предложения, обычно называемые операторами. Например, оператор условного перехода: 
         If A>B Then X=A+B Else X=A*B 
         Алгоритмические языки программирования, или их еще называют структурные языки программирования, представляют алгоритм в виде последовательности основных алгоритмических структур — линейной, ветвления, цикла. 
         Различные типы алгоритмических структур кодируются на языке программирования с помощью соответствующих операторов: ветвление — с помощью оператора If-Then-Else, цикл со счетчиком с помощью оператора For-Next и т. д. Операторы, кроме ключевых слов, иногда содержат арифметические, строковые и логические выражения. 
         Арифметические выражения могут включать в себя числа, переменные, знаки арифметических выражений, стандартные функции и круглые скобки. Например, арифметическое выражение, которое позволяет определить величину гипотенузы прямоугольного треугольника, будет записываться следующим образом: SQR(A*A+B*B). 
         В состав строковых выражений могут входить переменные строкового типа, строки (строками являются любые последовательности символов, заключенные в кавычки) и строковые функции. Например: "инф'+Mid ("информатика", 3,5) +strA. 
         Логические выражения, кроме логических переменных, нередко включают в себя числа, числовые или строковые переменные или выражения, которые сравниваются между собой посредством операций сравнения (>, <, =, >=, <= и т. д.). 
         Логическое выражение принимает лишь одно из двух значений: истина или ложь. Например: 5 > 3 — истинно; 2-2 = 5 — ложно. 
         Над элементами логических выражений могут производиться логические операции, которые обозначаются следующим образом: логическое умножение — And, логическое сложение — Or и логическое отрицание — Not. 
         В языках программирования используются различные структуры данных: переменная, массив и др. Переменные задаются именами, которые определяют области памяти, в которых хранятся их значения. Значениями переменных могут быть данные различных типов (целые или вещественные числа, строки, логические значения). Соответственно переменные бывают различных типов: целочисленные (А%=5), вещественные (А=3 .14), строковые (А$="информатика"), логические (A=True). 
         Массивы являются набором однотипных переменных, объединенных одним именем. Массивы бывают одномерные, которые можно представить как одномерные таблицы, и двумерные, которые можно представить как двумерные таблицы. Массивы также могут быть различных типов: целочисленные, вещественные, строковые и т. д. 
         Объектно-ориентированное программирование — это развитие технологии структурного программирования, однако оно имеет свои характерные черты. Основной единицей в объектно-ориентированном программировании выступает объект, который заключает в себе, инкапсулирует как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки этих данных (методы). 
         Важное место в технологии объектно-ориентированного программирования занимает событие. В качестве событий можно рассматривать щелчок кнопкой мыши на объекте, нажатие определенной клавиши, открытие документа и т. д. Как реакция на события вызывается определенная процедура, которая может изменять свойства объекта, вызывать его методы и т. д. 
         В системах объектно-ориентированного программирования обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши. 
    

Электронные таблицы. Назначение и основные функции.  
 
    Электронная таблица — это программа обработки числовых данных, хранящая и обрабатывающая данные в прямоугольных таблицах. 
         Электронная таблица состоит из столбцов и строк. Заголовки столбцов обозначаются буквами или сочетаниями букв (A, G, АВ и т. п.), заголовки строк — числами (1, 16, 278 и т. п.). Ячейка — место пересечения столбца и строки. 
         Каждая ячейка таблицы имеет свой собственный адрес. Адрес ячейки электронной таблицы составляется из заголовка столбца и заголовка строки, например: А1, F123, R1. Ячейка, с которой производятся какие-то действия, выделяется рамкой и называется активной. 
         Типы данных. Электронные таблицы позволяют работать с тремя основными типами данных: число, текст и формула. 
        Числа в электронных таблицах Excel могут быть записаны в обычном числовом или экспоненциальном формате, например: 195,2 или 1,952Е + 02. По умолчанию числа выравниваются в ячейке по правому краю. Это объясняется тем, что при размещении чисел друг под другом (в столбце таблицы) удобно иметь выравнивание по разрядам (единицы под единицами, десятки под десятками и т. д.). 
         Текстом в электронных таблицах Excel является последовательность символов, состоящая из букв, цифр и пробелов, например запись «32 Мбайт» является текстовой. По умолчанию текст выравнивается в ячейке по левому краю. Это объясняется традиционным способом письма (слева направо). 
         Формула должна начинаться со знака равенства и может включать в себя числа, имена ячеек, функции (Математические, Статистические, Финансовые, Дата и время и т. д.) и знаки математических операций. Например, формула «=А1+B2» обеспечивает сложение чисел, хранящихся в ячейках А1 и B2, а формула «=А1*B» — умножение числа, хранящегося в ячейке А1, на 5. При вводе формулы в ячейке отображается не сама формула, а результат вычислений по этой формуле. При изменении исходных значений, входящих в формулу, результат пересчитывается немедленно. 
         Абсолютные и относительные ссылки. В формулах используются ссылки на адреса ячеек. Существуют два основных типа ссылок: относительные и абсолютные. Различия между ними проявляются при копировании формулы из активной ячейки в другую ячейку. 
         Относительная ссылка в формуле используется для указания адреса ячейки, вычисляемого относительно ячейки, в которой находится формула. При перемещении или копировании формулы из активной ячейки относительные ссылки автоматически обновляются в зависимости от нового положения формулы. Относительные ссылки имеют следующий вид: А1, BЗ. 
         Абсолютная ссылка в формуле используется для указания фиксированного адреса ячейки. При перемещении или копировании формулы абсолютные ссылки не изменяются. В абсолютных ссылках перед неизменяемым значением адреса ячейки ставится знак доллара (например, $А$1). 
         Если символ доллара стоит перед буквой (например: $A1), то координата столбца абсолютная, а строки — относительная. Если символ доллара стоит перед числом (например, А$1), то, наоборот, координата столбца относительная, а строки — абсолютная. Такие ссылки называются смешанными. 
         Пусть, например, в ячейке С1 записана формула =A$1+$J31, которая при копировании в ячейку D2 приобретает вид =В$1+$B2. Относительные ссылки при копировании изменились, а абсолютные — нет. 
         Сортировка и поиск данных. Электронные таблицы позволяют осуществлять сортировку данных. Данные в электронных таблицах сортируются по возрастанию или убыванию. При сортировке данные выстраивают - ся в определенном порядке. Можно проводить вложенные сортировки, т. е. сортировать данные по нескольким столбцам, при этом назначается последовательность сортировки столбцов. 
         В электронных таблицах возможен поиск данных в соответствии с указанными условиями — фильтрами. Фильтры определяются с помощью условий поиска (больше, меньше, равно и т. д.) и значений (100, 10 и т. д.). Например, больше 100. В результате поиска будут найдены те ячейки, в которых содержатся данные, удовлетворяющие заданному фильтру. 
         Построение диаграмм и графиков. Электронные таблицы позволяют представлять числовые данные в виде диаграмм или графиков. Диаграммы бывают различных типов (столбчатые, круговые и т. д.); выбор типа диаграммы зависит от характера данных.