1.4. Информатика – используемые определения

«Информатика» происходит от французского слова informatique (объединение informacion – «информация» и automatquе – «автоматика»).

Информатика — это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации [9].

Бурное развитие информатики связано с появлением специальных устройств, ориентированных на хранение и преобразование информации, — электронных вычислительных машин или компьютеров. Именно поэтому на сегодняшний день информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также наука о принципах функционирования этих средств и методах управления ими.

Зародившись в недрах кибернетики, информатика, как оказалось впоследствии, стала базовой для целого ряда направлений, таких как программирование, вычислительная техника, искусственный интеллект, защита информации, информационные системы и сети.

Предметом информатики являются [1,17]:

• аппаратные средства вычислительной техники;

• программные средства вычислительной техники;

• средства взаимодействия пользователя с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Источником любой информации являются данные, над которыми производятся следующие операции:

• накопление и систематизация;

• представление и отображение;

• обработка.

Накопление и систематизация данных предполагает организацию такого размещения данных, которое обеспечивает быстрый поиск и отбор нужных сведений, обновление данных, их защиту от искажений и т.д.

Представление и отображение данных заключается в их преобразовании в вид, удобный для последующей обработки пользователем (текст, иллюстрация, диаграмма, звук, видео и др.) либо ЭВМ.

При обработке данных формируются новые виды данных на основе ранее накопленных, например, использование методов прогнозирования над статистическими данными события за прошедший период позволяет прогнозировать это же событие в последующий период и т.д.

Электронные вычислительные машины предполагают цифровое (дискретное) представление данных на различных (магнитных, оптических и др.) носителях. Для этого первичные данные посредством технических и программных средств ЭВМ преобразуются в машинный код.

Данные, представленные в ЭВМ, условно делятся на простые и сложные.

К простым данным относятся числовые, символьные, бинарные, графические данные, а также звук и видео. К сложным данным относятся массивы, таблицы, списки данных, базы данных.

Разные типы данных предполагают различные действия над ними. Например, числовые данные могут преобразовываться арифметическими действиями (умножение, деление и др.). Графические данные преобразовываются путем изменения цвета, яркости или контрастности. Звук можно усилить или ослабить, замедлить или ускорить и т.д.

Для представления и дальнейшей обработки в ЭВМ любые типы данных приводятся к единой форме – двоичной, т.е. последовательности только двух символов – «нуля» и «единицы». Это связано с тем, что данные, представленные в таком виде, легко технически смоделировать, например, в виде электрических сигналов. Например, если в какой-то момент времени по проводнику протекает ток, то по нему передается единица, если тока нет – ноль. Аналогично, если определенный участок поверхности оптического диска отражает лазерный луч, то на этом участке записан ноль, а если не отражает, то единица и т.д.

Один символ двоичной системы называется битом. На практике чаще оперируют группами взаимосвязанных битов, например, байт – восемь бит или слово – два байта, т. е. шестнадцать бит и др.

Один символ двоичной системы (бит) принимает только два значения: либо ноль, либо единица. Два символа двоичной системы позволяют закодировать уже четыре различных значения, три – восемь и т.д.

В таблице 1 приведены кодовые последовательности групп от 1 до 4 взаимосвязанных битов.

Таблица 1.1

Кодовые последовательности в двоичной системе счисления

№ п\п	Количество взаимосвязанных битов	Кодовые последовательности	Количество уникальных значений
1	1	{0},{1}	2
2	2	{00},{01},{10},{11}	4
3	3	{000}, {001}, {010}, {011}, {100}, {101}, {110}, {111}	8
4	4	{0000}, {0001}, {0010}, {0011}, {0100}, {0101}, {0110}, {0111}, {1000}, {1001}, {1010}, {1011}, {1100}, {1101}, {1110}, {1111}	16

Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:

M= 2 ⁿ,

где: M — количество независимых кодируемых значений;

n — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Для измерения объемов данных, хранимых в ЭВМ, используются единицы измерения, называемые байтами .

Байт – это количество информации, которое можно передать с помощью 8 двоичных символов, восьмиразрядного двоичного кода. С помощью байта можно полностью передать событие, которое может иметь 2⁸ = 256 исходов.

Принято называть:

2¹⁰ байт = 1024 байт = Килобайт (Кб).

2²⁰ байт = 1024 Килобайт = Мегабайт (Мб).

2³⁰ байт = 1024 Мегабайт = Гигабайт (Гб).

2⁴⁰ байт = 1024 Гигабайт = Терабайт (Тб).

Необходимо иметь в виду, что в информатике смысл приставок кило-, мега- и других в общепринятом смысле выполняется не точно, а приближенно, поскольку соответствует увеличению не в 1000, а в 1024 раза [1].