Информатика — наука, изучающая структуру и общие свойства информации, а также вопросы, связанные со сбором, обработкой, хранением, поиском, передачей и использованием информации. В частности, к предмету информатики относят вопросы, связанные с проектированием, созданием и функционированием компьютерных систем и их применением. В англоязычных странах вместо слова «Информатика» (Informatique) используют «Computer Science».
Понятие информации является первичным понятием, то есть таким, которому нельзя дать строгого определения, а можно только растолковать, поскольку оно не выражается через более простые понятия в силу того, что уже является простым. Слово «информация» означает информацию, объяснения, изложение и т.д. Еще одним первичным понятием информатики является понятие сообщения. Связь между понятиями сообщения и информации является следующим: всякая информация передается через конкретное сообщение. Как сообщение можно рассматривать книгу, лекцию, песню, картину, кинофильм, музыкальное произведение и прочее. Те же сведения, которые мы получаем из сообщения — и являются информацией.
Совокупность правил интерпретации вместе с правилами формирования сообщений составляют язык. Сообщение можно разделить на два класса — дискретные и недискретные. Дискретные сообщения — это сообщения, которые сформированы с помощью конечной набора некоторых знаков. Примерами таких сообщений есть письмо с текстом, речь, музыкальное произведение. В первом случае набором знаков являются буквы, цифры и знаки пунктуации. В случае речи, как конечный набор знаков выступает набор звуков — фонем. Музыкальное произведение является набором нот. Упорядоченный набор знаков, используемых для формирования сообщений, называется алфавитом.
К недискретным сообщениям относятся такие сообщения, которые нельзя представить в виде конечной набора знаков. Это, в частности, рисунки, карты, графики. Тем не менее, недискретные сообщения можно подать приближенно в виде дискретных.
Дискретное сообщение, записанное с помощью некоторого набора знаков, можно записать, используя некоторый другой набор знаков. Правило, что описывает отображения одного набора знаков в другой, называется кодом, а сам процесс преобразования сообщения записанного с помощью одного набора знаков в сообщение, записанное с помощью другого набора знаков, называется кодированием. В более широком смысле под кодированием понимают процесс сопоставления информационным объектам (т.е. информации) набора знаков. Так, для общения между собой мы используем русский язык. При разговоре, информацию мы кодируем с помощью звуков, а на письме — с помощью букв и знаков препинания. Таким образом, речь в данном случае выступает в роли кода.
В информатике большую роль играет двоичный набор знаков. Как правило, его рассматривают как упорядоченный — {0, 1}, то есть, как двоичный алфавит. Это обусловлено относительной технической простотой реализации двух состояний в технических устройствах: напряжение — напряжения нет, ток — тока нет, вектор намагниченности направленный в некотором выделенном направлении — вектор намагниченности направленный в противоположном направлении.
Как одно из основных положений науки информатики можно рассматривать то, что всякое сообщение можно с произвольной степенью точности представить с помощью 0 и 1 (двоичного алфавита) в виде конечной последовательности. Например, 1101011101110111. Подать уведомление в виде двоичной последовательности можно много способов (даже в бесконечно много). Часто различные способы кодирования сообщений с помощью двоичного алфавита говорят как об различные форматы сообщений.
Сообщение в двоичной форме можно характеризовать длиной — количеством двоичных цифр, которые его составляют. Единицей длины двоичного сообщения является бит, что соответствует сообщению, которое состоит из одной двоичной цифры. Например, длина сообщения 10011 составляет 5 бит. Слово bit (бит) является сокращением английского binary digital, что переводится, как «двоичная цифра». Для характеристики длины сообщения используют и более крупные единицы:
- 1 байт = 8 бит,
- 1 Килобайт (1 Кб) = 1024 байта,
- 1 Мегабайт (1 Мб) = 1024 Килобайт,
- 1 Гигабайт (1 Гб) = 1024 Мегабайт,
- 1 Терабайт (1 Тб) = 1024 Гигабайт.
Следует отметить, что в битах, кроме длины сообщения, также измеряется количество информации, которую сообщение несет. Эта величина, говоря несколько упрощенно, характеризует полезность сообщения. Количество информации является предметом рассмотрения теории информации. Длина сообщения и количество информации являются разными величинами, но их единицы измерения называются одинаково.
Существуют так называемые «системы счисления», по которым характеризуется любое представление закодированной информации. Описанная ранее двоичная форма представляет одну из них — собственно двоичную систему счисления (BIN). Кроме нее в вычислениях применяются восьмеричная (OCT), десятичная (DEC) и шестнадцатеричная (HEX) системы. В основу функционирования даже современных ЭВМ заложены принципы двоичных элементов, и это с учетом массового распространения десятичной системы. Почему так? Ответ прост — сложность. Все базовые цифровые устройства в компьютерах, такие как триггеры, регистры и счетчики, реализовать в 10-ти явно различимых состояниях крайне тяжело.
OCT и HEX применяют для сокращения записей команд во время составления ПО на языках машинных кодов, а также в некоторых других целях, стоящих перед программистами. Например, определение адреса ячейки памяти требует перевести одну систему счисления в другую, а некоторые стандартные процедуры в Паскале, Бейсике и Си не исполнимы без шестнадцатеричных параметров. HEX-система используется и тогда, когда нужно непосредственно отредактировать данные, хранящиеся на жестком диске, но, если нужно выявить неисправность в работе ПК, без знания BIN-системы не обойтись. В представленной далее таблице перечислены значения некоторых цифр и чисел в разных системах счисления:
Между прочим, отдельные современные программы-калькуляторы, в том числе встроенные в операционную систему (к примеру, плиточный калькулятор Windows 10), оснащены преобразователем BIN<->OCT<->DEC<->HEX. Чтобы им воспользоваться, достаточно переключить программу в соответствующий режим («Программист») через меню.
Для интересующихся изучением информатики этот видеоролик:
С чего начать изучение программирования
Программирование является невероятно интересной и востребованной сферой деятельности. Люди, которые обладают соответствующими навыками и знаниями получают отличную возможность роста, перед ними открываются новые перспективы и возможности. Именно поэтому, данная сфера сегодня пользуется заслуженной популярностью.
Если разобраться в основной сути процесса программирования, то она заключается в написании тех программ, в соответствии с которыми будет действовать компьютер. Данные программы могут быть написаны на одном из множества существующих языков, каждый из которых наиболее подходит для конкретного случая. Именно поэтому, первое, что следует сделать, задавшись вопросом «с чего начать изучение программирования?» – это выбрать тот язык, использование которого представляет наибольший интерес. Ведь, по сути, последовательность не имеет никакого значения, и заняться изучением другого языка можно в любое время.
Самыми популярными и простыми для изучения являются языки программирования С, С++ и С#. Они подойдут даже для новичков и станут отличным стартом. Если же речь идет о планируемом создании веб-плагинов или приложений для смартфонов, стоит уделить особое внимание таким языкам, как Java и JavaScript, ведь без них никак не обойтись. Однако данные языки достаточно сложны, и начинать именно с них не рекомендуется.
Еще одним замечательным вариантом для новичков, по мнению большинства разработчиков, которые хорошо разбираются в своем деле, является язык Python. Кроме того, что он актуален для различных платформ, процесс будет достаточно интересным и увлекательным.
Конечно же, программирование – достаточно сложный процесс, требующий глубокого изучения. Поэтому, если предоставляется возможность, лучше всего отправиться в соответствующий университет или воспользоваться услугами онлайн-курсов. Самостоятельное обучение, если приложить определенные усилия, так же обязательно принесет достойный результат.
В любом случае, необходимо обзавестись хорошим справочником, сопутствующей обучающей литературой и подобрать соответствующий софт для программирования (Visual Studio для Windows, GCC — для Linux). И можно приступать. В процессе изучения учебника, следует пробовать применять знания на практике. Однако начинать лучше всего с простых программ, владение которыми откроет новые возможности и поможет чувствовать себя более уверенно.
Системы программирования
В наши дни рынок средств для создания программного обеспечения предлагает множество систем программирования. Почти все фирмы разработчики средств программирования предоставляют собственные продукты в виде комплекса технических средств (визуальный интерфейс с набором инструментов, компилятор, отладчик и так далее). Очень редко можно встретить, например, только один компилятор, и то он будет предназначен для узкоспециализированных целей.
Такие тенденции, несомненно, совершенствуют уровень разработки ПО, ведь существенно возрастает скорость генерации программного кода, его корректировки, и, соответственно, возрастает количество созданных программ в единицу времени. В основе всего этого лежит уменьшение уровня трудозатрат уже на этапе создания программного обеспечения.
В продолжение этой темы разработчики современных систем программирования активно внедряют в свои продукты поддержку языков четвертого поколения. Одним из таких является SAS, специализирующийся на обработке данных. Шаги обработки данных, присущие этому языку программирования, условно разделяют на две категории: шаги данных и шаги процедур. Первая категория представляет собой мощное средство обработки информации — цикл записей источника данных, имеющего возможность выполнять ряд произвольных операций за период каждой из итераций цикла. Возможности шага данных позволяют реализовать любой алгоритм их обработки. Вторая же категория — это вызов какой-либо операции из базы SAS либо из других продуктов, входящих в систему SAS. Каждая процедура осуществляет определенный тип обработки данных и производит генерацию стандартных отчетов. На языке SAS построена система программирования SAS System.
Компания Microsoft сейчас прочно доминирует на рынке операционных систем и занимает лидирующую позицию в создании систем программирования для своей операционной системы — Windows. Система программирования Microsoft Visual Basic изначально была направлена на интерпретацию исходного кода, однако, следуя требованиям рынка средств разработки ПО, компания создала компилятор, который вошел в состав этой системы программирования. Основной функционал библиотеки языка при этом был занесен в отдельную подключаемую динамически библиотеку — VBRun, присутствие которой в ОС необходимо для выполнения программ, сгенерированных с помощью Visual Basic. Разные версии этой системы программирования соответствуют аналогичным версиям библиотеки VBRun. Интерпретатор языка внедрен компанией Microsoft в состав модулей офисного программного решения — Microsoft Office, что дало возможность универсализировать как офисный пакет, так и саму систему программирования.
Система программирования Borland C++ Builder является наглядным примером объединения двух систем программирования в одной для получения более мощного современного продукта, отвечающего возросшим требованиям. Она включает в себя идеи сред разработки систем программирования этой же фирмы (Borland) — Turbo Pascal и Delphi, плюс возможности языка программирования C++. Ориентация данной системы программирования — разработка результирующих программ под операционные системы семейства Microsoft Windows. Borland C++ Builder, ровно как и Delphi, функционирует также в среде ОС семейства Windows и в полной мере поддерживает стандарт программного языка C, что предоставляет возможность создания библиотек и модулей, используемых в других инструментах и средствах разработки (очень трудная задача для предшественницы — Borland Delphi). Кроме создания программ на C++, разработчик может использовать программный язык Object Pascal, знакомый по Turbo Pascal и Delphi, но набор доступных для него библиотек сильно ограничен. Borland C++ Builder заняла серьезное место на рынке средств для создания программного обеспечения на языке C++, где сейчас существует очень жесткая конкуренция в лице Microsoft и других авторитетных компаний.
К инструментальным системам (системам программирования) относятся средства для создания компьютерных программ с использованием одного из языков программирования. Они включают в себя:
- редактор для подготовки текстов программ,
- транслятор,
- отладчик,
- библиотечные модули.
Транслятор — это программа, которая осуществляет перевод (трансляцию) программы, написанной на языке высокого уровня, в машинный код. Трансляторы за способом перевода разделяют на два типа:
- интерпретаторы,
- компиляторы.
Интерпретатор — это транслятор, который осуществляет перевод программы по отдельным командам: переводится первая команда, после чего она выполняется компьютером; далее осуществляется перевод следующей команды с последующим ее выполнением компьютером и т.д. Интерпретатор не запоминает переведенные им команды, поэтому всякий раз, при запуске программы, процесс покомандного перевода повторяется. Такой процесс трансляции напоминает перевод импровизированной речи представителя иностранного государства: предложение говорит иностранец — предложение говорит переводчик.
Компилятор — это транслятор, который осуществляет перевод программы в машинный язык сразу полностью. Полученный в результате файл является исполняемой программой и для его выполнения компьютером компилятор уже не нужен.
Отладчик — это программа для обнаружения и локализации ошибок в программе. Современные программы имеют значительный размер, поэтому установление местонахождения ошибок является нелегким делом. С этой целью и используют отладчик.
В различных программах часто применяются одни и те же элементы. Например, во многих программах нужно находить наибольшее или наименьшее значение некоторой совокупности чисел, организовывать вывод данных на экран в определенном стандартизированном виде и т.п. Разработчики инструментальных систем включают в них средства (процедуры, функции, объекты) для выполнения действий, которые наиболее часто встречаются (с точки зрения разработчиков). Эти средства объединяются в библиотеки, или библиотечные модули.
Так, стандартный Паскаль не имеет средств для работы с графикой. Разработчики компилятора языка Турбо Паскаль включили эти средства в виде библиотечного модуля, где собраны процедуры и функции, позволяющие выводить на экран не только точки, но и разного рода геометрические фигуры — круги, эллипсы, дуги, прямоугольники и т.д. Включение библиотек в инструментальные системы позволяет облегчить разработку программ.
Для создания программ, работающих в среде Windows, существуют специальные системы программирования, которые облегчают создание графического интерфейса программ. К таким системам относятся Visual Basic, C++, Delphi.
В школе информатику, в большинстве случаев преподают как науку о языках програмирования и методах построения алгоритмов. Но ведь ее используют и при разработке новых процессоров и для хранения информации, тоесть создание базы данных. Информатика имеет большое практическое применение, потому что с ее помощью изучают процессы обработки информации в головном мозге.
Доводилось изучать многие науки, связанные с информатикой, и хочу заметить, что данная наука абсолютно оторвана от жизни, как и любая другая, чисто теоретическая. Информатика говорит, что нужно сделать, но не говорит как это сделать. Ведь действительно реальна шутка, что у законченного программиста в километре 1024 метра. Хотя за последние 20 лет в информатике столько добавили нового, что требуется изменение названия самой науки.
Вообще то в вычислительной технике используется шестнадцатеричная система исчисления. Кроме 0 и 1 используются буквы A,B,C,D,E,F. Т.о. если число 9 будет изображаться 1001 то 1010 будет соответствовать числу А,1011 — B,1100 — C и т.д Обмен информацией у нас у нас происходит в объёмах кратных байту — килобайт, мегабайт и т.д. Разбиваем байт пополам на две тетрады и с помощью шестнадцатеричной системы нам проще записывать информацию. Если в двоичной системе число имеет вид 01111100 то в шестнадцатеричной оно будет выглядеть как 7C.
При передаче и хранении мы оперируем массивами данных объём которых
кратен байту, килобайту, гигабайту …. Что ,s быть уверенным в достоверности информации необходимо контролировать каждый байт. Тогда было решено контролировать количество битов в байте. Такой контроль осуществляется «до нечета» на каждом этапе передачи данных внутри устройств так и между устройствами. Т.о количество битов в байте всегда нечетно.
В информатике используется двоичный алфавит состоящий всего из двух знаков — букв. Это 0 и 1. Функционирование и разработка различных электронных схем, используемых в вычислительной технике основано на разделе математики, который называется булева алгебра. Алгебра логики. Эта наука устанавливает ложно или истинно любое утверждение. Вода стеклянная — нет. Вода мокрая — да. «0» и «1». Таким образом все логические элементы — селекторы, мультиплексоры, триггера и т.д. основываются на трех элементарных действиях булевой алгебры «И», «ИЛИ» и «НЕ» .
Дочь в школе с пятого класса уже проходит информатику и я за одно с ней, узнаю много нового. В наше время не преподавали. Пользуюсь компьютером, а устройство и принцип работы не знаю. В принципе, сейчас на авто люди ездят, а устройство тоже не все знают.
А у меня внук сейчас проходит информатику. Для меня это такие дебри. А вот приходится вместе с ним изучать, да без него тоже пытаюсь читать и понимать эту науку. А то бывает так не очень красиво когда не могу ответить на вопрос внука.