Базовые понятия и определения информатики

Содержание

  Раздел 1 Базовые понятия и определения информатики Тема 1 Информация, данные и знания 1.1 Понятие «информация» и ее определения 1.2 Информация и данные. Информация и информационный процесс 1.3 Особенности знаний как формы предоставления информации Вариант 1 Какие существуют меры информации и когда ими надо пользоваться Вариант 1 Что происходит при извлечении знаний Тема 2 Постановка и решение задач на компьютере 2.1 Понятие «задача» 2.2 Классификация задач, решаемых на ЭВМ 2.3 Этапы решения задачи на компьютере 2.4 Категории специалистов, охваченных процессом решения задачи Вариант 1 Определите понятие «модель» и «моделирование» Вариант 1Соотнесите понятие «данные» и «алгоритм» Вариант 1 Перечислите основные принципы компьютера фон –неймановской архитектуры и разъясните их содержание Тема 3 Сложные задачи и системный подход к их решению 3.1 Понятие «сложная задача» 3.2 Основные положения и определения методологии решения сложных задач Вариант 1 Дайте определения структуры и иерархии. Приведите примеры их графического представления Вариант 1 Зачем необходимо использовать технологию модульного проектирование Тема 4 Информационные ресурсы и информационное общество Вариант 1 Соотнесите понятия: информация, система знаний и информационный ресурс Тема5 Информатика – предмет и задачи 5.1 Информатика: предмет и задачи 5.2 Объект и функции информатики 5.3 Общая структура информатики 5.4 Основные компоненты информатики: технические средства, программные средства, алгоритмические средства Вариант 1 Расскажите об информатике как об отрасли Раздел 2 Вычислительные системы Тема 6 Архитектура вычислительных систем 6.1 Что такое архитектура ЭВМ? Сформулируйте определение и расшифруйте его 6.2 Вычислительная система и ее основные компоненты 6.3 Основные функции ТС и ПО 6.4 Интерфейс «человек-компьютер» и его роль в вычислительной системе 6.5 Уровни ВС и понятие архитектуры ВС Вариант 1 Дайте классификацию средств вычислительной техники Тема 7 Основные концепции построения вычислительных систем Вариант 1 Дайте определение жизненного цикла вычислительной системы и ее компонент Тема 8 Архитектура персонального компьютера 8.1 Состав основных блоков ПЭВМ 8.2 Базовая структура ПЭВМ 8.3 Основные характеристики персонального компьютера и ориентировочные значения некоторых из них 8.4 Основные принципы выбора персонального компьютера 8.5 Конфигурация персонального компьютера. Составление различных устройств по прайс-листу 8.6 Классификация, современное состояние и основные характеристики ПЭВМ 8.7 ОС Windows. Назначение. Структура. Функции Вариант 1 Каково назначение и основные характеристики внутренней памяти персонального компьютера Вариант 1 Опишите уровни доступа к справочной информации Windows Раздел 3 Инструментальные системы для решения экономических задач Тема 9 Экономическая задача и пакет прикладных программ MS Office 9.1 Виды и структура экономических данных 9.2 Документ как основная форма предоставления экономической информации 9.3 Формы предоставления экономической информации. Табличное хранение информации 9.4 Специфика постановки и решения экономической задачи на ЭВМ 9.5 Пакет прикладных программ MS Office как средство решения экономических задач Вариант 1 Какие ППП считаются офисными Тема 10 Подготовка текстовых документов. Текстовый процессор Word 10.1 Возможности текстового процессора MS Word 10.2 Основные этапы создания документа: анализ и планирование работы; определение рабочего места: ввод и редактирование текста; форматирование текста; компоновка страницы; определение структуры документа Вариант 1 Сколько и какие режимы работы Word вы знаете Тема 11 Табличное хранение данных. Табличный процессор MS Excel 11.1 Табличный процессор MS Excel. Основные понятия и возможности 11.2 Классы задач, решаемых с использованием Excel 11.3 Подобрать документы, которые можно создать с использованием Excel и которые наиболее полно отражают его инструментальные возможности Вариант 1 Опишите средства первичной настройки рабочего места MS Excel Вариант 1 Как организуются циклические вычисления Раздел 4 Перспективы развития информатики и вычислительной техники Тема 13 Концепции развития информатики Вариант 1 Совершенствование материально-технической базы информатики Список литературы Приложение 1 Возможности Word Приложение 2 Возможности Excel
Раздел 1 Базовые понятия и определения информатики   Тема 1 Информация, данные и знания

Общая часть

  1.1 Понятие «информация» и ее определения

Поскольку из-за многозначности понятия информация, очень трудно дать четкое определение, рассматривают по крайней мере четыре различных подхода к данному понятию[1]. В первом «обыденном» подходе, слово информация применяется как синоним интуитивно понимаемых слов: сведение, значение, сообщение, осведомление. Во втором «кибернетическом» подходе понятие информация широко используется в системе управляющего сигнала, передаваемого по линиям связи (1,0). В «философском» понятии информация тесно связана с такими понятиями как взаимодействие, отражение. В «вероятностном» подходе под информацией не любое сообщение, а лишь то, которое уменьшает неопределенность знаний о каком либо событии у получателя информации.

В зависимости от сферы использования информация делится на:

1) экономическую

2) техническую

3) генетическую

Виды информации: текстовая, числовая, графическая.

Различают виды информации по способу передачи и восприятия. Информацию, передаваемую видимыми образами и символами, называют визуальной, звуками – аудиальной, ощущениями – тактильной, запахом и вкусом – оргонолептической, а выдаваемую или воспринимаемую ЭВМ – машинной.

Классификация по признаку область возникновения: элементарная (отражающая процессы и явления неодушевленной природы), биологическая (процессы живой природы) и социальная (человеческого общества).

Формы представления информации: непрерывная и дискретная. Непрерывная информация – величина характеризующая процесс не имеющий перерывов или промежутков (т. тела). Дискретная – последовательность символов, характеризующая прерывистую изменяющуюся величину (речь).

  1.2 Информация и данные. Информация и информационный процесс

В обыденной жизни информацию отождествляют с понятиями сообщение, сведения, данные, знания. Такое соотношение допустимо лишь до некоторой степени, так как у всех этих понятий есть одно общее важное свойство – они обозначают нечто, являющееся отображением реальных объектов и процессов. Однако, как только ставится вопрос о совершенствовании информационных процессов, подобное понимание термина "информация" обнаруживает ряд недостатков. Так, очевидным является то, что целью функционирования информационных систем не может быть выдача как можно большего количества информации (показателей, документов). Один лаконичный, грамотно составленный документ чаще всего полезнее "информативнее", чем несколько документов. Взяв ряд исходных показателей, можно получить множество различных производных, но увеличение числа последних не обязательно будет отражать прирост полезных сведений (знаний).

Следовательно, данные или сообщения содержат нечто такое, от чего зависит их сравнительная ценность, ради чего они собираются, передаются и обрабатываются. Именно поэтому под термином "информация" чаще всего понимают содержательный аспект данных, проводя, таким образом, различие между информацией и данными. Термин "данные" происходит от латинского слова data – факт, а термин "информация" – от латинского "informatio", что означает разъяснение, изложение.

Данные можно разделить на два вида. К первому относятся фактические данные, то есть характеристики реальных объектов и процессов в виде чисел, формул, описаний, чертежей, символов и т.п.

Информация не существует сама по себе, так как она подразумевает наличие объекта (источника), отражающего информацию, и субъекта (приемника, потребителя), воспринимающего ее. Всякое событие, всякое явление служит источником информации.

Процесс передачи информации от источника к получателю называется Информационным процессом (рисунок 1)[2].

Всем информационным процессам присущи такие атрибуты: носители информации, каналы связи, информационные контуры, сигналы информации, данные, сведения и т.д. Все они описываются такими характеристиками, как надежность, эффективность, информационный шум, избыточность и др. Все информационные процессы делятся на такие идентичные фазы и подпроцессы: прием, кодирование, передача, декодирование, хранение, извлечение, отображение информации.

Рисунок 1 Общая схема передачи информации

  1.3 Особенности знаний как формы предоставления информации

Проблема представления знаний для ИС чрезвычайно актуальна, так как ИС - это система функционирование которой опирается на знания о предметной области, которые хранятся в её памяти. Представление знаний - это одно из направлений в исследованиях по искусственному интеллекту. Другие направления это – манипулирование знаниями, общение, восприятие, обучение и поведение. Перечислим ряд особенностей присущих различным формам представления знаний в ЭВМ.

1. Внутренняя интерпретируемость. Каждая информационная единица должна иметь уникальное имя, по которому ИС находит её, а также отвечает на запросы, в которых это имя упомянуто.

2. Структурированность. Информационные единицы должны были обладать гибкой структурой. Для них должен выполняться 'принцип матрешки', т.е. рекурсивная вложенность одних информационных единиц в другие. Каждая информационная единица может быть включена в состав любой другой, и из каждой единицы можно выделить некоторые её составляющие. Другими словами должна существовать возможность произвольного установления между отдельными информационными единицами отношений типа 'часть - целое',' род -вид' или 'элемент - класс'.

3. Связность. В информационной базе между информационными единицами должна быть предусмотрена возможность установления связей различного типа. Прежде всего эти связи могут характеризовать отношения между информационными единицами.. Перечисленные три особенности знаний позволяют ввести общую модель представления знаний, которую можно назвать семантической сетью, представляющей собой иерархическую сеть в вершинах которой находятся информационные единицы.

4. Семантическая метрика. На множестве информационных единиц в некоторых случаях полезно задавать отношение, характеризующее информационную близость информационных единиц, т.е. силу ассоциативной связи между информационными единицами.

5. Активность. С момента появления ЭВМ и разделения используемых в ней информационных единиц на данные и команды создалась ситуация, при которой данные пассивны а команды активны. Все процессы протекающие в ЭВМ инициируются командами, а данные используются этими командами лишь в случае необходимости. Перечисленные пять особенностей информационных единиц определяют ту грань, за которой данные превращаются в знания, а базы данных перерастают в базы знаний (БЗ).

  Вариант 1 Какие существуют меры информации и когда ими надо пользоваться

Для измерения информации вводятся два параметра: количество информации I и объем данных Vд. Эти параметры имеют разные выражения и интерпретацию в зависимости от рассматриваемой формы адекватности. Каждой форме адекватности соответствует своя мера количества информации и объема данных (рисунок 2)[3].

Рисунок 2 Меры информации

Объем данных Vд в сообщении измеряется количеством символов (разрядов)в этом сообщении.

На синтаксическом уровне рассматриваются внутренние свойства сообщений, т. е. отношения между знаками, отражающие структуру данной знаковой системы.

На семантическом уровне анализируются отношения между знаками и обозначаемыми ими предметами, действиями, качествами, т. е. смысловое содержание сообщения, его отношение к источнику информации;

На прагматическом уровне рассматриваются отношения между сообщением и получателем, т. е. потребительское содержание сообщения, его отношение к получателю.

  Вариант 1 Что происходит при извлечении знаний

Инженер по знаниям (аналитик) является главной фигурой при извлечении знаний из источника знаний (эксперта, документации и т.д.). Результат его работы отражает структуру представлений и рассуждений специалистов. Знания можно извлекать и другими способами, но указанная стратегия является наиболее распространенной.

Объективные трудности извлечения знаний обусловлены тем, что[4]:

a. знания эксперта многослойны, часто из цепочки рассуждений со временем выпадают звенья, которые непросто восстановить;

b. часть знаний и умений хранится в памяти в невербальной форме и связана сложной логико-ассоциативной сетью;

c. большинству экспертов не свойственна аналитичность и способность к ясному изложению.

Исходя из этого видно, что извлечение знаний это непростой процесс. И человек-аналитик, на котором лежит вся тяжесть интервьюирования источника знаний, должен обладать специальными знаниями по системному анализу, формальной логике, когнитивному моделированию, а главное, методологии извлечения знаний. Инженеры по знаниям, при обработке знаний, придерживаются следующего алгоритма работы:

анализ предметной области (ПО);

извлечение знаний;

структурирование знаний.

 
Тема 2 Постановка и решение задач на компьютере

Общая часть

  2.1 Понятие «задача»

Решение задачи, особенно достаточно сложной - достаточно трудное дело, требующее много времени. И если задача выбрана неудачно, то это может привести к потере времени и разочарованию в применении ЭВМ для принятия решений. Каким же основным требованиям должна удовлетворять задача?

A. Должно существовать как минимум один вариант ее решения, ведь если вариантов решения нет, значит выбирать не из чего.

B. Надо четко знать, в каком смысле искомое решение должно быть наилучшим, ведь если мы не знаем чего хотим, ЭВМ помочь нам выбрать наилучшее решение не сможет.

Выбор задачи завершается ее содержательной постановкой. Необходимо четко сформулировать задачу на обычном языке, выделить цель исследования, указать ограничения, поставить основные вопросы на которые мы хотим получить ответы в результате решения задачи.

Здесь следует выделить наиболее существенные черты экономического объекта, важнейшие зависимости, которые мы хотим учесть при построении модели. Формируются некоторые гипотезы развития объекта исследования, изучаются выделенные зависимости и соотношения. Когда выбирается задача и производится ее содержательная постановка, приходится иметь дело со специалистами в предметной области (инженерами, технологами, конструкторами и т.д.). Эти специалисты, как правило, прекрасно знают свой предмет, но не всегда имеют представление о том, что требуется для решения задачи на ЭВМ. Поэтому, содержательная постановка задачи зачастую оказывается перенасыщенной сведениями, которые совершенно излишни для работы на ЭВМ.

  2.2 Классификация задач, решаемых на ЭВМ

Существует три типа задач для которых создается информационная система: структурированные (формализованные), неструктурированные (неформализованные) и частично структурированные.

Структурированная (формализованная) задача – задача, где известны все ее элементы и взаимосвязи между ними.

Неструктурированная задача – задача, в которой невозможно выделить элементы и установить связи между ними.

В структурированных задачах удается выразить ее содержание в форме математической модели, имеющей точный алгоритм решения. Подобные задачи обычно приходится решать многократно, и они носят рутинный характер. Целью использования информационной системы для решения структурированной задачи является автоматизация их решения, т.е. сведение роли человека к нулю.

Решение неструктурированных задач из-за невозможности создания математического описания и разработки алгоритма связано с большим трудом, решение в таких случаях принимается человеком на основе своего опыта, косвенной информации из разных источников.

О большинстве задач можно сказать что известно лишь часть элементов и связей между ними, такие задачи называются частично структурированными.

  2.3 Этапы решения задачи на компьютере

Современные ЭВМ отвечают самым высоким требованиям.

Чтобы человеку принять решение без ЭВМ, зачастую ничего не надо. Подумал и решил. Человек, хорошо или плохо, решает все возникающие перед ним задачи. Правда никаких гарантий правильности при этом нет. ЭВМ же никаких решений не принимает, а только помогает найти варианты решений. Данный процесс состоит из следующих этапов (рисунок 3):

Этапы решения.

1. Выбор задачи

2. Составление модели

3. Составление алгоритма

4. Составление программы

5. Ввод исходных данных

6. Анализ полученного решения

Рисунок 3 Этапы решения задачи на компьютере[5]

  2.4 Категории специалистов, охваченных процессом решения задачи

Когда выбирается задача и производится ее содержательная постановка, приходится иметь дело со специалистами в предметной области (инженерами, технологами, конструкторами и т.д.).

  Вариант 1 Определите понятие «модель» и «моделирование»

B процессе деятельности человека вырабатывается система представлений о тех или иных свойствах объекта и их взаимосвязях. Она формируется в виде описания объекта на обычном языке, фиксируется на бумаге языком рисунка, чертежа, графика, уравнений и формул или реализуется в виде макетов, механизмов и устройств. Все это обобщается в едином понятии — модель, а исследование объектов познания на их моделях называют моделированием. Предметом изучения с помощью моделирования могут быть конкретные и абстрактные предметы, действующие и проектируемые системы, существующие и проектируемые процессы.

Прогресс в познании окружающего мира и в воздействии на него в значительной степени основан на создании моделей, к которым применяются методы мышления по аналогии. Методы моделирования и его цели разнообразны, и они определяют характер используемых моделей.

Основные цели моделирования:

1. понять как устроен конкретный объект, какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром (ПОНИМАНИЕ).

2. научиться управлять объектом (процессом) и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях (УПРАВЛЕНИЕ).

3. прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект (ПРОГНОЗИРОВАНИЕ).

Различают модели:

1. материальные (натурные) – основываются на чем-то объективном, существующем независимо от человеческого сознания (на каких-то телах или процессах). Их делят на физические и аналоговые, основанные на процессах, аналогичных в каком-то отношении изучаемому. Граница между физическими и аналоговыми условна.

2. идеальные – неразрывным образом связаны с человеческим мышлением, воображением, восприятием. Единого подхода к классификации идеальных моделей нет:

a. вербальные (текстовые) модели – используют последовательности предложений на диалектах естественного языка для описания той или иной области действительности.

b. Математические модели – широкий класс моделей, использующих математические методы.

c. Информационные модели – класс моделей, описывающих информационные процессы (возникновение, передачу, преобразование и использование информации) в системах разнообразной природы.

  Вариант 1Соотнесите понятие «данные» и «алгоритм»

Алгоритм - это конечный набор правил, позволяющих чисто механически решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач. При этом подразумевается:

1       исходные данные могут изменяться в определенных пределах: {массовость алгоритма}

2       процесс применения правил к исходным данным (путь решения задачи) определен однозначно: {детерминированность алгоритма}

3       на каждом шаге процесса применения правил известно, что считать результатом этого процесса: {результативность алгоритма}

Если модель описывает зависимость между исходными данными и искомыми величинами, то алгоритм представляет собой последовательность действий, которые надо выполнить, чтобы от исходных данных перейти к искомым величинам.

Удобной формой записи алгоритма является блок схема. Она не только достаточно наглядно описывает алгоритм, но и является основой для составления программы. Каждый класс математических моделей имеет свой метод решения, который реализуется в алгоритме.

  Вариант 1 Перечислите основные принципы компьютера фон –неймановской архитектуры и разъясните их содержание

В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.

Прежде всего, компьютер должен иметь следующие устройства:

1.     Арифметическо-логическое устройство, выполняющие арифметические и логические операции;

2.     Устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

3.     Запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

4.     Внешние устройства для ввода-вывода информации.

В основе работы компьютера лежат следующие принципы:

1       Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.

2       Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

3       Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.