ІНФОРМАЦIЯ. ІНФОРМАЦIЙНI ПРОЦЕСИ ТА СИСТЕМИ

ТЕМА 1. ІНФОРМАЦIЯ. ІНФОРМАЦIЙНI ПРОЦЕСИ

ТА СИСТЕМИ (2 ГОД)

УРОК№1

Тема. Поняття про iнформацiю та способи її подання. Данi. Рiзновиди iнформацiйних повiдомлень. Вимiрювання обсягу даних. Поняття про iнформацiйну надлишковiсть повiдомлень. Способиподання i кодування повiдомлень, двiйкове кодування. Вимiрювання довжини двiйкового коду. Інформацiйнi процеси: отримання, збирання, зберiгання, пошук, обробка й передавання iнформацiї. Об’єкти та їх властивостi.

Мета:

сформувати:

поняття iнформацiї, даних, iнформацiйного повiдомлення;

поняття про iнформацiйну надлишковiсть повiдомлень;

поняття про iнформатику як науку та галузь дiяльностi людини;

пояснити:

способи подання повiдомлень;

способи оцiнювання кiлькостi iнформацiї;

розглянути:

види повiдомлень;

одиницi вимiрювання довжини двiйкового коду: бiт, байт, кiло_

байт, мегабайт, гiгабайт, терабайт;

правила технiки безпеки в кабiнетi iнформатики;

навчити:

визначати довжину двiйкового коду повiдомлення.

Базовi поняття й термiни: iнформатика, iнформацiя, повiдомлення, кiлькiсть iнформацiї.

І. Органiзацiйний етап

Ви починаєте вивчати новий предмет — iнформатику. Інформатика—це широка галузь новiтнiх технологiй, пов’язаних з iнформацiйною дiяльнiстю людини. Інформатика як наука досить молода:вона сформувалась у другiй половинi XX столiття, але вже стала необхiдною складовою освiти сучасної людини. Англiйський варiант назви iнформатики звучить як Computer Science — комп’ютерна наука. Найвидатнiшим досягненням у цiй галузi було створення персональних комп’ютерiв, якi швидко стали невiд’ємною частиною повсякденного життя. Завдяки комп’ютерам ви вiдкриваєте для себе нелише новi iгри та розваги, а й вiкно в неосяжний свiт Інтернету,у свiт створення комп’ютерних зображень, текстiв, рiзноманiтнихматематичних обчислень.Яку роль вiдiграють iнформацiя, iнформатика, iнформацiйнi технологiї в життi сучасної людини? На це та iншi питання ми спробуємо дати вiдповiдь, вивчаючи тему «Інформацiя. Інформацiйнiпроцеси та системи» (тема розрахована на 2 уроки).

ІІ. Оголошення теми уроку

ІІІ. Вивчення нового матерiалу

Розповiдь учителя з елементами демонстрацiї.

Інформатика — це наука, яка вивчає структуру i властивостiiнформацiї, а також закономiрностi та методи подання, пошуку, зберiгання, обробки та передачi iнформацiї за допомогою комп’ютерних систем. Термiн iнформатика походить вiд двох слiв: iнформацiя й автоматика. Інформатика — комплексна наукова й iнженерна дисциплiна. Можна вважати, що вона виникла одночасно зпер шими спробами механiзувати й автоматизувати розумову дiяльнiсть людини. Зародженняiнформатики припадає на XVII столiття, коли з’явилися першi механiчнi обчислювальнi машини. Подальший розвиток iнформатики також визначався ступенем розвитку iнженерно_технiчних можливостей людства. Отже, iнформатика розвивається паралельно з технiкою зв’язку, технiкою автоматичного регулювання й керування (механiчною, електромеханiчною, електронною), технiкою запам’ятовування, зчитування й запису, реєстрацiї, перетворення, опрацювання й передачi iнформацiї. Основа iнформатики—iнформацiйнi технологiї—сукупнiсть засобiв i методiв, за допомогою яких здiйснюються iнформацiйнi процеси в усiх сферах життя й дiяльностi людини. Сьогоднi у свiтi немає жодної науки, яка розвивалася б такими швидкими темпами, якiнформатика.

Основнi напрями розвитку iнформатики

Теорiя iнформацiї — вивчає властивостi iнформацiї та iнформацiйнi процеси;

математичне моделювання — вивчає методи обчислювальноїi прикладної математики, їх застосування до дослiджень у рiзнихгалузях людських знань;

теорiя штучного iнтелекту—моделює способи мислення людини;

системнийаналiз—вивчає засоби пiдготовкийприйняття рiшень;

бiоiнформатика — вивчає iнформацiйнi процеси в бiологiчних

системах;

соцiальна iнформатика — вивчає iнформацiйнi процеси в суспiльствi;розробка обчислювальних систем i програмного забезпечення;комп’ютерна графiка, анiмацiя, засоби мультимедiа;телекомунiкацiйнi системи й мережi;iнформатизацiя виробництва, науки, освiти, медицини, торгiвлi,промисловостi, сiльського господарства та iнших галузей людськоїдiяльностi.Роль iнформатики в розвитку сучасного суспiльства величезна. З нею пов’язаний початок принципових змiн у галузi накопичення,передавання, опрацювання й використання iнформацiї.Постiйне зростання можливостей комп’ютерної технiки, розвиток iнформацiйних мереж, створення нових iнформацiйних технологiй приводять до значних змiн в усiх сферах суспiльства: у науцi,технiцi, виробництвi, освiтi, медицинi тощо.Ключовим поняттям iнформатики як науки є абстрактне (неозначуване) поняття — iнформацiя.Термiн «iнформацiя» походить вiд латинського «informatio», що

означає пояснення, виклад, тлумачення. Поняття «iнформацiя» багатозначне, належить до первiсних понять iнформатики. Строгогоозначення йому не дають, але характеризують його, перераховуючи властивостi iнформацiї.

Інформацiя. Властивостi iнформацiї

Хоча iнформацiя є неозначуваним, фiлософським поняттям, вона вiдiграє важливу роль у життi людини. У бiльшостi випадкiв iнформацiю використовують для прийняття рiшень. Властивостi iнформацiї:

1) Об’єктивнiсть. Інформацiя — вiдображення зовнiшнього свiту,а вiн iснує незалежно вiд нашої свiдомостi, знань, думок та суджень про нього.

2) Достовiрнiсть. Інформацiя є достовiрною, якщо вона вiдображає iстинний стан справ. На основi достовiрної iнформацiї приймаються правильнi рiшення.

3) Повнота. Інформацiю можна назвати повною, якщо її достатньодля розумiння ситуацiї та прийняття правильного рiшення.

4) Актуальнiсть iнформацiї—важливiсть, iстотнiсть для певного часу.

5) Кориснiсть. Ступiнь корисностi iнформацiї залежить вiд потребконкретних людей i вiд тих задач, якi за допомогою здобутоїiнформацiї можна розв’язати. Кориснiсть — це практична цiннiсть iнформацiї для конкретної людини.

6) Зрозумiлiсть. Інформацiя повинна бути представлена в доступно_

му для сприйняття виглядi.

Спробуємо дати означення термiну «iнформацiя». (Вiдповiдi учнiв. Узагальнення.)

Таким чином:

iнформацiя — це набiр вiдомостей про об’єкти, явища й процесинавколишнього свiту;iнформацiя — це вiдомостi, знання, якi ми отримуємо iз зовнiшнього свiту або якi передаються вiд одного об’єкта до iншого (наприклад, вiд одного комп’ютера до iншого);iнформацiя — це загальнонаукове поняття, яке включає обмiн вiдомостями мiж людьми, мiж людиною й автоматичним пристроєм, мiж автоматичними пристроями, обмiн сигналами в тваринному i у рослинному свiтi.

Характернi риси iнформацiї

1) Інформацiя — це нематерiальна субстанцiя, але передається вона за допомогою матерiальних носiїв—знакiв i сигналiв—або за допомогою фiзичних процесiв, якi змiнюються з перебiгом часу. (У разi запису iнформацiї на СD_диск його маса не змiнюється.)

2) Інформацiя залежить не тiльки вiд самих знакiв та сигналiв, алей вiд їх взаємного розташування. (Сир — рис)

3) Якщо зоднiєї точки простору iнформацiя передасться в iншу, тов початковiй точцi вона не зникає. (Читаючи книгу, ми отримуємо iнформацiю, але при цьому вона залишається на паперi.)

4) Інформацiя є зрозумiлою лише для того, хто здатний її розпiзнати. (Приклад: текст iноземною мовою) У широкому розумiннi iнформацiя — це вiдображення реального (матерiального) свiту у виглядi знакiв та сигналiв.

Повiдомлення

Інформацiя передається за допомогою повiдомлень. Повiдомлення — послiдовностi сигналiв рiзної природи: звук, текст, зображення, жести, електричнi сигнали тощо. Повiдомлення можуть передаватися вiд людини до людини, вiд людини до пристрою та навпаки,а також мiж пристроями.

Мiж людьми повiдомлення звичайно передаються в уснiй чи письмовiй формi, а мiж пристроями – за допомогою сигналiв.Інформацiя залежить вiд того, як iнтерпретується (трактується) повiдомлення, за допомогою якого вона передається.

За формою подання можна видiлити наступнi види iнформацiї (повiдомлень):

1) текстова — iнформацiя, яка мiститься в усiй друкованiй лiтературi або вiдображається технiчними пристроями у виглядi текстiв;

2) графiчна — картини, малюнки, графiки, дiаграми, схеми тощо;

3) звукова — усне мовлення, музичнi композицiї, мелодiї, шумовi ефекти;

4) числова — набори числових даних;

5) керувальна — вказiвки, команди, накази, якi передаються певним виконавцям;

6) комбiнована або мультимедiйна — iнформацiя, що утворюється як комбiнацiя об’єктiв попереднiх видiв. Прикладом такої iнформацiї є web_сторiнки.

Виконавцями команд можуть бути живi iстоти та технiчнi пристрої, такi, як роботи, станки зчисловим програмним керуванням, комп’ютери. Інформацiю (повiдомлення) умовно можна подiлити на масову та спецiалiзовану.

За способом сприйняття розрiзняють такi види повiдомлень:

вiзуальнi: форма предметiв, колiр, тексти, малюнки, скульптури, вiзуальнi сигнали, дiї;

звуковi: музика, спiв птахiв, крики тварин, доповiдь, усне спiлкування;

тактильнi: твердий — м’який, гладкий — жорсткий, рiдкийтвердий;

нюховi: рiзкий, їдкий, запах диму, запах парфумiв тощо;

смаковi: солоний, солодкий, гiркий, кислий.

Шум

Але не будь_яке повiдомлення несе iнформацiю. Наприклад, повiдомлення «2 + 2 = 4» для вас не є iнформацiєю, бо ви це давно вже знаєте.

Одне i те ж повiдомлення може нести рiзну iнформацiю для рiзних людей залежно вiд рiвня їх обiзнаностi. Наприклад, текстове повiдомлення може мiстити корисну й некорисну iнформацiю для конкретної людини.Ту частину повiдомлення, яке не несе корисної iнформацiї, називають шумом. Прикладом шуму є повiдомлення, написане, наприклад, китайськими iєроглiфами або вимовлене японською мовою, якщо ми не знаємо цих мов. Не пiдвищують рiвня нашої обiзнаностi (а отже, несуть шум) повiдомлення про результат футбольного матчу, який ми вже знаємо, повiдомлення про вiдомi формули зкурсу фiзики або математики тощо.

Інформацiя може перетворюватися на шум. Якщо ми почули по одному зканалiв телебачення повiдомлення про прогнозпогоди назавтра вперше, то воно несе для нас iнформацiю. Якщо ми того самого дня почули це повiдомлення ще раз, то воно буде для нас уже шумом.

З iншого боку, i шум може перетворюватися на iнформацiю. Так,повiдомлення формули для обчислення коренiв квадратного рiвняння є шумом для учня 7_го класу (вiн її не розумiє). І воно ж стає iнформацiєю для цього учня у 8_му класi пiд час вивчення вiдповiдної теми.

Кодування повiдомлень

Для iнформацiї важлива форма її подання. Звичнiше виражати iнформацiю природною мовою спiлкування. Одна й та сама iнформацiя може мати рiзнi форми, наприклад, вiдомостi про погоду можуть бути висловленi росiйською або українською, англiйською або нiмецькою мовою. Мова спiлкування — далеко не єдина форма подання iнформацiї. Коли потрiбно оперувати зчислами i величинами, використовують рiзнi символьнi позначення, наприклад: v—швидкiсть,m— маса t — час тощо. В обчислювальнiй технiцi iнформацiю найчастiше подають у двiйковiй системi, тобто за допомогою двох чисел 0 i 1. У процесi передачi iнформацiя може спотворюватися або втрачатися в результатi дiї зовнiшнiх факторiв, наприклад дiї електромагнiтних полiв.

Кодування — це процес замiни знакiв одного набору знаками iншого набору зі збереженням змiсту тiєї iнформацiї, яка подається задопомогою цих знакiв. Якщо кодування здiйснюється за допомогою двох елементiв (наприклад, «+» i «–» чи «0» i «1»), то таке кодування називається двiйковим. Двiйкове кодування iнформацiї для подання її в пам’ятi обчислювальних машин здiйснюється за допомогою цифр 0 i 1 двiйкової системи числення. Подання iнформацiї задопомогою двiйкових кодiв конструктивно й технiчно виявилося зручним тому, що двом знакам, якi для цього використовуються, можуть вiдповiдати два рiзнi фiзичнi стани: намагнiчена або розмагнічена елементарна дiлянка на поверхнi магнiтного диска, тече через провiдник струм чи нi, зафiксовано свiтловий промiнь чи нi тощо. Кодування текстової iнформацiї. Сукупнiсть усiх символiв, за допомогою яких здiйснюється спiлкування з комп’ютером, утворює кодову таблицю. Однiєю знайбiльш вiдомих кодових таблиць є таблиця ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Вона мiстить 256 символiв. Символи в кодових таблицях нумеруються числами, i цi номери називаються кодами символiв (рис. 1).

Рис. 1. Код символа

Тексти слiд розглядати як послiдовностi символiв, i текстова iнформацiя в пам’ятi обчислювальних машин подається у виглядi послiдовностi числових кодiв тих символiв, зяких вона складається.

Кодування графiчної iнформацiї. Графiчна iнформацiя, яку можуть опрацьовувати обчислювальнi машини, є дискретною. Графiчнi зображення на екранах монiторiв формуються шляхом пiдсвiчення всiх точок екрана певним кольором. Елементом графiчного зображення є точка — пiксель (Picture Element). У практицi використовують таблицi, якi мiстять 16, 256, 65536, понад 4 млн i бiльшу кiлькiсть кольорiв. Поширеним пiдходом до кодування графiчних зображень є занесення в пам’ять обчислювальних машин кодiв кольорiв точок, зяких вони складаються, причому в такiй послiдовностi, в якiй цi точки знаходяться на екранi (у кожному рядку злiва направо). Кодування числової iнформацiї. Двiйковi коди цiлих чисел будуються шляхом переведення їх у двiйкову систему числення. Для запам’ятовування цiлих чисел видiляється певна кiлькiсть байт, якi називаються машинними словами. Крайнiй лiвий бiт машинного слова видiляється для кодування знака числа. Решта бiтiв займає двiйкове подання числа без знака, яке за потреби доповнюється незначущими нулями до потрiбної довжини.

Кодування звукової iнформацiї. За своєю фiзичною природою звук, який сприймається органами слуху людини, — це звуковi хвилi, якi розповсюджуються у пружному середовищi. Математично такi хвилi описуються рiвняннями, до складу яких входять такi визначальнi числовi величини, як частота коливань, амплiтуда, фаза змiщення. А це є числа, якi кодуються за загальноприйнятими правилами.

Кодування керувальної iнформацiї. Керувальна iнформацiя призначена для сприйняття її деяким виконавцем. Якщо виконавцем є технiчний пристрiй, то вiн володiє певною системою команд, якi можна подавати на його вхiд. Якщо виконавцем команд є мiкропроцесорна технiка (калькулятори, комп’ютери тощо), то систему команд таких виконавцiв утворюють команди їх процесорiв. Для комп’ютерiв цi команди утворюють мову машинних команд. Керувальна iнформацiя в такому випадку записується у виглядi вiдповiдних програм.

Одиницi вимiрювання iнформацiї

Основною одиницею iнформацiї в обчислювальнiй технiцi є бiт. Бiт — це найменша порцiя iнформацiї, яку одержують у виборi мiж двома подiями.Назву «бiт» для одиницi iнформацiї обрано не випадково. Подiя, що має два можливих варiанти, може бути записана за допомогою двохцифр: 0 i 1. Число, що набуває двох значень, називається двiйковим числом, або англiйською мовою Binary Digit (скорочено bit — бiт).  Бiт—одиниця досить дрiбна, її недостатньо для вимiрювання обсягiв iнформацiї, якими оперують сучаснi комп’ютери та iншi обчислювальнi пристрої. Тому використовують бiльшi одиницi, основною рiзних є байт:

1 байт = 23 = 8 бiтів.

Байт кратний бiту i є послiдовнiстю звосьми двiйкових знакiв 0 i 1, наприклад, 10110100 або 00101110.

Ще бiльшими одиницями iнформацiї є одиницi, кратнi байту:

1 Кбайт (кiлобайт) = 210 байти = 1024 байти,

1 Мбайт (мегабайт) = 210 кiлобайти = 1024 Кбайти,

1 Гбайт (гiгабайт) = 210 мегабайти = 1024 Мбайти,

1 Тбайт (терабайт) = 210 гiгабайти = 1024 Гбайти,

1 Пбайт (петабайт) = 210 терабайти = 1024 Тбайти.

Звернiть увагу, що префiкс «кiло» означає не 1000, а число 1024. Саме стiльки дає пiднесення двiйки в десятий степiнь.

Інформацiйнi процеси

Інформацiйнi процеси — це процеси пошуку та накопичення, опрацювання та використання, представлення, зберiгання та захисту iнформацiї. Опрацювання iнформацiї — це процес її перетворення, який виконується за деякими правилами. Опрацювання iнформацiї слiд вiдрiзняти вiд перетворення, яке не змiнює змiсту вхiдної iнформацiї (наприклад, пiдсилення звукових сигналiв). Опрацювання iнформацiї залежить вiд змiсту вхiдної iнформацiї, але пiд час самого опрацювання iнформацiя не осмислюється, а лише перетворюється за розробленими алгоритмами. Пристрiй, за допомогою якого здiйснюється опрацювання iнформацiї, називають процесором.

Процесор разом iз запам’ятовувальними пристроями та пристроями введення/виведення iнформацiї, якi в сукупностi призначенi для виконання певних функцiй, називають персональним комп’ютером.

На сьогоднi людство володiє надзвичайно величезними iнформацiйними ресурсами. Користування цими ресурсами можливе лише за умови володiння сучасними iнформацiйними технологiями, пiд яки_ми розумiють цiлеспрямовану органiзовану сукупнiсть iнформацiйних процесiв iзвикористанням засобiв комп’ютерної технiки.Широкомасштабне втiлення в життя iнформацiйних технологiй ставить перед суспiльством завдання виховання iнформацiйної культури, яка передбачає не тiльки розумiння їх сутностi та основ функцiонування, але й володiння знаннями й навичками у використаннi сучасних iнформацiйних технологiй для розв’язання пiзнавально_освiтнiх, дiлових, виробничих та iнших проблем. Володiння цими знаннями стає обов’язковим атрибутом будь_якої професiйної дiяльностi.

IV. Осмислення набутих знань

Перегляд презентацiї «Інформацiя. Інформацiйнi процеси».

V. Практичне завдання

Робота зклавiатурним тренажером. Інструктаж зтехнiки безпеки.

VI. Домашнє завдання

Опрацювати конспект уроку.

VII. Пiдбиття пiдсумкiв уроку

Узагальнення навчального матерiалу.