Учебное пособие: Предмет и содержание кибернетики
Системное программное обеспечение
Системными называют программы, предназначенные для разработки, отладки и поддержки выполнения других программ. Они выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера – центральным процессором, памятью, вводом-выводом, системной шиной.
СПО ориентированно как на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора, так и на всех пользователей компьютера. Оно организует и поддерживает в СОИ выполнение с определенной эффективностью прикладных программ.
Т.о. системное программное обеспечение – это совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.
Системное ПО состоит из базового программного обеспечения, которое поставляется вместе с компьютером, и сервисного программного обеспечения, которое может быть приобретено дополнительно.
В базовое программное обеспечение входят:
– операционная система (ОС);
– операционные оболочки (текстовые и графические);
– сетевая ОС.
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Она выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем – с другой. Храниться ОС обычно во внешней памяти компьютера на диске.
Важной характеристикой ОС является количество выполняемых на компьютере вычислительных задач.
Ведущее положение среди ПО и ОС занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell. К наиболее распространенным типам ОС относятся MS DOS, Windows, Unix, Linux.
Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами ОС. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя. Наиболее популярны следующие виды текстовых и графических оболочек: Norton Commander, Far, Windows Commander, XTree Gold 4.0, Norton Navigator, MS DOS, Windows 3.1 и др.
Cетевая ОС предназначена для организации совместной работы группы пользователей на разных компьютерах и является комплексом программ, обеспечивающим обработку, передачу и хранение данных в сети.
В настоящее время наибольшее распространение имеют сетевые ОС Unix, VINES, Windows NT, NetWare и др.
Сервисное программное обеспечение
Расширением базового программного обеспечения является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:
– программы диагностики работоспособности компьютера (программы контроля, тестирования и диагностики, программы – драйверы);
– программы архивирования данных (упаковщики);
– антивирусные программы;
– программы обслуживания дисков;
– программы обслуживания сети.
Эти программы часто называются утилитами – программами, служащими для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров.
Лекция №3. Информация ее виды, формы и свойства
Принципы всеобщего энергоинформационного взаимодействия в природе были известны человеку разных исторических эпох. В первую очередь это были наблюдения и накопление знаний об окружающем нас мире. Собранные знания и накопленный опыт человечество использовало для выживания в трудных условиях, защиты и создания орудий труда. Эти знания передавались из поколения в поколение. Т.е. люди, да и общество в целом постоянно обменивались какими-то сведениями и знаниями о ком-то или о чем-то.
Сам термин ИНФОРМАЦИЯ происходит от латинского information, означающего разъяснение, изложение, осведомленность.
В «словаре русского языка» С.И. Ожегова ИНФОРМАЦИЯ – это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством.
Т.о. в широком смысле понятие ИНФОРМАЦИЯ – включает в себя обмен сведениями между людьми, обмен сведениями между живой и не живой природой, людьми и устройствами.
Во все времена для человека, животного или растения ИНФОРМАЦИЯ представляла и представляет собой отражение реального мира и выражает сведения о ком-то или о чем-то. Т.о. понятие ИНФОРМАЦИЯ всегда связано с объектом реального мира, свойство которого она отражает, т.е. она не может возникнуть из ничего!!!
Поэтому, давая определение «ИНФОРМАЦИЯ» можно сказать, что – это совокупность разнообразных данных, сведений, сообщений, знаний, умений и опыта об объектах и явлениях окружающей среды необходимых для уменьшения степени неопределенности, неполноты знаний.
Сегодня информация имеет общее назначение – она доступна всем и так же как вещество и энергия, стала предметом производства и распространения, обрела свойства и функции товара.
Обладая информацией, природа и человек могут выполнять различные действия над ней:
- создание
- передача
- восприятие, прием
- запоминание и хранение
- поиск
- копирование
- разрушение
- изменение
- деление на части
- упрощение и т.д.
Информация может существовать, передаваться и восприниматься в самых разнообразных видах и формах:
- В виде знаков: это цифры и арифметические знаки, используемые в математике, условные графические изображения;
- В виде символов, которые могут быть представлены буквами алфавита, специальными обозначениями, используемые для создания текстов и рисунков;
- В форме звуковых, световых сигналов и радиоволн;
- В форме устной речи;
- В форме магнитных, а также био- или энерго-информационных полей;
- В форме электрического тока или напряжения и.т.д.
При работе с информацией всегда имеется ее источник и потребитель (получатель, пользователь). Пути и процессы передачи сообщений от источника информации к ее потребителю называются информационными коммуникациями. Для потребителя информации важной характеристикой является ее адекватность.
Адекватность информации – определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению и т.д.
Например, вы хотите купить новый недорогой удовлетворяющий определенным требованиям компьютер, и решили узнать цену у своих друзей. Каждый из них называет ту цену, которую он помнит или за которую последний раз покупал сам. Данная информация может быть неадекватна реальному положению дел. Для того, что бы узнать реальную цену, вы идете в магазин, где цены указаны и определяетесь в своем выборе.
Информация имеет определенные функции и этапы обращения в обществе. Основными из них являются:
– познавательная, цель которой – получение новой информации, проходящей через следующие этапы: синтез (производство), представление, хранение (передача во времени), восприятие (потребление).
– коммуникативная – функция общения людей, в результате которой информация проходит через такие этапы как: передача (в пространстве), распределение.
– управленческая, цель которой – формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию, которая проходит через все этапы, включая обработку.
Поэтому нельзя забывать, что любой информации присущи определенные свойства, позволяющие ее правильно интерпретировать.
Свойства информации
Достоверность – если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.
Полнота – если ее достаточно для понимания и принятия решения. Неполная информация сдерживает принятие решения и может повлечь за собой ошибки.
Ценность – зависит от того, насколько она важна для решения задачи.
Актуальность – это когда информация соответствует существующей ситуации, необходима для срочного принятия решения, соответствует требуемому заданию.
Ясность – если она воспроизводится и передается четко, последовательно и однозначно.
Понятность – если она выражена языком, на котором говорят те, кому она предназначена. Ценная и актуальная информация, выраженная непонятным языком (словами), может стать бесполезной.
Виды и формы представления информации в информационных системах
Все многообразие окружающей нас информации можно классифицировать по различным признакам. Так, по признаку «область возникновения» информацию, отражающую процессы, явления неодушевленной природы, называют элементарной, или механической, процессы животного и растительного мира – биологической, человеческого общества – социальной. Информацию, создаваемую и используемую человеком по общественному назначению можно разбить на три вида: личная, массовая и специальная. Личная – предназначена для конкретного человека, массовая – для любого, желающего ею пользоваться, специальная – для узкого круга лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники и т.д.
В автоматизированных ИС выделяют:
– структурную (преобразующую) информацию объектов системы, ее элементов управления, алгоритмов и программ переработки информации;
– содержательную (специальную, главным образом осведомляющую, измерительную и управляющую, а также научно-техническую и др.) информацию, извлекаемую из информационных массивов (сообщений команд и т.д.) относительно индивидуальной модели предметной области получателя (человека или подсистемы).
Первая связана с качеством информационных процессов в системе, с внутренними технологическими эффектами и затратами на переработку информации. Вторая – как правило, с внешним целевым (материальным) эффектом.
При реализации ИП передача информации от источника к приемнику может осуществляться с помощью какого-либо материального носителя (бумаги, магнитной ленты, диска и т.д.) или физического процесса (звуковых или электромагнитных волн). В зависимости от типа носителя различают следующие виды информации: документальную (ДИ) акустическую (речевую) и телекоммуникационную (ТИ).
ДИ представляется в графическом или буквенно-цифровом виде на бумаге, а также в электронном виде. РИ возникает в ходе ведения разговоров, а также при работе систем звукоусиления и звуковоспроизведения. ТИ циркулирует в технических средствах обработки и хранения информации, а также в каналах связи при ее передаче. Носителем информации при ее обработке техническими средствами и передаче по проводным каналам связи является электрический ток, а при передаче по радио и оптическому каналам – электромагнитные волны.
В настоящее время во всех вычислительных машинах информация представляется с помощью электрических сигналов. При этом возможны две формы представления численного значения какой-либо переменной: аналоговой (в виде одного сигнала) и дискретной (в виде нескольких сигналов).
Единицы измерения информации
Под количеством информации понимают меру снятия неопределенности ситуации при получении сообщения. В решении определения количества информации существуют два основных подхода. В конце 40-х годов ХХ века один из основоположников кибернетики американский математик Клод Шеннон, развил вероятностный подход. А работы по созданию ЭВМ, привели к использованию объемного способа измерения информации, учитывающего количество символов, содержащихся в сообщении. Длина сообщения при этом обусловлена используемым алфавитом.
При этом для измерения информации вводятся два параметра: количество информации I и объем данных Vд.
Вероятностный подход основан на энтропии Н – величина, характеризующая неопределенность информации. На ней строятся теории Хартли и Шеннона, описанные следующими формулами:
Н=log2N – аддитивная мера Хартли
Н= -
- формула Шеннона
определения среднего количества информации в сообщении с учетом известных
вероятностных характеристик его элементарных составляющих,
где N – количество элементов, определяющих сообщение, Pj – априорная (доопытная) вероятность появления элемента хj в сообщении, log2Pj – количество информации в битах, доставляемой элементом хj сообщения.
Наименьшей единицей измерения информации является Бит. Это двоичная ячейка памяти, которая может находиться в двух состояниях: «0» когда амплитуда импульса равна 0 или близка к нему, и «1», когда амплитуда импульса приближена к напряжению источника питания.
Выбор такой единицы количества информации связан с наиболее распространенным способом ее обработки на компьютере с помощью двоичного кода.
1 Бит – это количество информации, содержащейся в сообщении типа «да» – «нет», что в двоичном коде равнозначно символам 1 – 0.
Основной единицей количества информации, воспринимаемой и обрабатываемой компьютером является Байт, объединяющий блоки данных из 8 Бит. Т.о. 1Байт = 8Бит. Байт записывается в память компьютера, считывается и обрабатывается как единое целое. Количественная совокупность Байт называется машинным словом.
Информация, обрабатываемая компьютером поступает в него уже закодированной.
Кодирование информации
Для автоматизации работы с данными, очень важно унифицировать их форму представления – для этого обычно используется прием кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Человеческие языки – это ни что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей по средствам речи. Проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельных отраслях техники науки и культуры (телеграфная азбука, система Брайля для слепых, система записи математических выражений и др.)
Своя система существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. эти знаки называют двоичными цифрами.
Лекция №4. Системы счисления
Система счисления – это способ изображения любых чисел с помощью некоторого набора символов, которые называются цифрами.
Все системы счисления делятся на два больших класса – непозиционные и позиционные.
В непозиционной системе значение цифры не зависит от места, которое она занимает в записи числа. Примером непозиционной системы счисления является римская система записи чисел.
В позиционных системах счисления вес (значение) каждой цифры изменяется от ее позиции (положения) в записи числа. Примером такой системы является наша с вами привычная десятичная система счисления.
Название системе дает количество цифр, необходимых для записи числа в данной системе.
Наиболее распространенными системами счисления являются:
- двоичная сс (две цифры 0 и 1)
- десятичная сс (десять цифр 0, 1, 2, 3, 4, 5, …9)
- восьмеричная сс (восемь цифр 0, 1, …7)
- шестнадцатеричная сс (цифры 0, 1, 2, …9 и знаки A, B, C, D, E, F)
Десятичная система счисления наиболее распространена в вычислительной практике и этим она обязана случайному обстоятельству – наличию у людей десяти пальцев на руках.
Количество различных цифр, необходимых для записи чисел в данной системе счисления называется основанием системы счисления – р.
У двоичной системы счисления основание р=2, у восьмеричной – 8=23, у шестнадцатеричной – 16=24.
Рядом с числом в скобках указывают систему счисления, в которой это число записано, т.е. А(р).
В позиционной системе счисления с некоторым основанием р любое число можно представить в виде последовательности цифр
А(р) = а(n-1) а(n-2)….а(1) а(0), а(-1) а(-2)…а(-m)
| Десятичная цифра | Эквиваленты в системах счисления | Десятичная цифра | Эквиваленты в системах счисления | ||||
| р=2 | р=8 | р=16 | р=2 | р=8 | р=16 | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 8 | 1000 | 10 | 8 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 9 | 1001 | 11 | 9 |
| 2 | 10 | 2 | 2 | 10 | 1010 | 12 | A |
| 3 | 11 | 3 | 3 | 11 | 1011 | 13 | B |
| 4 | 100 | 4 | 4 | 12 | 1100 | 14 | C |
| 5 | 101 | 5 | 5 | 13 | 1101 | 15 | D |
| 6 | 110 | 6 | 6 | 14 | 1110 | 16 | E |
| 7 | 111 | 7 | 7 | 15 | 1111 | 17 | F |
В р – ичной системе счисления любое число имеет вид:
