Ильин А.А., Евсюков В.В., Ильин Р.А. Информатика

Подождите немного. Документ загружается.

Национальный открытый университет России

А.А. Ильин, В.В. Евсюков, Р.А. Ильин

ИНФОРМАТИКА

Учебное пособие

Допущено

Учебно-методическим объединением по образованию

в области прикладной информатики

Москва – 2005

ББК 32.97я73

УДК 681.3

И46

Рецензенты:

Кафедра прикладной информатики Среднерусского университета

(Института управления и бизнеса), заведующий кафедрой, кандидат

экономических наук, доцент П.Н. Мишин

В.Д. Киселев, доктор технических наук, профессор, заслуженный

деятель науки РФ, председатель Тульского регионального отделения

Академии информатизации образования

Ильин А.А., Евсюков В.В., Ильин Р

.А. Информатика: Учеб. пособ. 2005. –

376с.

Учебное пособие подготовлено по плану работы Национального

открытого университета России сотрудниками кафедры прикладной

информатики Среднерусского университета (Тульского филиала

института управления и бизнеса) доктором технических наук,

профессором А.А. Ильиным и кандидатами технических наук, доцентами

В.В. Евсюковым и Р.А. Ильиным.

В пособии рассмотрены

базовые разделы информатики: основные

понятия и задачи информатики, особенности процессов сбора, передачи,

обработки и накопления информации; технические средства реализации

информационных процессов; особенности операционных систем и

профессиональных пакетов прикладных программ, инструментальные

средства программирования и проектирования, вопросы алгоритмизации

и языки программирования высокого уровня, организация баз данных,

особенности разработки прикладного программного обеспечения,

организация локальных

и глобальных компьютерных сетей, методы

защиты информации.

Для студентов вузов экономических специальностей (060400 –

Финансы и кредит, 060500 – Бухгалтерский учет, анализ и аудит, 060800 –

Экономика и управление предприятием, 061000 – Государственное и

муниципальное управление, 061100 – Менеджмент организации,061500 –

Маркетинг), 351400 – Прикладная информатика а также для широкого

круга пользователей персональных компьютеров.

ISBN 5-98204-012-6

бизнеса)

–

ВВЕДЕНИЕ

Умелое применение персональных компьютеров, средств коммуникаций,

профессиональных пакетов прикладных программ, различного рода

интеллектуальных информационных технологий стало необходимым условием

успешного выполнения функциональных обязанностей специалистами

экономического профиля. Процессы информатизации общества обусловили

дополнительное изучение дисциплин, формирующих у студентов

экономического профиля необходимые знания в области информатики и

компьютеризации управленческих процессов.

Данное учебное пособие подготовлено в

соответствии с требованиями

Государственных стандартов по дисциплине “Информатика” для

экономических специальностей вузов. При подготовке учебного пособия

принималась во внимание необходимость изложения материала в доступной

форме с раскрытием сущности рассматриваемых понятий и процессов,

специфичных для студентов экономических специальностей.

Материал учебного пособия включает базовые сведения, отражающие

основные понятия информатики: особенности процессов сбора,

передачи,

обработки и накопления информации; структуру баз данных и баз знаний;

особенности архитектуры современных компьютеров и входящих в их состав

внешних устройств; критерии выбора компьютеров и программного

обеспечения; особенности построения локальных и глобальных компьютерных

сетей; использование системного программного обеспечения,

профессиональных пакетов прикладных программ, инструментальных средств

программирования и проектирования; подходы к разработке

прикладного

программного обеспечения; особенности создания автоматизированных

рабочих мест специалистов; комплекс мер по обеспечению информационной

безопасности. При подготовке учебного пособия не ставилась задача

изложения систематизированных сведений, необходимых для овладения

навыками применения конкретных профессиональных пакетов программ,

поскольку для этого предназначены соответствующие специализированные

руководства. Основное внимание при рассмотрении профессиональных

пакетов программ уделено анализу

их функциональных возможностей и

потенциальных областей применения в сфере экономики.

–

1. ПОНЯТИЕ ИНФОРМАЦИИ. ОБЩАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССОВ СБОРА,

ПЕРЕДАЧИ, ОБРАБОТКИ И НАКОПЛЕНИЯ

ИНФОРМАЦИИ

1.1. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИЯ

Информатика определяется как область науки, изучающая структуру и

свойства научной информации, а также процессы, связанные с ее сбором,

хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и

использованием в различных сферах деятельности.

Термин “информатика” (informatique) возник в 60-х годах во Франции для

определения области исследований, связанных с автоматизацией обработки

информации с помощью электронных вычислительных

машин (ЭВМ).

Основным направлением информатики считались вопросы, связанные с

автоматизацией процессов обработки информации. По мере развития

компьютерной техники и увеличения ее возможностей происходило

становление многих научных дисциплин. Средства вычислительной техники

(СВТ) и связи служили как объектами исследований, так и инструментами

проводимых исследований.

В 1983 г. в структуре Академии наук СССР было

создано отделение

“Информатика, вычислительная техника и автоматизация”. В постановлении об

организации этого отделения информатика определялась как комплексная

научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки,

проектирования, создания, оценки функционирования основанных на ЭВМ

систем переработки информации, их применения и воздействия на различные

области социальной практики.

Данное определение информатики позволяет выделить несколько

ее

характерных особенностей, соответствующих началу 80-х годов:

• комплексный подход к исследованиям в области применения ЭВМ в

системах обработки информации, затрагивающий все этапы, начиная с

разработки теоретических аспектов до анализа функционирования реальных

систем;

• акцентирование внимания на исключительной роли ЭВМ в вопросах

автоматизации обработки информации;

• определение информатики не только как

научной дисциплины, но

одновременно и как инженерной дисциплины, решающей вопросы разработки

алгоритмических, технических и программных средств для непосредственной

реализации процессов автоматизации обработки информации;

–

• важность научных и инженерных разработок в области информатики

для автоматизации обработки информации в различных сферах деятельности

людей.

В настоящее время существует целый ряд существенно отличающихся

определений информатики. Это связано с широтой области исследований, с

многогранностью возможностей информатики и используемых средств и

методов. Это объясняется и тем, что за последние десятилетия

сформировались

многие научные дисциплины, в которых с большей глубиной рассматривались

отдельные вопросы, изначально входившие в сферу интересов информатики.

Для многих специалистов и пользователей ЭВМ наиболее важной

составляющей информатики являются ее прикладные возможности,

позволяющие комплексно решать весь спектр вопросов, связанных с

реализацией современных информационных технологий в конкретных

предметных областях.

Изначально информатика

изучала научную информацию и способы ее

структуризации, систематизации, хранения и распространения. Развитие СВТ

позволило автоматизировать в той или иной степени конкретные операции по

сбору и обработке информации. Соответственно создавался

специализированный математический инструментарий, позволяющий

описывать, анализировать, систематизировать различные фазы

информационных процессов. Так возник аппарат информационного

моделирования, который позволил более целенаправленно использовать

средства

вычислительной техники и связи. В 80-х годах прошедшего столетия

различные фазы преобразования информации стали рассматриваться как

единый информационный процесс, ориентированный на удовлетворение

информационных потребностей человечества. Стало возможным утверждать,

что информатика вышла на глобальный уровень; человечество осознало

информацию как ресурс развития общества, а информатику – как науку,

ориентированную на обеспечение эффективного использования

этого ресурса.

С информатикой стали связывать решение принципиально новых проблем:

создание информационной модели мира, переход к электронному

документообороту, предоставление необходимых информационных ресурсов

каждому члену общества, расширение творческого аспекта деятельности

человека и др.

В последние годы при определении содержания понятия информатики

целесообразно выделять два аспекта, конкретизирующих сферу ее интересов:

• информатику, как

научную дисциплину;

• информатику, как прикладную инженерную дисциплину.

Как научная дисциплина, информатика занимается разработкой

методологии создания информационного обеспечения процессов управления

любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. В

–

информатике целью фундаментальных исследований в информатике является

получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление

общих закономерностей их построения и функционирования. С этой точки

зрения информатику можно рассматривать как научную дисциплину,

объединяющую результаты исследований многих специализированных

дисциплинах (теории связи, теории информации, теории автоматов, теории

распознавания образов и др.). Абстрагируясь от деталей

описания

разнообразных процессов, информатика концентрирует внимание на общих,

методологических аспектах исследования информационных процессов любой

природы.

Как прикладная дисциплина, информатика ориентируется на создание

информационных моделей взаимодействий объектов в различных сферах

человеческой деятельности и разработку информационных технологий и

систем, учитывающих специфику конкретных предметных областей.

Среди множества новых, появившихся в конце 20-го столетия

специальностей, явившихся отражением процессов информатизации общества,

подготовку по которым осуществляют высшие учебные заведения в различных

странах мира, присутствуют, в частности, экономическая информатика,

прикладная информатика, информатика социального страхования и

окружающей среды и др.

В настоящее время информатике свойственен многоаспектный характер;

ей присущи глобальность и конкретность применения, для нее характерны

методы формализации и

физической реализации.

Наиболее часто понятие информатики определяется как наука,

изучающая общие свойства информации, а также методы, процессы,

технические и программные средства для ее автоматизированной обработки.

В последние годы информатика трактуется более широко как наука об

описании, осмыслении, интерпретации, представлении, формализации и

применении знаний с помощью средств вычислительной техники для поиска

формирования нового знания во всех областях деятельности человека.

Энциклопедический словарь определяет информацию (от латинского

слова information – разъяснение, осведомление, изложение) с учетом

временного фактора. Изначально она трактуется как сведения, передаваемые

людьми устным, письменным или другим способом с помощью условных

сигналов, технических средств и др. С середины 20–х годов информация

определяется как общенаучное

понятие, включающее обмен сведениями между

людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в

животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от

организма к организму.

В повседневной жизни информация обычно ассоциируется с

содержанием газет, книг, журналов и передаваемых по радио и телевидению

–

сообщений, а также со знаниями, получаемыми при непосредственном общении

людей. Поэтому различные люди используют различающиеся понятия

информации. В широком смысле информация – это сведения об объектах и

явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые

уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний. В

философском смысле информация есть отражение реального мира

; это

сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте.

Таким образом, понятие информации связывается с конкретным объектом,

свойства которого она отражает.

Наряду с информацией широко используют понятие данные. На

интуитивном уровне многие люди разделяют мнение, что в сборнике

статистических данных по экономике того или иного государства хранятся

именно

данные, а в известном фильме со Штирлицем во многих эпизодах

приводится именно информация к размышлению. В общем смысле данные

могут рассматриваться как зафиксированные значения признаков объекта,

которые в текущий момент не используются, а только хранятся. В случае их

использования для уменьшения степени неопределенности о чем–либо, данные

фактически приобретают статус информации

. Таким образом, справедливо

утверждение, что информация – это используемые данные. В этом

определении четко разграничивается статичность данных и динамизм

информации. В процессе движения и изменения своего состояния объекты

материального мира обмениваются энергией, при этом во многих случаях

осуществляется ее переход из одной формы в другую. При этом в процессе

энергообмена возникают

сигналы, отображающие этот процесс. При

взаимодействии сигналов с физическими объектами в последних возникают

кратковременные изменения свойств, соответствующих процессу

распространения сигналов. Данные представляют собой зарегистрированные

сигналы.

По существу информация может быть отнесена к абстрактным понятиям,

аналогичным математическим. Однако, с другой стороны, ряд особенностей

информации приближает ее к материальному миру. Как и другие

объекты

реального мира, информацию можно получить, передать, изменить. При этом

есть и существенные особенности, отличающие информацию от реального

мира. Так, при передаче информации из одной системы в другую количество

информации в отдающей системе не уменьшается, а в принимающей системе,

как правило, увеличивается. Кроме того, отсутствует последовательная связь

между типом носителя,

используемого для передачи информации, и самой

передаваемой информацией, так как возможна ее передача по различным

физическим средам с помощью различных физических сигналов.

Любой обмен информации между отправителем и получателем

предполагает использование носителя информации и канала связи.

–

При оценивании информации внимание акцентируется на таких ее

аспектах, как синтаксический, семантический и прагматический.

Синтаксический аспект связан со способом представления информации,

отражающим ее формальные структурные характеристики. При этом

совершенно не затрагивается ее смысловое содержание. На синтаксическом

уровне рассматриваются формы представления информации для ее передачи и

хранения, учитывающие тип носителя и способ

представления информации,

скорость передачи и обработки, особенности кодирования информации

(точность преобразования, надежность и др.). Фактически из–за отделения

смысловой стороны на синтаксическом уровне информация заменяется

данными. Обычно информацию, подготовленную для передачи, называют

сообщением. Оно может быть представлено в виде совокупности знаков и

символов, преобразовано в электрический или оптический сигнал (в

последовательность сигналов соответствующей физической природы).

Синтаксический аспект определяет различные формы представления

информации в зависимости от ее состояния, например, для информационной

базы характерны состояния хранения информации, обновление, поиск,

передача.

На синтаксическом уровне для определения количества информации I

используется понятие энтропии системы, характеризующее степень

неопределенности ее состояния.

Для системы с дискретными состояниями (это

характерно для

экономических систем) в соответствии с формулой Шеннона энтропия

определяется как

H (α) = - ∑ P

log

, где N – общее число возможных состояний, в

которых может находиться система, P

– вероятность нахождения системы в i –

ом состоянии. При этом выполняются соотношения ∑P

=1, P

≤1.

Логарифмическая мера информации используется для представления

изменяющихся в широком диапазоне параметров систем как более удобная для

восприятия человеком, привыкшим к линейным сравнениям с принятыми

эталонами. Знак минус поставлен в выражении только для того, чтобы, в

конечном счете, значение энтропии было положительным, поскольку P

≤ 1 и

логарифм в этом случае имеет отрицательное значение. При равновероятном

состоянии системы, т.е. при P

= 1/N, ее энтропия равна 1. Максимальное

значение энтропия принимает в ситуации, когда все вероятности P

одинаковы.

Энтропия обращается в нуль только тогда, когда вероятность одного события

равна единице, т.е. P

=1, а остальные вероятности равны нулю. Другими

словами, H=0 только в случае полной определенности состояния системы.

До настоящего времени семантический подход является трудно

формулируемым. Для измерения смыслового содержания информации, т.е.

количества информации на семантическом уровне наибольшее распространение

–

получила тезаурусная мера. Общие идеи тезаурусного подхода были

сформулированы еще основоположником кибернетики Н. Винером, указавшим,

что для понимания и использования информации ее получатель должен

обладать определенным запасом знаний.

Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает

пользователь или система.

Считается, что в зависимости от соотношений между смысловым

содержанием информации в сообщении S и тезаурусом

пользователя Sp

изменяется и количество семантической информации Ic, воспринимаемой

пользователем и включаемой им в свой тезаурус. Следует отметить, что из

одного и того же сообщения пользователи с различными тезаурусами могут

получать неодинаковое количество информации. Существуют два крайних

состояния, в которых количество семантической информации равно нулю, т.е.

Ic = 0. Если индивидуальный тезаурус получателя близок

к нулю, т.е. Sp≈0, то в

этом случае пользователь не воспринимает поступающую информацию,

поскольку он ее просто не может воспринять (например, в раннем детстве). С

другой стороны, если пользователь имеет большой тезаурус, то в принятом

сообщении для него практически все будет известно и, соответственно, оно ему

не нужно. Между

этими крайними состояниями тезауруса существует

некоторое оптимальное значение Sp opt, при котором количество информации

Ic, извлекаемое из принимаемого сообщения, становится максимальным. Общая

зависимость количества информации Ic от состояния индивидуального

тезауруса пользователя Sp приведена на рисунке 1.1.

Тезаурусный подход подтверждает тезис о том, что информация обладает

свойством относительности, и количество семантической информации в

принимаемом пользователем сообщении является

величиной относительной.

Рис.1.1. Зависимость Ic = f(Sp)

При передаче информации пользователю необходимо стремиться к

согласованию значений S и Sp.

Прагматический подход акцентирует внимание на полезности

информации (ее ценности) для достижения пользователем поставленной цели.

–

Во многом он соответствует известной истине, что результат зависит от точки

зрения. Прагматическая мера, как и семантическая, является величиной

относительной, обусловленной особенностями использования информации в

конкретных условиях. Ценность информации целесообразно измерять в тех же

самых единицах, в которых измеряется целевая функция, например в единицах,

в которых оценивается критерий оптимизации, используемый в

основе

проектирования или эксплуатации той или иной системы. Так, если Q(λ) и

Q(λ/β) – ожидаемые экономические эффекты от функционирования системы,

соответственно, априорный (планируемый изначально) и полученный с учетом

поступления сообщения β, то ценность информационного сообщения β для

системы управления λ можно определить в виде приращения экономического

эффекта

Ip (λ) = Q (λ/

β) – Q (λ).

Оценивая количество информации в прагматическом и семантическом

аспектах, следует помнить о зависимости информации от времени, так как,

особенно при управлении экономическими объектами и процессами, важно

использовать информацию в момент ее наибольшей ценности, поскольку ее

ценность во времени падает.

Эффективность использования информации определяется рядом ее

свойств:

• адекватностью, определяемой уровнем

соответствия создаваемого с ее

помощью образа реальному объекту, процессу и др.;

• репрезентативностью, характеризуемой правильностью ее отбора и

формирования для обеспечения адекватности отражения свойств объекта;

• содержательностью, отражающей семантический аспект получаемой

информации;

• достаточностью (полнотой), означающей, что информация содержит

минимальный, но достаточный для принятия правильного решения набор

сведений;

• актуальностью

, учитывающей степень сохранения ценности

информации с течением времени с момента ее возникновения;

• своевременностью, акцентирующей внимание на ее получение к

моменту необходимости принятия решения;

• достоверностью, характеризующей способность отражать свойства

объектов с необходимой точностью и др.

При описании видов информации традиционно используют пять

признаков, позволяющих конкретизировать ее особенности:

• по

месту возникновения информации: входная информация –

поступает в фирму или в ее конкретные подразделения; выходная – поступает

из одной фирмы в другую или из одного подразделения в другое; внутренняя –

формируется внутри объекта; внешняя – формируется за пределами объекта;