Информатика что это такое кратко

Что такое информатика простыми словами — что изучает, задачи и основные направления

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. У большинства представителей младшего поколения были уроки информатики в школе, колледже или институте.

Старшее поколение могло и не застать этого предмета в учебных заведениях, так как эта наука относительно молодая и как отдельное направление появилась только во второй половине XX века.

В этой статье я постараюсь простыми словами рассказать, что такое информатика, для чего она нужна и какие задачи ставятся перед ней.

Информатика — это

Информатика — это наука, которая занимается вычислением, хранением и обработкой информации. Она развивается вместе с компьютерами и сетью интернет, а потому базируется на компьютерной технике и невозможна без нее.

Слово по звучанию схоже с немецким «Informatik» и французским «Informatique» и сильно отличается от американского и британского аналогов: «computer science» и «computing science» соответственно, что переводится как «компьютерная наука».

Информатика состоит из информации (это что?) и автоматики. Наука способна оперировать информацией без человеческого вмешательства.

В наши дни информатика используется почти во всех сферах жизнедеятельности: магазинах, предприятиях, сельском хозяйстве и многих других.

У этого термина есть еще одно определение. Информатика — это специальная наука, с помощью которой информация обрабатывается в автоматическом режиме.

Несколько фактов из истории

Впервые понятие «информатика» появилось в середине прошлого века во Франции. Использовалось оно для обозначения раздела науки, отвечающего за обработку информации при помощи средств ЭВМ.

Чуть позже, в 70-х годах, термин начал использоваться в качестве синонима английского выражения «computer science», что обозначает «науку о вычислениях».

Информатика в то время стала обозначать дисциплину, которая связана с обработкой данных при помощи ЭВМ.

Сегодня информатика — это не только наука и дисциплина в школе и университете. Она стала одной из наиболее развивающихся отраслей народного хозяйства.

Основные понятия информатики

Информатика как наука держится на трех основных понятиях:

Задачи информатики

Информатика ставит перед собой серьезную задачу — поиск новых знаний при помощи ЭВМ. При этом он должен проходить в различных сферах жизнедеятельности.

Но это не единственная задача науки. Перед информатикой ставятся другие, не менее важные, цели. Вот некоторые из них:

И хотя с помощью компьютера можно решать большое количество задач, в каждом случае принцип его применения остается неизменен. Поступающие в ПК данные обрабатываются для получения нужных результатов.

Направления информатики

Информатика как наука имеет несколько направлений:

Она призвана развивать теории поиска, хранения и переработки данных, обнаружение закономерностей процессов создания и преобразования данных, их использования в разных областях человеческой деятельности и информационные технологии в целом.

Направление также изучает взаимосвязи между людьми и ЭВМ.

Вот и все, дорогие друзья! Я постарался простыми словами объяснить, что значит информатика, для каких целей необходима и на какие виды делится.

Надеюсь, что после прочтения статьи вам станет все понятно. Если нет, вы всегда можете спросить в комментариях, где я или другие читатели блога KtoNaNovenkogo.ru ответят на вопросы.

В завершение предлагаю посмотреть видео по теме:

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (7)

В школе был такой предмет, но, честно говоря, мало что о нем помню. Стояли в классе допотопные советские компьютеры, какие-то программы писали на Бейсике, но данный предмет мне казался скучным и слишком абстрактным. Теперь думаю, что надо было идти учиться на программиста, они на рынке труда пользуются стабильно большим спросом, потому и зарплаты соответствующие.

Отлично помню, каким были обучение информатике в школе, когда нужно было рисовать макет окна какой-либо программы в тетради. Жаль, что кроме теоретической базы, которая казалась совершенно бессмысленной мало что еще изучалось.

Как нам преподавали данный предмет, уж лучше бы его вообще не было. Я понимаю, если бы нас программировать учили, а то каким-то непонятным бредом занимались, зря время тратили.

Для меня программу написать было всегда пыткой. На экзамене в вузе, если бы не подруга со шпаргалкой, получила бы двойку.

Почему в век компьютеризации у нас число чиновников только растёт, по логике наоборот уменьшатся должно, ведь компьютеры и информационные базы снижают нагрузку на рабочий персонал.

А ещё эта информатика ставит новые задачи, задачи по контролю за населением, тотальному контролю.

У нас столько программистов талантливых, какие-то даже чемпионаты по программированию выигрывают, а операционку написать не могут. Как долго мы ещё будем зависеть от всяких Биллов Гейтсев?

Источник

Краткое сообщение на тему: Информатика это наука

Что за наука – информатика?
Существует три основных события в жизни человечества – переход от обычного собирательства ягод и охоты к самостоятельному выращиванию растений и приручению животных, промышленная революция с ее автоматизацией производства и информационная революция. Возглавляет последнюю именно информатика. Так что это за наука?

Что такое информатика?

Основной задачей этой науки является работа с информацией с помощью компьютерных технологий. Информатика изучает, как хранить данные, как их распространять или обрабатывать, ищет новые способы «общения» с компьютерами, разрабатывает ресурсы для понимания тех или иных процессов.
Каждому информатика знакома не понаслышке, ведь интернет – это именно ее детище. Сайты, в нем присутствующие, созданы благодаря разработанным языкам программирования. С каждым днем эта наука решает все больше и больше всевозможных задач – помогает людям запускать корабли в космос, производя тысячи вычислений в минуту, или обеспечивает простую работу банкомата, чтобы рядовой человек мог снять свою зарплату.

Разделы информатики

Существует три основных вида информатики. Они различаются своими задачами и подходом к решению различных проблем. Часто эта дисциплина тесно связана с другими базовыми точными науками, например, физикой или математикой. Последняя играет главную роль в понимании и развитии информатики.
Теоретическая составляющая науки представляет собой в основном теорию алгоритмов, которая решает вопрос, что в принципе может быть автоматизировано, как и какие для этого понадобятся ресурсы. Занимается она более абстрактными, далекими от практического применения, математическими вычислениями. Также в этот раздел входят формальные языки, теория автоматов, вычислимости и так далее.
Прикладная информатика решет более конкретные задачи. Она пытается на практике реализовать наработки теоретиков. Например, ученные этого направления разрабатывают искусственный интеллект, непосредственно сами компьютеры, с помощью которых будут обрабатываться данные, проводят анализ их эффективности, строят математические модели и прочее.
Естественная информатика решает другие задачи – она работает не с искусственным разумом или теоретическими алгоритмами, а с тем, что уже существует в природе, например, человеческий или крысиный мозг, ДНК живых организмов.
Информатика – одна из самых перспективных наук для человечества, поэтому все больше молодежи выбирает именно эту отрасль для обучения.

Источник

Информатика что это такое кратко

1. Предмет и задачи информатики.

a. теоретическая информатика,

d. искусственный интеллект,

e. информатика в природе,

f. информатика в обществе,

g. вычислительная техника,

h. информационные системы.

1. Предмет и задачи информатики

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Предмет информатики составляют следующие понятия:

· Аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

· Программное обеспечение средств вычислительной техники;

· Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

· Средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением.

Особое внимание уделяется вопросам взаимодействия, для этого вводится понятие интерфейса. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом. Существуют аппаратные, программные и аппаратно-программные интерфейсы.

Основной метод, используемый в информатике, это моделирование
информационных процессов с помощью компьютера.

Основной задачей информатики является систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами ВТ. Цель систематизации состоит в выделении, внедрении и развитии передовых, наиболее эффективных технологий, в автоматизации этапов работы с данными, а так же в методическом обеспечении новых технологических исследований.

2. Истоки и предпосылки информатики.

Всю историю развития информатики принято разбивать на два больших этапа: предысторию и историю.

В предыстории выделяют ряд этапов, характеризующих возрастанием возможностей хранения, передачи и обработки информации. Начальный этап – освоение человеком развитой устной речи. Членораздельная речь, язык стал специфическим социальным средством хранения и передачи информации. Второй этап – возникновение письменности. По сравнению с предыдущим этапом возрастают возможности хранения информации. Человек получил искусственную внешнюю память. Организация почтовых служб позволила использовать письменность как средство передачи информации. Возникновение письменности было необходимым условием начала развития наук. С этим же этапом связано возникновение понятия «натуральное число», затем той или иной системы счисления. Третий – книгопечатание. Это первая информационная технология. Воспроизведение информации было поставлено на поток, промышленную основу. Этот этап позволил увеличить возможность хранения информации, повысил доступность и точность ее воспроизведения. Четвертый этап связан с развитием точных наук (математики, физики) и начинающейся в то время научно-технической революции. Он характеризуется возникновением таких мощных средств связи, как радио, телефон и телеграф, к которым по завершению этапа добавилось телевидение, фотография, кино, методы записи информации на магнитные носители (магнитные ленты, диски).

С разработкой первых ЭВМ принято связывать возникновение информатики как науки, т.к. сам термин информатика появился на свет благодаря развитию ВТ,

Выделению информатики в отдельную науку способствовало формирование единой формы представления обрабатываемой и хранимой информации (в двоичной форме).

Поколения ЭВМ. В настоящее время можно выделить 5 поколений компьютеров.

Быстродействие 10-20 тыс операций в сек.

Появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, устройства памяти на магнитных дисках.

Быстродействие 100-500 тыс операций в сек.

В 1964 году фирма IBM объявила о создании шести моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего поколения.
Модели имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью.

Быстродействие более сотни млн операций в сек.

В информационном обществе главным ресурсом является информация. На основе владения информацией о различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность. В информационном обществе основная часть населения занята в сфере обработки информации или использует информационные и коммуникационные технологии в своей повседневной производственной деятельности. Информационные и коммуникационные технологии – это совокупность методов, устройств и производственных процессов, используемых обществом для сбора, хранения, обработки и распространения информации.

Для жизни и деятельности в информационном обществе необходимо обладать информационной культурой, т.е. знаниями и умениями в области информационных технологий, а также юридическими и этическими нормами в этой сфере.

Информационный подход к исследованию мира реализуется в рамках информатики, комплексной науки об информации и информационных процессах, аппаратных и программных средствах информатизации, информационных и коммуникационных технологиях, а также социальных аспектах программы информатизации.

В настоящее время создана информационная индустрия – производство технических средств, методов, технологий для производства информации (новых знаний) и сферы управления.

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний.

· решена проблема информационного кризиса (противоречие между информационной лавиной и информационным голодом);

· обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;

· главное – информационная экономика;

· информационная технология приобретает глобальный характер;

· формируется информационное единство всей цивилизации;

· с помощью средств информатики реализован свободный доступ каждого человека к информационным ресурсам всей цивилизации

· наиболее часто понятие ИК употребляется для характеристики широты знаний специалиста, определяются сами эти знания, которыми он должен владеть;

· ИК осмысливается как качественная интегральная характеристика личности специалиста, которому предстоит осуществлять профессиональную деятельность в XXI веке.

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ

Информация как семантическое свойство материи.

Информация и эволюция в живой и неживой природе.

Начала общей теории информации. Методы измерения информации.

Макро- и микроинформация.

Метематические и информационные модели.

Теория алгоритмов. Стохастические методы в информатике.

Вычислительный эксперимент как методология научного исследования.

Информация и знания. Семантические аспекты интеллектуальных процессов и информационных систем. Информационные системы искусственного интеллекта. Методы представления знаний.

Познание и творчество как информационные процессы.

Теория и методы разработки и проектирования информационных систем и технологий.

Обработки, отображения и передачи данных

Персональные компьютеры. Рабочие станции. Устройства ввода\вывода и отображения информации. Аудио- и видеосистемы, системы мультимедиа. Сети ЭВМ. Средства связи и компьютерные телекоммуникационные системы.

Операционные системы и среды. Системы и языки программирования. Сервисные оболочки, системы пользовательского интерфейса. Программные средства межкомпьютерной связи (системы теледоступа), вычислительные и информационные среды.

Текстовые и графические редакторы. Системы управления базами данных. Процессоры электронных таблиц. Средства моделирования объектов, процессов, систем. Информационные языки и форматы представления данных и знаний; словари; классификаторы; тезаурусы. Средства защиты информации от разрушения и несанкционированного доступа.
Издательские системы.

Системы реализации технологий автоматизации расчетов, проектирования, обработки данных (учета, планирования, управления, анализа, статистики и т. д.)

Системы искусственного интеллекта (базы знаний, экспертные системы, диагностические, обучающие и др.)

Ввода\вывода, сбора, хранения, передачи и обработки данных.

Подготовки текстовых и графических документов, технической документации.

Интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов.

Программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами).

Информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества.

Информационное общество – закономерности и проблемы становления и развития. Информационная инфраструктура общества. Проблемы информационной безопасности.

Новые возможности развития личности в информационном обществе. Проблемы демократизации в информационном обществе и пути их решения.

Информационная культура и информационная безопасность.

Теоретическая информатика — математическая дисциплина. Она использует методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.

Прикладная информатика объединяет информатику, вычислительную технику и автоматизацию.

Управлять компьютером нужно по определенному алгоритму. Точное определенное описание способа решения задачи в виде конечной последовательности действий, представленной в виде, понятном компьютеру, называют программированием. Т.о., программирование – процесс составления логически упорядоченной последовательности команд, необходимых для управления компьютером, с целью решения определенной задачи.

Основная задача этого направления — изучение информационных процессов, протекающих в биологических системах, и использование накопленных знаний для принятия оптимальных решений. А так же изучение влияния процессов информатизации на человека и его взаимоотношения с природой.

Человек живет в мире информации. Человеческое мышление можно рассматривать как процессы обработки информации в мозгу человека. В процессе общения с другими людьми человек передает и получает информацию. Процессы, связанные с хранением, получением, обработкой и передачей информации, называются информационными процессами. История человеческого общества – это, в определенном смысле, история накопления и преобразования информации.

Для решения задач поиска средств и методов автоматизации обработки данных используют особые виды устройств, большинство их которых являются электронными приборами. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенных для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер. Компьютер – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.

Информационная система (ИС) — это система, реализующая информационную модель предметной области, чаще всего — какой-либо области человеческой деятельности. ИС должна обеспечивать: получение (ввод или сбор), хранение, поиск, передачу и обработку (преобразование) информации. Информационной системой (или информационно-вычислительной системой) называют совокупность взаимосвязанных аппаратно-программных средств для автоматизации обработки информации. В информационную систему данные поступают от источника информации. Эти данные отправляются на хранение либо претерпевают в системе некоторую обработку и затем передаются потребителю.

Источник

Значение слова «информатика»

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Информатика включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и конкретные, например разработка языков программирования и протоколов передачи данных.

Темами исследований в информатике являются вопросы: что можно, а что нельзя реализовать в программах и базах данных (теория вычислимости и искусственный интеллект), каким образом можно решать специфические вычислительные и информационные задачи с максимальной эффективностью (теория сложности вычислений), в каком виде следует хранить и восстанавливать информацию специфического вида (структуры и базы данных), как программы и люди должны взаимодействовать друг с другом (пользовательский интерфейс и языки программирования и представление знаний) и т. п.

информа́тика

1. отрасль знаний, изучающая общие свойства и структуру научной информации, а также закономерности и принципы её создания, преобразования, накопления, передачи и использования в различных отраслях человеческой деятельности, в частности с помощью компьютера ◆ Несмотря на обязательную информатику в школе и на включение информационных дисциплин в учебные планы всех специальностей высшего профессионального образования, средний уровень владения информационными технологиями остается гораздо ниже достаточного. В. П. Кулагин, В. Б. Механов, «Освоение информационных технологий: предложение и спрос» (2004) // «Информационные технологии», 25 октября 2004 г. (цитата из НКРЯ)

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.

Насколько понятно значение слова конституционализм (существительное):

Источник

ИНФОРМАТИКА

ИНФОРМАТИКА – техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

В англоязычных странах применяют термин computer science – компьютерная наука.

Теоретической основой информатики является группа фундаментальных наук таких как: теория информации, теория алгоритмов, математическая логика, теория формальных языков и грамматик, комбинаторный анализ и т.д. Кроме них информатика включает такие разделы, как архитектура ЭВМ, операционные системы, теория баз данных, технология программирования и многие другие. Важным в определении информатики как науки является то, что с одной стороны, она занимается изучением устройств и принципов действия средств вычислительной техники, а с другой – систематизацией приемов и методов работы с программами, управляющими этой техникой.

Информационная технология – это совокупность конкретных технических и программных средств, с помощью которых выполняются разнообразные операции по обработке информации во всех сферах нашей жизни и деятельности. Иногда информационную технологию называют компьютерной технологией или прикладной информатикой.

Информация аналоговая и цифровая.

Термин «информация» восходит к латинскому informatio,– разъяснение, изложение, осведомленность.

Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки это делают по-разному. Например, в философии различают информацию объективную и субъективную. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

В информатике отдельно рассматривается аналоговая информация и цифровая. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном, работает с цифровой информацией.

Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств. Свет, звук, тепло – это энергетические сигналы, а вкус и запах – это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Нет двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и двух абсолютно одинаковых звуков – это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам – ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.

Музыка, когда ее слушают, несет аналоговую информацию, но если записать ее нотами, она становится цифровой.

Разница между аналоговой информацией и цифровой, прежде всего, в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая дискретна.

К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры – они работают с информацией, представленной в цифровой форме, цифровыми являются и музыкальные проигрыватели лазерных компакт дисков.

Кодирование информации.

Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации.

В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью компьютерных программ можно преобразовывать полученную информацию, например «наложить» друг на друга звуки от разных источников.

Аналогично на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми.

Единицы измерения информации. Бит. Байт.

Бит – наименьшая единица представления информации. Байт – наименьшая единица обработки и передачи информации.

Решая различные задачи, человек использует информацию об окружающем нас мире. Часто приходится слышать, что сообщение несет мало информации или, наоборот, содержит исчерпывающую информацию, при этом разные люди, получившие одно и то же сообщение (например, прочитав статью в газете), по-разному оценивают количество информации, содержащейся в нем. Это означает, что знания людей об этих событиях (явлениях) до получения сообщения были различными. Количество информации в сообщении, таким образом, зависит от того, насколько ново это сообщение для получателя. Если в результате получения сообщения достигнута полная ясность в данном вопросе (т.е. неопределенность исчезнет), говорят, что получена исчерпывающая информация. Это означает, что нет необходимости в дополнительной информации на эту тему. Напротив, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней (сообщаемые сведения или уже были известны, или не относятся к делу), значит, информации получено не было (нулевая информация).

Подбрасывание монеты и слежение за ее падением дает определенную информацию. Обе стороны монеты «равноправны», поэтому одинаково вероятно, что выпадет как одна, так и другая сторона. В таких случаях говорят, что событие несет информацию в 1 бит. Если положить в мешок два шарика разного цвета, то, вытащив вслепую один шар, мы также получим информацию о цвете шара в 1 бит.

Единица измерения информации называется бит (bit) – сокращение от английских слов binary digit, что означает двоичная цифра.

В компьютерной технике бит соответствует физическому состоянию носителя информации: намагничено – не намагничено, есть отверстие – нет отверстия. При этом одно состояние принято обозначать цифрой 0, а другое – цифрой 1. Выбор одного из двух возможных вариантов позволяет также различать логические истину и ложь. Последовательностью битов можно закодировать текст, изображение, звук или какую-либо другую информацию. Такой метод представления информации называется двоичным кодированием (binary encoding).

В информатике часто используется величина, называемая байтом (byte) и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (2 8 ). Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы:

1 Кбайт (один килобайт) = 2\up1210 байт = 1024 байта;

1 Мбайт (один мегабайт) = 2\up1210 Кбайт = 1024 Кбайта;

1 Гбайт (один гигабайт) = 2\up1210 Мбайт = 1024 Мбайта.

Например, книга содержит 100 страниц; на каждой странице – 35 строк, в каждой строке – 50 символов. Объем информации, содержащийся в книге, рассчитывается следующим образом:

Страница содержит 35 × 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

1750 × 100 = 175 000 байт.

175 000 / 1024 = 170,8984 Кбайт.

170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт.

Файл. Форматы файлов.

Файл – наименьшая единица хранения информации, содержащая последовательность байтов и имеющая уникальное имя.

Основное назначение файлов – хранить информацию. Они предназначены также для передачи данных от программы к программе и от системы к системе. Другими словами, файл – это хранилище стабильных и мобильных данных. Но, файл – это нечто большее, чем просто хранилище данных. Обычно файл имеет имя, атрибуты, время модификации и время создания.

Файловая структура представляет собой систему хранения файлов на запоминающем устройстве, например, на диске. Файлы организованы в каталоги (иногда называемые директориями или папками). Любой каталог может содержать произвольное число подкаталогов, в каждом из которых могут храниться файлы и другие каталоги.

Способ, которым данные организованы в байты, называется форматом файла.

Для того чтобы прочесть файл, например, электронной таблицы, нужно знать, каким образом байты представляют числа (формулы, текст) в каждой ячейке; чтобы прочесть файл текстового редактора, надо знать, какие байты представляют символы, а какие шрифты или поля, а также другую информацию.

Программы могут хранить данные в файле способом, выбираемым программистом. Часто предполагается, однако, что файлы будут использоваться различными программами, поэтому многие прикладные программы поддерживают некоторые наиболее распространенные форматы, так что другие программы могут понять данные в файле. Компании по производству программного обеспечения (которые хотят, чтобы их программы стали «стандартами»), часто публикуют информацию о создаваемых ими форматах, чтобы их можно было бы использовать в других приложениях.

Все файлы условно можно разделить на две части – текстовые и двоичные.

Текстовые файлы – наиболее распространенный тип данных в компьютерном мире. Для хранения каждого символа чаще всего отводится один байт, а кодирование текстовых файлов выполняется с помощью специальных таблиц, в которых каждому символу соответствует определенное число, не превышающее 255. Файл, для кодировки которого используется только 127 первых чисел, называется ASCII–файлом (сокращение от American Standard Code for Information Intercange – американский стандартный код для обмена информацией), но в таком файле не могут быть представлены буквы, отличные от латиницы (в том числе и русские). Большинство национальных алфавитов можно закодировать с помощью восьмибитной таблицы. Для русского языка наиболее популярны на данный момент три кодировки: Koi8-R, Windows-1251 и, так называемая, альтернативная (alt) кодировка.

Такие языки, как китайский, содержат значительно больше 256 символов, поэтому для кодирования каждого из них используют несколько байтов. Для экономии места зачастую применяется следующий прием: некоторые символы кодируются с помощью одного байта, в то время как для других используются два или более байтов. Одной из попыток обобщения такого подхода является стандарт Unicode, в котором для кодирования символов используется диапазон чисел от нуля до 65 536. Такой широкий диапазон позволяет представлять в численном виде символы языка любого уголка планеты.

Но чисто текстовые файлы встречаются все реже. Документы часто содержат рисунки и диаграммы, используются различные шрифты. В результате появляются форматы, представляющие собой различные комбинации текстовых, графических и других форм данных.

Двоичные файлы, в отличие от текстовых, не так просто просмотреть, и в них, обычно, нет знакомых слов – лишь множество непонятных символов. Эти файлы не предназначены непосредственно для чтения человеком. Примерами двоичных файлов являются исполняемые программы и файлы с графическими изображениями.

Примеры двоичного кодирования информации.

Среди всего разнообразия информации, обрабатываемой на компьютере, значительную часть составляют числовая, текстовая, графическая и аудиоинформация. Познакомимся с некоторыми способами кодирования этих типов информации в ЭВМ.

Кодирование чисел.

Есть два основных формата представления чисел в памяти компьютера. Один из них используется для кодирования целых чисел, второй (так называемое представление числа в формате с плавающей точкой) используется для задания некоторого подмножества действительных чисел.

Множество целых чисел, представимых в памяти ЭВМ, ограничено. Диапазон значений зависит от размера области памяти, используемой для размещения чисел. В k-разрядной ячейке может храниться 2 k различных значений целых чисел.

Чтобы получить внутреннее представление целого положительного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове, нужно:

1) перевести число N в двоичную систему счисления;

2) полученный результат дополнить слева незначащими нулями до k разрядов.

Например, для получения внутреннего представления целого числа 1607 в 2-х байтовой ячейке число переводится в двоичную систему: 1607₁₀ = 11001000111₂. Внутреннее представление этого числа в ячейке имеет вид: 0000 0110 0100 0111.

Для записи внутреннего представления целого отрицательного числа (–N) нужно:

1) получить внутреннее представление положительного числа N;

2) получить обратный код этого числа, заменяя 0 на 1 и 1 на 0;

3) полученному числу прибавить 1 к полученному числу.

Внутреннее представление целого отрицательного числа –1607. С использованием результата предыдущего примера и записывается внутреннее представление положительного числа 1607: 0000 0110 0100 0111. Обратный код получается инвертированием: 1111 1001 1011 1000. Добавляется единица: 1111 1001 1011 1001 – это и есть внутреннее двоичное представление числа –1607.

Представление числа в форме с плавающей точкой неоднозначно. Например, справедливы следующие равенства:

Чаще всего в ЭВМ используют нормализованное представление числа в форме с плавающей точкой. Мантисса в таком представлении должна удовлетворять условию:

0,1_p Ј m 8 = 256. Но 8 бит составляют один байт, следовательно, двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ.

Все символы такого алфавита пронумерованы от 0 до 255, а каждому номеру соответствует 8-разрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код является порядковым номером символа в двоичной системе счисления.

Для разных типов ЭВМ и операционных систем используются различные таблицы кодировки, отличающиеся порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Международным стандартом на персональных компьютерах является уже упоминавшаяся таблица кодировки ASCII.

Принцип последовательного кодирования алфавита заключается в том, что в кодовой таблице ASCII латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений.

Стандартными в этой таблице являются только первые 128 символов, т. е. символы с номерами от нуля (двоичный код 00000000) до 127 (01111111). Сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов, начиная со 128 (двоичный код 10000000) и кончая 255 (11111111), используются для кодировки букв национальных алфавитов, символов псевдографики и научных символов.

Кодирование графической информации.

В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части – растровую и векторную графику.

Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете.

Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится – не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 – белый, 0 – черный.

Пиксел на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксел недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксел, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 – черный, 10 – зеленый, 01 – красный, 11 – коричневый.

На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов – красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций:

Разумеется, если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, порождающих разнообразные оттенки, увеличивается. Количество различных цветов – К и количество битов для их кодировки – N связаны между собой простой формулой: 2 N = К.

В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения – линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста – располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются независимо от других слоев. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т.д.) Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.

Объекты векторного изображения, в отличие от растровой графики, могут изменять свои размеры без потери качества (при увеличении растрового изображения увеличивается зернистость).

Кодирование звука.

Из физики известно, что звук – это колебания воздуха. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), то видно плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой – аналоговый – сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел.

Делается это, например, так – измеряется напряжение через равные промежутки времени и полученные значения записываются в память компьютера. Этот процесс называется дискретизацией (или оцифровкой), а устройство, выполняющее его – аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно сделать обратное преобразование (для этого служит цифро-аналоговый преобразователь – ЦАП), а затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал.

Чем выше частота дискретизации и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук, но при этом увеличивается и размер звукового файла. Поэтому в зависимости от характера звука, требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения.

Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.

Издавна используется довольно компактный способ представления музыки – нотная запись. В ней специальными символами указывается, какой высоты звук, на каком инструменте и как сыграть. Фактически, ее можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI.

Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии.

Есть и другие, чисто компьютерные, форматы записи музыки. Среди них – формат MP3, позволяющий с очень большим качеством и степенью сжатия кодировать музыку, при этом вместо 18–20 музыкальных композиций на стандартном компакт-диске (CDROM) помещается около 200. Одна песня занимает, примерно, 3,5 Mb, что позволяет пользователям сети Интернет легко обмениваться музыкальными композициями.

Компьютер – универсальная информационная машина.

Одно из основных назначений компьютера – обработка и хранение информации. С появлением ЭВМ стало возможным оперировать немыслимыми ранее объемами информации. В электронную форму переводят библиотеки, содержащие научную и художественную литературы. Старые фото- и кино-архивы обретают новую жизнь в цифровой форме.

Источник