Информатика ғылым және техниканың бірлестігі. Қазіргі информатика құрылымы. Ғылым жүйесіндегі информатиканың орны. Ақпарат, оның түрлері мен қасиеттері. Ақпараттың бейнеленуінің әртүрлі деңгейлері. Мәліметтерді тасушылар. Мәліметтермен операциялар
Информатика – ақпаратпен жұмыс істеу заңдылықтары, есептеуіш техниканың құралдарымен ақпаратты түрлендіру, сақтау және жіберу туралы, сонымен қатар есептеуіш техниканың құралдарының жұмыс істеу қағидалары мен оларды басқару әдістері туралы ғылым және оқу пәні.
«Информатика» оқу пәні ретінде өзінің қалыптасу деңгейінде: компьютерлік технология өзгерген сайын оны меңгерудің жолдары да өзгеруде. Информатиканың зерттейтін объектілері:
- Ақпарат;
- Ақпараттық қорлар;
Зерттейтін мәселесі — ақпаратты өңдеудің әдістері, технологиясы және құралдары.
Информатиканың анықтамасынан оның технологияға өте жақын екендігін байқалады, сондықтан оны ақпараттық технология деп те атайды.
Информатика пәні келесі ұғымдарды қамтиды:
- Есептеуіш техника құралдарының аппараттық жабдықтамасы (Hardware);
- Есептеуіш техника құралдарының бағдарламалық жабдықтамасы (Software);
- Аппараттық және бағдарламалық құралдардың өзара іс-әрекеттері (байланыстары);
- Адамның аппараттық және бағдарламалық құралдармен іс-әрекеттері (байланыстары);
Бұл тізімнен информатикада өзара әректтесу (байланыс жасау) мәселесіне көп көңіл бөлінетіндігі байқалады. Ол үшін тіпті арнайы ұғым енгізілген – интерфейс. Адамның аппараттық және бағдарламалық құралдармен байланыс жасау құралдары мен әдістері пайдаланушының интерфейсі деп аталады. Сәйкесінше аппараттық интерфейс, бағдарламалық интерфейс және аппаратты-бағдарламалық интерфейстер болады.
Информатиканың негізгі мәселесі есептеу техникасының аппараттық және бағдарламалық құралдармен жұмыс істеу тәсілдері мен әдістерін бір жүйеге келтіру. Жүйеге келтіру мақсаты қазіргі кездегі тиімді технологияны бөліп алу, енгізу және дамыту; деректермен жұмыс істеуді автоматтандыру; жаңа технологиялық зерттеулерді әдістемелік жабдықтандыру.
- Информатика – практикалық ғылым. Оның жетістіктері іс жүзінде дәлелденулері қажет. Яғни ол тиімділікті жоғарылататын болса ғана қабылданылуы керек. Информатикада барлығы да тиімділікке қатаң бағытталған. Қайсыбір амалды орындау информатика үшін маңызды, бірақ негізгі емес. Негізгі болып сол амалды қалайша тиімді ету мәселесі саналады.
Информатика сөзі 1пfоrmаtiоп (ақпарат) и Аиtотаtiqие (автоматика) сөздерінің тіркесінен пайда болған француздың 1пfоrтаtiqие сөзінен шыққан, яғни ақпаратты автоматты түрде өңдейтін ғылым деген мағнаны білдіреді. Франциядан басқа информатика термині Шығыс Европа елдерінде қолданылады. Ал, АҚШ және Батыс Европа елдерінің көпшілігенде – Computer Science (есептеуіш техника құралдары туралы ғылым) термині қолданылады.
Информатиканың құрылымы
Қазіргі кездегі информатиканың құраушы бөліктерін қарастырайық. Бұл бөліктердің әрқайсысын жеке ғылыми пән ретінде қарастыруға болады, олардың байланыстары классикалық математикадағы алгебра, геометрия және математикалық анализдің араларындағы байланыс сияқты – олардың бәрі жеке пән болғандарымен, бір ғылымның бөліктері болып табылады.
Теориялық информатика — информатиканың математикалық бөлімдерін қамтитын бөлігі.Ол математикалық логикаға сүйене отырып, алгоритмдер және автоматтар теориясы, ақпарат теориясы және кодтау теориясы, формалды тілдер және грамматикалар теориясы, амалдарды зерттеу және т.б. қамтиды. Информатиканың бұл бөлімі ақпаратты өңдеу үдерісін жалпы зерттеу үшін математикалық әдістерді қолданады
Есептеуіш техника – есептеуіш жүйелер құрудың жалпы қағидаларын анықтайтын бөлім. Бұл бөлім есептеуіш (компьютерлік) жүйелердің архитектурасы турасын анықтайды. Мысалы, бірінші буындағы компьютерлердің неймондық архитектурасы, ЭЕМ-нің жоғарғы буындағы шиналық архитектурасы, ақпаратты паралель (көппроцессорлы) өңдеу архитектурасы.
Бағдарламалау – бағдарламалық жабдықтамалар жүйесін қалыптастырумен байланысты істер.
Ақпараттық жүйелер – әр түрлі күрделі жүйелерде ақпарат ағындарын талдау, оларды оптималдау, құрылымдау, ақпаратты сақтау мен іздеу қағидлары мәселесімен байланысты бөлім. Ақпараттық-анықтама жүйелері, ақпараттық-іздестіру жүйелері, ақпаратты сақтаудың және іздестірудің глобалды жүйелері (Internet-ті қоса).
Жасанды интеллект – психология, физиология, лингвистика және де басқа ғылымдардың қиылысуында жататын күрделі мәселелерді шешетін бөлім.
Информатиканың негiзгi бағыттарын көрсетуге болады:
- Есептеу жүйелерiнiң архитектурасы (деректердi автоматты түрде өңдеу жүйелерiн құру тәсiлдерi мен әдiстерi):
- Есептеу жүйелерiнiң интерфейсi (аппараттық және бағдарламалық құралдарды басқару тәсiлдерi мен әдiстерi)
- Бағдарламалау (компьютерлiк бағдарламаларды жасау құралдары, тәсiлдерi және әдiстерi);
- Деректердi түрлендiру (деректер құрылымдарын түрлендiру тәсiлдерi және әдiстерi);
- Ақпаратты қорғау (деректердi қорғау құралдарын жасау әдiстерiн құру)
- Автоматтандыру (бағдарламалы-аппараттық құралдардың адам қатысуынсыз жұмыс iстеуi);
- Стандарттандыру (аппараттық және бағдарламалық құралдардың, сонымен қатар әр түрлi есептеу жүйелерiнiң типтерiне жататын деректердiң формалары арасындағы үйлесiмдiлiктi қамтамасыз ету).
Информатиканың ғылымдар жүйесіндегі орны
Информатика ғылымының дәстүрлі қалыптасқан ғылымдар (техникалық, табиғи, гуманитарлық және т.б.) жүйесіндегі орнын қарастырайық. Ол информатиканың жалпы білім беру курсынының басқа оқу пәндері қатарындағы орнын анықтауға мүмкіндік береді.
А.П.Ершовтың айтқанындай, информатика — «фундаменталды табиғи ғылым». Академик Б.Н.Наумов информатиканы «ақпараттың жалпы қасиеттерін, оны өңдеу үдерістерін, әдістерін және құралдарын зерттейтін табиғи ғылым» деп айтқан.
Фундаменталды ғылымға негізгі ұғымдары жалпы ғылыми негізде қарастырылатын, көптеген басқа ғылымдар мен қызмет түрлерінде қолданылатын ғылым жатады. Мысалы, математика мен философияның фундаменталдылығы туралы еш күмән жоқ. Осы қатарға информатика да жатады, себебі «ақпарат», «ақпараты өңдеу үдерісі» ұғымдары күмәнсіз жалпы ғылыми мәнге ие.
Физика, химия, биология және басқа табиғи ғылымдар біздің санамыздан тәуелсіз болатын әлемнің объективті мәндерімен байланысты. Информатиканы осы қатарға жатқызу алуан түрлі жүйелерде (жасанды, биологиялық, қоғамдық) ақпаратты өңдеу заңдарының бірлігін көрсетеді.
Сурет 1 — Информатиканың ғылымның жүйесіндегі орны
Дегенмен, көптеген ғалымдар информатика тағы да басқа ғылымдар тобына техникалық және гуманитарлық (немесе қоғамдық) тән қасиеттерге ие деп тұжырымдайды.
Информатика ғылым мен технологияның бірлігі ретінде
Информатика – тек қана «таза ғылым» емес. Оның ерекшелігі – адамның барлық қызмет саласын: өндіріс, басқару, ғылым, білім, жобалау, сауда, қаржы сферасы, медицина және де басқаларда кеңінен қолданылады. Осылардың ішінде, мүмкін ең маңыздысы – ақпараттық технологияның негізінде әлеуметтік басқаруды жетілдіру.
Ғылым ретінде информатика ақпараттық үдерістерге тән жалпы заңдылықтарды зерттейді. Ақпарат жаңа тасушылар, байланыс арналары, кодтау тәсілдері, ақпаратты визуалды бейнелеу және де тағы басқалар жасап шығарылғанда осы ақпараттың нақты табиғатының мәні ешқандай әсер етпейді. Деректер базасын басқару жүйесін (ДББЖ) құрушыға көптеген қолданушылар осы базаға қандай деректер енгізетіндігі емес, деректерді ұйымдастыру мен іздестірудің жалпы қағидалары маңызды. Осы жалпы заңдылықтар ғылым ретіндегі информатиканың негізі.
Информатиканың қолданудың объектісі болып санқилы ғылым мен практикалық қызмет салалары саналады. Олар үшін информатика “жаңа ақпараттық технология” деп аталатын ең жаңа технологиялардың үздіксіз шығу көзі болып табылады. Саналуан ақпараттық технологиялардың жалпы ортақ қасиеттері бола тұрса да, өзара айырмашылықтары да айтарлықтай. Ақпараттық технологиялардың дәстүрлі болып кеткен қысқартуларын пайдаланып, ең көбірек қолданылатын түрлерін келтірейік:
АСУ (БАЖ) – басқарудың автоматтандырылған жүйелері (автоматизированные системы управления); Мысалы, білімде АСУ-ВУЗ қолданылады..
АСУТП (ТПБАЖ) – Технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелері (автоматизированные системы управления технологическими процессами). Мысалы, мұндай жүйе сандық бағдарламалық басқарумен жұмыс істейтін қондырғының жұмысын басқарады, ғарыштық аппараттарды іске қосу процесін басқарады және т.б
АСНИ (ҒЗАЖ) – ғылыми зерттеулердің автоматтандырылған жүйелері (автоматизированная система научных исследований);
АОС (АОЖ) — автоматтандырылған оқыту жүйелері (автоматизированная обучающая система);
САПР (ЖАЖ) – автоматты жобалау жүйесі (система автоматизированного проектирования).
Ақпарат, оның түрлері мен қасиеттері.
Ақпарат — қоршаған ортадағы құбылыстар мен объектілер, олардың параметрлері, қасиеттері мен қалып күйлері туралы өмір сүру немес жұмыс барысында ақпараттық жүйелер (тірі организмдер, басқару машиналары ) қабылдайтын мәліметтер.
Әр түрлі қабылдаушының алдыңғы біліміне, түсінігіне, қызығушылығына байланысты бірдей ақпарат көлемі (мақала, хат, телеграмма, сұлба, хабарлама) әр түрлі болуы мүмкін
Ақпарат — мәліметтің сипаттамасы емес, мәлімет пен оны қабылдаушы арасындағы қатынас. Тұтынушысы болмаса, ақпарат туралы айту қажет емес.
Ақпаратпен техникалық құрылғыда автоматты жұмыс кезінде ақпараттың мазмұны емес, ондағы символдар саны туралы айтылады.
|
Ақпаратты компьютерде өңдеуде ақпарат деп мағынасы бар және компьютерге түсінікті түрде бейнеленген символдық белгілеулердің (әріп, цифра, кодталған графикалық бейнелер мен дыбыстар) тізбегі туралы сөз болады. |
Ақпараттың түрлері:
— мәтін, сурет, сызба, фотобейне,
— жарықтық және дыбыстық сигналдар, радиотолқындары, электр және нерв импульстары, магниттiк жазба сигналдары,
— қимылдар, мимика, иіс және дәм,
— ағзаның белгілері мен қасиеттері тұқым арқылы берілетін хромосомдар.
Ақпараттық қасиеттері тұрғысынан қарастырылатын материалдық немесе материалдық емес заттар, үдерістер, құбылыстар ақпараттық объектілер деп аталады.
Ақпараттың қасиеттері:
- Дәлдiгi — iстiң ақиқаттық жағдайын толық ашу керек.
- Толықтығы — ақпаратты түсiнуге және белгiлi бiр шешiм қабылдауға жеткiлiктi болуы керек.
- Бағалылығы – ақпаратты пайдалана отырып, қандай мәселелер шеше аламыз.
- Түсiнiктiлiгi — ақпараттың пайдаланушыға түсiнiктi тiлде жазылуы.
- Объективтілігі және субъективтілігі.
Мысалы, фотодағы табиғаттың суреті не құбылысы бізге объективті ақпарат береді. Ал адам салған бұл табиғат суреті объективті бола алмайды. Ақпараттық үдеріс барысында ақпараттың объективтілігі әр қашан төмендейді. Мысалы, құқық пәндерінде бір оқиғаны көрген адамдар әр кім өз түсінігі бойынша әр-түрлі ақпарат береді.
Мәліметтермен жүргізілетін негізгі амалдар: сақтау, жинақтау, беру (шығару), тасымалдау, өңдеу
Ақпаратты өңдеу — қандай да бір алгоритмді (нұсқауларды) орындау арқылы бір ақпараттық объектілерден екінші ақпараттық объектілерді алу. Ақпаратты өңдеу құралдары: компьютер, тірі ағзалар, өсімдіктер.
Ақпарат қалай тасымалданады?
Байланыс каналы
Ақпарат көзі Қабылдаушы
(кодталған ақпарат) (кері кодталады)
Мысал: телевидение, ауа-райы, сезім мүшелері – нерв импульстары).
Байланыс каналдары арқылы берілетін ақпарат кедергінің әсерінен өзгеуі мүмкін.
Ақпарат мөлшері қалай өлшенеді?
Соңғы уақытта ақпарат мөлшері деп ақпараттың жаңалығы немесе ақпараттың анықсыздығын азайтуы туралы айтылады.
Американдық инженер Р. Хартли (1928 г.) – ақпарат алуды алдын ала белгілі N тең дәрежелі хабарламадан біреуін алу деп, ал алынған хабарламадағы ақпарат мөлшерін (І) N екілік логарифмі деп қарастырады.
Хартли формуласы: I = log2N
Мысалы, бір мен жүз аралығы сандарынан бір санды алу керек. Хартли формуласы бойынша қажет ақпарат мөлшері I = log2100 » 6,644 есептеледі. Дұрыс табылған сан туралы дұрыс хабарламада 6,644 ақпарат мөлшері болады.
|
Ақпарат теориясында ақпарат дегеніміз – екі тең дәрежелі хабарламаны ажыратуға қажет ақпарат мөлшері. ЕТ-да бит деп деректер мен командаларды машинада бейнелеуге пайдаланылатын «0» мен «1» белгілерінің біреуін сақтауға арналған жадының ең кіші бөлігі. Кез келген символды кодтауға (8 бит) 1 байт қажет болады. Клавиатура алфавитінің 256 символын кодтауға 8 бит (256=28) қажет болады. |
Ақпараттың өлшем бірлігі 1 бит (англ. bit — binary, digit — екілік сан).
- 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
- 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
- 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
- 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
- 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.