В каком виде существует информация?

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.

Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.

Клод Шеннон, американский учёный, заложивший основы теории информации — науки, изучающей процессы, связанные с передачей, приёмом, преобразованием и хранением информации, — рассматривает информацию как снятую неопределенность наших знаний о чем-то.

Введение.

Руководство является вводным курсом по изучению электронно-вычислительных машин и вычислительных систем. Любая сфера человеческой деятельности, любой процесс функционирования технического объекта связаны с передачей и преобразованием информации. Одно из важнейших положений кибернетики состоит в том, что без информации, ее передачи и переработки невозможны организованные системы: ни биологические, ни технические, искусственно созданные человеком.

Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio", что означает сведения, разъяснения, изложение. Несмотря на широкое распространение этого термина, понятие информации является одним из самых дискуссионных в науке. В настоящее время наука пытается найти общие свойства и закономерности, присущие многогранному понятию информация, но пока это понятие во многом остается интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:

• в обиходе информацией называют любые данные или сведения, которые кого-либо интересуют. Например, сообщение о каких-либо событиях, о чьей-либо деятельности и т.п. "Информировать" в этом смысле означает "сообщить нечто, неизвестное раньше";
• в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов;
• в кибернетике под информацией понимает ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (Н. Винер).

Приведем еще несколько определений:

• Информация — это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний (Н.В. Макарова);
• Информация — это отрицание энтропии (Леон Бриллюэн);
• Информация — это мера сложности структур (Моль);
• Информация — это отраженное разнообразие (Урсул);
• Информация — это содержание процесса отражения (Тузов);
• Информация — это вероятность выбора (Яглом).

Современное научное представление об информации очень точно сформулировал Норберт Винер, "отец" кибернетики. А именно:

Информация — это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств.

Информацией называются сведения о тех или иных явлениях природы, событиях общественной жизни, процессах в технических устройствах.

 

Люди обмениваются информацией в форме сообщений. Сообщение — это форма представления информации в виде речи, текстов, жестов, взглядов, изображений, цифровых данных, графиков, таблиц и т.п.

Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.

Так, сообщение, составленное на японском языке, не несёт никакой новой информации человеку, не знающему этого языка, но может быть высокоинформативным для человека, владеющего японским. Никакой новой информации не содержит и сообщение, изложенное на знакомом языке, если его содержание непонятно или уже известно.

 

 

В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.

 

Информация может существовать в виде:

• текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
• световых или звуковых сигналов;
• радиоволн;
• электрических и нервных импульсов;
• магнитных записей;
• жестов и мимики;
• запахов и вкусовых ощущений;
• хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов и т.д.

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются информационными объектами.

 

Информация, зафиксированная в некоторых материальных формах (на материальном носителе), называется сообщением.

Пример.

- Статистические данные о работе предприятий и потребности производства в материалах.

- Данные переписи населения.

- Данные для диспетчера аэропорта о перемещении самолетов в воздухе.

- Данные о толщине прокатываемого листа.

Все эти сообщения отличаются друг от друга по источнику информации, по способу представления, по продолжительности и т.д. Но их объединяет одно - информацию, которую они несут, необходимо передать, переработать и как-то использовать. Одно из самых распространенных определений ЭВМ как устройства для обработки информации, показывает важность определения понятия информации в вычислительной технике. В прикладном аспекте информация трактуется как сведения, разъяснение, информирование, изложение, сбор и обработку, хранение, прием и передачу сигналов и сообщений. В общем случае сообщения могут быть непрерывными (аналоговыми) и дискретными (цифровыми). Аналоговое сообщение представляется некоторой физической величиной (обычно электрическим током или напряжением), изменение которой во времени отражает протекание рассматриваемого процесса, например, температуры в нагревательной печи. Физическая величина, передающая непрерывное сообщение, может в определенном интервале принимать любые значения и изменяться в произвольные моменты времени, т.е. может иметь бесконечное множество состояний. Дискретное сообщение характеризуется конечным набором состояний, например, передача текста. Каждое из этих состояний можно представить в виде конечной последовательности символов или букв, принадлежащих конечному множеству, называемому алфавитом. Такая операция называется кодированием, а последовательность символов - кодом. Число символов, входящих в алфавит, называется основанием кода. Важным здесь является не физическая природа символов кода, а то, что за конечное время можно передать только конечное число состояний сообщения. Причем чем меньше основание кода, тем длиннее требуются кодовые группы для передачи фиксированного набора сообщений. В настоящее время в абсолютном большинстве случаев используются коды с основанием два, т.е. информация представляется в виде бинарных импульсных последовательностей или двоичных кодов. Передачу и преобразование любой дискретной информации всегда можно свести к эквивалентной передаче и преобразованию двоичных кодов или цифровой информации. Более того, возможно с любой заранее заданной степенью точности непрерывное сообщение заменить цифровым путем квантования непрерывного сообщения по уровню и дискретизации его по времени. Однако следует иметь в виду, что с увеличением точности представления аналогового сообщения растет разрядность кода. Это может привести к тому, что обработка аналогового сообщения в цифровой форме в реальном масштабе времени окажется невозможной. Таким образом, любое сообщение может быть с определенной степенью точности представлено в цифровой форме. Электронные вычислительные машины (ЭВМ) являются преобразователями информации. В них исходные данные задачи преобразуются в результат ее решения. В соответствии с используемой формой представления информации машин делятся на два больших класса - аналоговые и дискретного действия - цифровые.

Заслуга создателей компьютеров в том и состоит, что они увидели общий информационный принцип, применимый к огромному разнообразию задач, и сумели сконструировать устройство, реализующее этот принцип. Конечно, создатели первых компьютеров знали об их потенциальной универсальности, но наверняка многие из современных применений вычислительной техники не могли бы даже прийти им в голову. И несомненно, в будущем компьютеры будут использоваться для решения таких задач, которые сейчас никто еще не может даже сформулировать. Понятие "информация", наряду с такими понятиями, как "материя" и "энергия", лежит в самом фундаменте всех наших знаний о мире.

Однако аналогия между "информацией" и "материей" (т.е. веществом) помогает осознать и коренное различие между этими понятиями. Действительно, информация столь же вездесуща и многолика, сколь и материя. Но вряд ли возможно себе представить такое устройство, как "универсальный обработчик материи", который мог бы из чего угодно делать что угодно: из прошлогодних листьев - крахмальные воротнички, а из подержанных автомобилей - мраморные плиты. В то же время для информации такой обработчик не только возможен, но и давно создан - это и есть компьютер.

Компьютер может делать с информацией практически что угодно - если только он обладает достаточной памятью, чтобы эту информацию хранить, и если нашелся кто-то, кто объяснил ему, что и как нужно делать с этой информацией (заметьте, что эти "объяснения" тоже являются не чем иным, как информацией!).

Конечно, компьютер все же не всесилен - помимо очевидных лимитов на объем памяти и скорость работы, существуют и другие ограничения, из-за которых, вообще говоря, компьютер не может делать с информацией все, что мы захотим. Например, такая, казалось бы, рутинная работа, как составление рефератов к статьям, все еще ему не по зубам. Оказывается, из всех процессов обработки информации именно операции с числами легче всего передать механическому устройству. Это было известно с древнейших времен; правила выполнения арифметических действий, принципиально ничем не отличающиеся от современных компьютерных программ, известны уже тысячи лет. Все это время людям было ясно, что ничто не мешает передать выполнение этих инструкций автоматическому устройству - правда, не менее очевидно было и то, что устройство это должно быть довольно сложным.

 

Основное назначение курса - изучение принципов функционирования ЭВМ или компьютера. На заре вычислительной техники термина компьютер в русском языке не существовало, говорили ЭВМ, вычислительная машина. Термин computer пытались внедрить в обиход как вычислитель, но такое обозначение не прижилось, и в настоящее время ЭВМ обычно называют компьютером.

 

В конце курса обучения необходимо:

 

· иметь представления об аппаратуре компьютера, о его составе и внутренней структуре, знать основные принципы управления аппаратурой компьютера;

· наиболее эффективно и в полной мере использовать возможности, заложенные в систему команд процессора;

· знать форматы данных, систему адресации, возможности системы команд процессоров Intel, и понимать действия команд;

· использовать современные программные средства разработки программ на ассемблере; уметь писать, правильно оформлять и отлаживать программы на языке ассемблера

· понимать организацию программ и уметь пользоваться макросредствами;