Лекция по информатике на тему " Информация и информатика. ВТ"

Технологическая карта №1

УД Информатика

Специальность 31.02.01 Лечебное  дело

Тема 1.1Информация и информатика. Вычислительная техника.

Цель	Расширение знаний об информации, изучение свойств информации, способов передачи информации.Введение понятия информатика, предмет и объект информатики, ВТ.
Задачи	Обучающие: должны знать: опр. информации, свойства информации, классификацию информацииопр. информатики, понятие ВТ, ВС. должны уметьопределять свойства информации	Развивающие: развивать умения приме­нять знания на практике; развивать по­знавательные умения (выделять главное).	Воспитательные: воспитывать инфор­мационную культуру, аккурат­ность, добросовест­ность.
Средства обуче­ния, оборудование	План-конспект
Тип учебного занятия	Теоретическое
Вид учебного занятия	Лекция (изучение нового учебного материала).
Применяемые технологии	Информационные технологии.
Структура занятия
Этап 1.	Организационный момент/ 1 минуты
Деятельность преподавателя	Приветствует студентов. Обращает внимание на внешний вид студентов. Проверка присутствующих,  оценка внешнего вида,  Организует и дисциплинирует студентов. Создаёт рабочую обстановку, активизирует внимание, побуждает к самостоятельной учебной деятельности.  Формирует познавательный интерес к занятию, к данной теме, к данному предмету.  Сообщает тему, цель занятия
Деятельность обучающихся	Подготовка к занятию
Этап 2.	Изучение нового материала/ 80 мин
Деятельность преподавателя	Лекция, объяснение нового материала: 1. Понятие информации 2. Свойства информации 3.Обработка информации 4.Классификация информации 5.Объект и предмет информатики 6.ИР 7.ВС
Деятельность обучающихся	Работа с конспектом, запись в тетрадь основных моментов, указанных преподавателем.
Этап 3.	Этап закрепления и обобщения знаний/ 5 минут
Деятельность преподавателя	Задает вопросы для закрепления по теме. Отвечает на вопросы студентов. Помощь в формулировке выводов.
Деятельность обучающихся	Подведение итогов, запись выводов  в тетрадь
Этап 4.	Рефлексия/4 минуты
Деятельность преподавателя	Пометки на полях: «+» - знал «!» - новый материал (узнал) «?» - хочу узнать
Деятельность обучающихся	Работают с конспектами
Этап 6.	Домашнее задание/ 5 минут
Содержание домашнего задания	1. Составить глоссарий по теме. 2.Выучить теорию 3.Подготовить сообщение:История возникновения и развития вычислительной техники

Информация и информатика. Вычислительная техника.

Вычислительные системы.

Продолжительность: 2 ч.

Информация— это осознанные сведения об окружа­ющем мире, которые являются объектом хранения, пре­образования, передачи и использования.

Информация может быть представлена в виде данных

"Информация" в информатике  - это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов.

Данные – представление информации в формализованном виде, удобном для пересылки, сбора, хранения и обработки.

или                                                                       

Данные — это результаты наблюдений за объектами и явлениями, которые только хранятся. Если их использовать практичес­ки, они сразу превращаются в информацию.

или

Данные - это то те или иные сведения (необязательно несущие смысловую нагрузку).

Информация (information)-- это данные, сопровождающиеся смысловой нагрузкой.

Обработка данных включает в себя много операций, среди которых можно выделить следующие:

Сбор данных - накопление данных с целью обеспечения их полноты для принятия решений;

Формализацияданных - сведения данных, полученных из разных источников, к одинаковой форме;

Фильтрацияданных - отвержение «лишних» данных, которые не нужны для принятия решения;

Сортировкаданных - приведение данных по определенному признаку;

Группировкаданных - объединение данных по определенному признаку с целью их более удобного использования;

Архивацияданных - организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме, как правило, в более экономном формате;

Защитаданных - комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, модификации или воспроизведение данных;

Транспортировкаданных - прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса;

Преобразованиеданных - перевод данных из одной формы (или структуры) к другой.

Свойства информации.

·       достоверность; ·       полнота; ·       ценность; ·       своевременность; ·       адекватность

·       понятность; ·       доступность; ·       краткость; ·       актуальность ·       и др.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел.

Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна,если её достаточно для понимания и принятия решений.

Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информациизависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информацияможет принести ожидаемую пользу.

Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информациядолжна преподноситьсяв доступной (по уровню восприятия) форме.

Поэтому одни и те же вопросы по разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можноизложитькратко (сжато, без несущественных деталей) илипространно (подробно, многословно).

Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

Адекватность информации - это степень соответствия реальному объективному состоянию дела.

Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Устойчивость. Отражает ее способность реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях.

Классификация информации

По способу восприятия:

визуальная — воспринимаемая органами зрения;

аудиальная — воспринимаемая органами слуха;

тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами;

обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецеп­торами;

вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

По форме представления:

текстовая — передаваемая в виде символов — букв, отображающих человеческую речь;

числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих матема­тические действия;

графическая — в виде изображений, графиков;

звуковая — устная или в виде записи передача аудиальным путем;

видео — способ сохранения «живых» картин окружающегомира, появившийся с изобретением кино.

По предназначению:

массовая — содержит сведения и понятия, понятныебольшей части потребителей;

специальная — содержит специфический набор понятий,необходимых и понятных в рамках узкой группы потреби­телей;

личная — набор сведений о какой-либо личности.

Цифровая и аналоговая информация

Аналоговая информация, в отличии от цифровой (дискрет­ной), непрерывна, волнообразна. Свет, звук —примеры аналоговой информации.

Компьютер может работать только с цифровой информа­цией, т.е. только когда она представлена конкретными значениями. Чтобы аналоговую информацию можно было ввести в компьютер, создаются специальные устройства — аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Чаще всего они применяются для ввода в компьютер данных от видеокамер, микрофонов, от измерительных приборов на производстве или при научных экспериментах.

Для обратного вывода существуют другие устройства — цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)

Единицы измерения количества информации

Бит -минимальная единица измерения информации. Бит соответствует одному двоичному разряду и может принимать значения1или0.

Байт- равен8бит. Одинбайтможетпринимать256различныхзначений2⁸ = 256,напримерположительныхце­лыхчисел от «все биты выключены»00000000до «все битывключены»11111111₂  = 255₁₀

Биты, составляющие байт, пронумерованы справа налево, от 0 до 7:

1Кбайт=2¹⁰ байт

1Мбайт=2¹⁰Кбайт

1Гбайт=2¹⁰Мбайт

1Тбайт=2¹⁰Гбайт

Разрядная сетка

Разряднаясетка— это количество двоичных разрядов, ко­торое отводится в памяти компьютера для хранения числа или символа.

Размер разрядной сетки обычно равен машинному слову. Машинное слово— наибольшая последовательность (вектор) битов, которую процессор может обрабатывать как единое целое. Число битов в слове может быть равно8,16, 32 или64.

Объект и предмет информатики.

Информационные ресурсы.

Информатика - научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором,  хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности.

Объектинформатики - как сами ЭВМ, так и основанные на них и телекоммуникационных технологиях ИС различного класса и назначения.

Предметинформатикипредставляет информационный обмен между людьми, возникающий в связи с их совместной деятельностью.

ИТ–комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации.

Структура современной информатики.

Теоретическаяинформатика – ряд математических разделов, опирающихся на математическую логику, включает теорию алгоритмов и автоматов, теорию информации, теорию кодирования, теорию формальных языков и грамматик, исследование операций и т.д.

Вычислительнаятехника – раздел, изучающий назначение, функциональные возможности и принципы взаимодействия устройств.

Программирование – разработка систем программного обеспечения (ПО), разделы современного программирования: создание системного ПО, прикладного ПО, разработка новых языков программирования и компиляторов к ним, разработка операционных систем.

Информационныесистемы – раздел информатики, связанный с решение м вопросов по анализу потоков информации в различных сложных системах. Это и информационно-справочные системы, информационно – поисковые системы, глобальные системы хранения и поиска информации.

Искусственныхинтеллект – область информатики, в которой решаются проблемы, находящиеся на пересечении с психологией, физиологией, лингвистикой, математикой и т.п. 50 лет идут исследования в этой области. Направления: моделирование рассуждений, компьютерная лингвистика, машинный перевод, создание экспертных систем, распознавание образов и др.

Информационные ресурсы.

Ресурс – запасы, источники чего-нибудь (словарь русского языка С.Н. Ожегова). Материальные ресурсы, природные ресурсы, трудовые, финансовые, энергетические.

Информационные ресурсы – отдельные документы, отдельные массивы документов, документы и массивы документов в ИС (библиотеки, архивы, фонды, банки данных, и т.д.).

ИР – это знания, подготовленные людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на материальном носителе.

Вычислительная система (ВС)

Это совокупность взаимодей­ствующих элементов, предназначенная для управления вычисли­тельным процессом.

Она состоит из технического и программного обеспечения. Следовательно, в качестве вычислительной системы можно рассматривать компьютер, так как это техническое устрой­ство (точнее, совокупность устройств) для автоматической обра­ботки, хранения и представления информации. Компьютер состо­ит из множества частей (подсистем), каждая из которых выполняет свою уникальную функцию.

Основными потоками в компьютере являются информацион­ные потоки. Входная информация поступает в компьютер через устройства ввода (мышь, клавиатура), процесс обработки инфор­мации происходит в системном блоке. Готовая информация посту­пает к пользователю через устройства вывода (монитор, принтер).

Далее, под вычисли­тельной системойбудем понимать совокупность компьютеров и внешних устройств, функционирование которой направлено на выполнение процесса обработки и/или передачи данных.

Развитие ВС тесно связано с эволюцией средств вычислительной техники. С момента создания первой ЭВМ и вплоть до появления малых, микроЭВМ и, наконец, персо­нального компьютера (ПК) системы создавались по принципу централизованной обработки данных. В системах коллективного доступа вычислительные возможности центральной ЭВМ делились между внешними по отношению к ней устройствами — тер­миналами.

Принцип централизованной обработки данных не обеспечива­ет в должной мере надежность процесса обработки, затрудняет развитие вычислительных систем и значительно увеличивает вре­менные затраты в диалоговом многопользовательском режиме.

С появлением ПК в архитектуре вычислительных систем реа­лизуется принцип распределенной обработки данных

Обработка данных, выполняемая на независимых, но связан­ных между собой компьютерах, называется распределенной.

Принцип распределенной обработки данных реализуется в многомашинных ассоциациях. В них могут входить компьютеры различной производительности.

В настоящее время структура таких ассоциаций разрабатывает­ся в двух направлениях: многомашинные вычислительные комплексыи компьютерные сети

Системы коллективного доступа

Вычислительные системы коллективного доступа позволяют нескольким пользователям иметь доступ к одним и тем же данным. При этом каждый пользователь должен иметь свое имя, а возможно, и пароль для идентификации его в системе.

В настоящее время такие системы строятся на базе сетей ПК, в которых один, как правило, наиболее мощный компьютер, выделя­ется в качестве сервера. На сервере хранятся все данные, которыми пользуются все пользователи сети.

При определенной конфигурации сети пользователи могут не только использовать данные, хранящиеся на сервере, но и запус­кать программы так, что они выполняются на сервере, а пользова­тель на своем компьютере получает только готовые результаты. При этом очередность выполнения заданий от разных пользовате­лей определяется системой очередей: запрос на вычисление от каждого терминала поступает в первую очередь и сразу выполняет­ся, причем время обработки строго ограничено. Если задача не­большая по объему и результат получен, он отправляется пользова­телю. Если же процесс вычисления не закончен, он прерывается, а задача попадает во вторую очередь, к которой процессор обращает­ся только тогда, когда первая очередь пуста. Обработка запроса продолжается с места прерывания и снова ограничена по времени. Задача, требующая длительных вычислений, поступает в третью очередь и т. д. Система очередей не физическая, каждому запросу присваивается номер очереди и номер задачи в очереди. Так реали­зуется разделение времени между пользователями.

Центральная ЭВМ в системе коллективного доступа может ре­шать практически любой класс задач, в том числе задачи повы­шенной сложности.

Надежность любой системы определяется надежностью входя­щих в нее компонентов. Выход из строя одного из терминалов мало сказывается на работе системы коллективного доступа. При выходе из строя центральной ЭВМ: даже кратковременный ее сбой приводит к роковым последствиям для системы в целом.

Многомашинные и многопроцессорные ВС

Многомашинная вычислительная система — это группа объ­единенных с помощью специальных средств сопряжения ЭВМ, выполняющих совместно единый информационно-вычислитель­ный процесс.

Многомашинные вычислительные комплексы (ВК) могут ра­ботать в одном из следующих режимов:

1) 100%-ное горячее резервирование. Все ЭВМ в этом случае исправны и работают параллельно, выполняя одни и те же опера­ции над одной и той же информацией (дуплексный режим). По­сле выполнения каждой команды результаты преобразования сравниваются, и при их совпадении процесс вычислений продол­жается. При этом в памяти каждой ЭВМ в определенный момент находится одна и та же информация. При обнаружении несовпа­дения в результатах обработки неисправная ЭВМ выводится на ремонт;

2) все ЭВМ работают в автономном режиме по автономным рабочим программам.

Задание режимов работы вычислительного комплекса возмож­но программным путем или с помощью команд прямого управле­ния, или с пульта управления комплекса.

По типу организации многомашинные ВК можно разделить на две группы: несвязанные и связанные.

Несвязанные ВК разрабатывались с целью разгрузить цен­тральный процессор от выполнения операций по вводу-выводу данных извне. Они состоят из центральной и периферийной ЭВМ, между которыми нет прямого физического соединения и отсутст­вуют какие-либо совместно используемые аппаратные средства. Целесообразность их применения определяется тем, что операции ввода-вывода информации и вычисления совмещаются во вре­мени.

Связанные ВК включают несколько ЭВМ, которые совместно используют общие аппаратные средства. В таких ВК все ЭВМ мо­гут выполнять различные программы автономно или во взаимо­действии друг с другом.

Основной недостаток многомашинных систем — достаточно в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся ВС становится неработоспособной.

Многопроцессор­ных вычислительных систем (ВС) с мультиобработкой, в составе которых содержится два или несколько процессоров, работающих с единой оперативной памятью, общим набором каналов вво­да-вывода. Наличие единой оперативной системы делает возмож­ным автоматическое распределение ресурсов системы на различ­ных этапах ее работы.

В многопроцессорных системах при решении задач с неболь­шими емкостями памяти возможно одновременное решение на разных процессорах. Если в какой-либо интервал времени требу­ется резкое увеличение емкости памяти, то вся память отдается для решения одной задачи.

Основные особенности построения многопроцессорных систем:

ü  система включает в себя один или несколько процессоров;

ü  центральная память системы находится в общем пользовании, и к ней должен быть обеспечен доступ от всех процессоров системы;

ü  система должна иметь общий доступ ко всем устройствам ввода-вывода, включая каналы;

ü  в системе должно быть предусмотрено взаимодействие эле­ментов аппаратного и программного обеспечения на всех уровнях: на уровне системного программного обеспечения, на программном уровне при решении задач пользователей (возможность перераспределения заданий), на уровне обмена данными и др.

Особое место среди ВС занимают систе­мы реального времени(В настоящее время все больше промышленных предприятий оснащают свои производства компьютерной техникой, которая должна реагировать на все события в реальном масштабе времени, т.е. время реакции системы на события должно быть «привязано» к реальным промежуткам  времени – секунды, минуты, часы). Они применяются при автоматизации про­изводственных процессов. В такой системе обработка данных про­исходит настолько быстро, что ее промежуточные результаты мо­гут быть использованы в управлении процессом.

Задания для с.р.

История возникновения и развития вычислительной техники.