История развития электронных вычислительных машин

Оптический диск, компакт-диск или CD. Есть два основных вида оптического диска, то DVD, CD, или даже Blue-Ray, только для чтения или для многоразовой перезаписи. Оптические диски заменили виниловые пластинки, кассеты, видеокассеты и дискеты.

Оптический диск стал более предпочтительным средством для хранения музыки, фильмов и программного обеспечения из-за его многочисленных преимуществ. Компактный, легкий, прочный и цифровых, на оптических дисках также содержится минимум 650 мегабайт (МБ) для хранения данных Типография VictoryPrint - цифровая печать брошюр, 24 часа в сутки. Диск с двумя слоями и двухсторонний оптический диск DVD вмещает до 15,9 гигабайт (ГБ) данных. Диск с двумя слоями и двухсторонний оптический диск Blue-Ray вмещает до 100 гигабайт (ГБ) данных.

Оптический диск так называется потому, что его технология основана на свете. Поверхность оптического  диска состоит из множества дорожек  с ямками и ровной поверхностью. Ямки отражают свет иначе, чем на ровной поверхности, а устройство преобразует отражает разницу в битах на "ON / OFF" или 1 и 0.

Стандарт оптических дисков равен 4.724 дюйма (120 мм) в диаметре и .0472 дюйма (1,2 мм) в толщину. Она изготовлена  из поликарбоната с отражающими  слоем из алюминия, с лаковым покрытием.

Все чаще, оптические диски, используются на только для хранения музыки, фильмов и цифровых фотографий, но и для хранения данных, например, для резервного копирования и архивирования файлов.

 

Информация и ее свойства

 

 Понятие информации

Термин информация происходит от латинского слова informatio – разъяснение, изложение. Первоначальное значение этого термина – «сведения, передаваемые людьми устным, письменным или иным способом». В середине ХХ века термин «информация» превратился в общенаучное понятие, означающее обмен сведениями между людьми, между человеком и автоматом, между автоматами, а также обмен сигналами в животном и растительном мире.

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 определенным объектом, свойства которого она отражает.

В информатике под информацией  понимается сообщение, снижающее степень  неопределенности знаний о состоянии  предметов или явлений и помогающее решить поставленную задачу.

Изменение некоторой физической величины во времени, обеспечивающее передачу сообщений, называется сигналом.

Мы живем в материальном мире, состоящем из физических тел и  физических полей. Физические объекты  находятся в состоянии непрерывного движения и изменения, которые сопровождаются обменом энергией и переходом ее из одной формы в другую. Для того чтобы в материальном мире происходил обмен информацией, ее преобразование и передача, должны существовать носитель информации, передатчик, канал связи, приемник и получатель информации. Канал связи представляет собой среду, в которой происходит передача информации. Канал связи объединяет источник и получателя информации в единую информационную систему(рис. 1).

Подобные информационные системы существуют как в технических системах, так и в человеческом обществе и живой природе. Информационные системы можно разделить на естественные и искусственные. К первым относятся все естественно возникшие системы. Такими системам являются биологические организмы. Искусственными информационными системами являются информационные системы, созданные человеком.

Рис.1. Информационная система.

Зарегистрированные сигналы называются данными. Для их регистрации с целью хранения и передачи необходим некоторый язык. Этот язык должен быть понятен как отправителю информации, так и ее получателю. Данные могут нести в себе информацию о событиях, происходящих в материальном мире. Однако данные не тождественны информации. Для получения информации нужен метод обработки данных. Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов их обработки.

Информация существует только в момент взаимодействия данных и методов. В остальное время она содержится в виде данных. Таким образом, во-первых, не существует информации самой по себе как некоторой самостоятельной сущности без ее носителя в виде некоторых материальных процессов, во-вторых, не существует информации безотносительно к субъекту, способному извлекать ее из полученного сообщения. Из одних и тех же данных разные получатели могут извлечь разную информацию в зависимости от адекватности методов их обработки.

Данные являются объективными, так как это результат регистрации объективно существующих сигналов, вызванных изменениями в материальных телах и полях. В то же время методы являются субъективными, так как в их основе лежат алгоритмы, составленные людьми.

Получатель информации оценивает ее в зависимости от того, для решения какой задачи она будет использована. При оценке информации различают ее синтаксический, семантический и прагматический аспекты.

Передаваемое сообщение должно быть представлено в виде последовательности символов некоторого алфавита. Синтаксический аспект касается формальной правильности сообщения с точки зрения синтаксических правил используемого языка безотносительно к его содержанию.

Семантический аспект передает смысловое содержание информации и соотносит её с ранее имевшейся информацией. Знания об определенной предметной области фиксируются в форме тезауруса, то есть совокупности понятий и связей между ними. При получении информации тезаурус может изменяться. Степень этого изменения характеризует воспринятое количество информации. Семантический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учетом полученной информации, т.е. определяет ценность информации.

Количество информации, содержащейся в некотором сообщении, можно  оценить степенью изменения индивидуального тезауруса получателя под воздействием данного сообщения. Иными словами, количество информации, извлекаемой получателем из поступающих сообщений, зависит от степени подготовленности его тезауруса для восприятия такой информации. Если индивидуальный тезаурус получателя сообщения не пересекается с тезаурусом отправителя, то получатель не понимает сообщение и для него количество принятой информации равно нулю. Такая ситуация аналогична прослушиванию сообщения на неизвестном языке. Несомненно, что сообщение не лишено смысла, однако оно непонятно, а значит, не информативно. Если тезаурусы отправителя и получателя совпадают, то количество информации в сообщении также будет равно нулю, поскольку его получатель знает абсолютно всё о предмете. В этом случае сообщение не дает ему ничего нового. Сообщение несет информацию для получателя только в том случае, когда их тезаурусы пересекаются частично.

Человек сначала наблюдает некоторые  факты, которые отображаются в виде набора данных. Здесь проявляется синтаксический аспект. Затем после структуризации этих данных формируется знание о наблюдаемых фактах, которое фиксируется на некотором языке. Это семантический аспект информации. Полученное знание и созданные на его основе информационные модели человек использует в своей практике для достижения поставленных целей.

В реальной жизни часто возникает  ситуация, когда даже наличие полной информации не позволяет решить поставленную задачу. Прагматический аспект информации проявляется в возможности её практического использования.

Таким образом, не любое сообщение  несет информацию. Для того чтобы  сообщение несло некоторую информацию, и было полезно получателю, оно  должно быть:

записано на некотором языке;

этот язык должен быть понятен получателю;

получатель должен обладать методом извлечения информации из сообщения;

сообщение должно снижать степень  неопределенности относительно объекта, который интересует получателя;

сообщение должно помогать ему решить поставленную задачу;

получатель должен обладать реальной практической возможностью использовать полученную информацию. 

Свойства информации

На свойства информации влияют как  свойства данных, так и свойства методов её обработки.

Объективность информации. Понятие объективности информации относительно. Более объективной является та информация, в которую методы обработки вносят меньше субъективности. Например, в результате наблюдения фотоснимка природного объекта образуется более объективная информация, чем при наблюдении рисунка того же объекта. В ходе информационного процесса объективность информации всегда понижается.

Полнота информации. Полнота информации характеризует достаточность данных для принятия решения. Чем полнее данные, тем шире диапазон используемых методов их обработки и тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешности в информационный процесс.

Адекватность информации. Это степень её соответствия реальному состоянию дел. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако полные и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

Доступность информации. Это мера возможности получить информацию. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов их обработки приводят к тому, что информация оказывается недоступной.

Актуальность информации. Это степень соответствия информации текущему моменту времени. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска или разработки адекватного метода обработки данных может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится ненужной.  

 

Единица измерения информации

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность в два раза. Такая единица названа «бит».

Если вернуться  к опыту с бросанием монеты, то здесь неопределенность как раз  уменьшается в два раза и, следовательно, полученное количество информации равно 1 биту.

Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей является байт, причем1 байт = 23 бит = 8 бит.

В информатике  система образования кратных  единиц измерения количества информации несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц, например Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10n, где n = 3, 6, 9 и так далее, что соответствует десятичным приставкам Кило (103), Мега (106), Гига (109) и так далее.

Компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе  счисления, поэтому в кратных  единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n.

Так, кратные байту единицы измерения  количества информации вводятся следующим  образом:

1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт

1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт

Количество возможных событий  и количество информации. Существует формула Хартли, которая связывает между собой количество возможных событий N и количество информации i.

N=2i, где n – число равновероятных событий, i – количество информации, полученной в результате совершения  события.

По этой формуле можно легко  определить количество возможных событий, если известно количество информации.

Например, если мы получили 4 бита информации, то количество возможных событий  составляло: N = 24= 16.

Наоборот, для определения количества информации, если известно количество событий, необходимо решить показательное уравнение относительно I. Например, в игре «Крестики-нолики» на поле 8x8 перед первым ходом существует возможных события (64 различных варианта расположения «крестика»), тогда уравнение принимает вид: 64 = 2i

Так как 64 = 26, то получим: 26 = 2i.

Таким образом, i = 6 битов, то есть количество информации, полученное вторым игроком после первого хода первого игрока, составляет 6 битов.

 

Алгоритм и его свойства

Алгоpитм — заранее заданное понятное и точное предписание возможному исполнителю совершить определенную последовательность действий для получения решения задачи за конечное число шагов.

Исполнитель алгоритма — это некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, способная выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Исполнителя хаpактеpизуют:

• среда;
• элементарные действия;
• система команд;
• отказы.

Среда (или обстановка) — это "место обитания" исполнителя.

Система команд . Каждый исполнитель может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка — системы команд исполнителя. Для каждой команды должны быть заданы условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и описаны результаты выполнения команды . После вызова команды исполнитель совершает соответствующее элементарное действие .

Отказы исполнителя возникают, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды.

Основные свойства алгоритмов :

1.   Понятность для исполнителя — исполнитель алгоритма должен понимать, как его выполнять. Иными словами, имея алгоритм и произвольный вариант исходных данных, исполнитель должен знать, как надо действовать для выполнения этого алгоритма.

2.   Дискретность (прерывность, раздельность) — алгоpитм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов).