ВВЕДЕНИЕ

    Слово "информация" происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым  в курсе информатики, невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия.

    В случае с понятием «информация» проблема его определения еще более  сложная, так как оно является общенаучным понятием. Данное понятие  используется в различных науках (информатике, кибернетике, биологии, физике и др.), при этом в каждой науке  понятие «информация» связано с различными системами понятий.

    Человек - существо социальное, для общения  с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией, причем обмен  информацией, всегда производится на определенном языке — русском, английском и так далее. Участники дискуссии должны владеть тем языком, на котором ведется общение, тогда информация будет понятной всем участникам обмена информацией.

    Для обмена информацией с другими  людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), то есть информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, то есть набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию. В основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, английский язык использует латиницу (26 знаков), китайский язык использует алфавит из десятков тысяч знаков (иероглифов).

    Последовательности  символов алфавита в соответствии с  правилами грамматики образуют основные объекты языка — слова. Правила, согласно которым образуются предложения из слов данного языка, называются синтаксисом. Необходимо отметить, что в естественных языках грамматика и синтаксис языка формулируются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, так как такие правила складывались исторически.

    Наряду  с естественными языками были разработаны формальные языки (системы  счисления, язык алгебры, языки программирования и др.). Основное отличие формальных языков от естественных состоит в  наличии строгих правил грамматики и синтаксиса.

    Например, системы счисления можно рассматривать  как формальные языки, имеющие алфавит (цифры) и позволяющие не только именовать  и записывать объекты (числа), но и  выполнять над ними арифметические операции по строго определенным правилам. Некоторые языки используют в качестве знаков не буквы и цифры, а другие символы, например химические формулы, ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире (код азбуки Морзе) и другие.

    Знаки могут иметь различную физическую природу. Например, для представления информации с использованием языка в письменной форме используются знаки, которые являются изображениями на бумаге или других носителях, в устной речи в качестве знаков языка используются различные звуки (фонемы), а при обработке текста на компьютере знаки представляются в форме последовательностей электрических импульсов (компьютерных кодов) 
 
 
 
 
 
 
 
 

       ЯЗЫК КАК СПОСОБ  ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ.

ДВОИЧНАЯ  ФОРМА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ  ИНФОРМАЦИИ.

    Понятие информация является одним из фундаментальных в современной науке вообще и базовым для изучаемой ними информатики. Информацию рассматривают в качестве важнейшей сущности мира, в котором мы живем.

    Язык  – это средство отражения и  познания окружающего мира. Информационный процесс может осуществляться только при наличии языка.

    Язык  – универсальное средство передачи информации. В простейшем бытовом понимании с термином «информация» обычно ассоциируются некоторые сведения, данные, знания и тому подобное. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации. При этом предполагается что имеется «источник информации» и «получатель информации». Информацию об окружающем нас реальном мире мы получаем в виде набора символов или сигналов. Но если эти символы или сигналы никому не понятны, то информация бесполезна. Необходим язык общения - знаковый способ представления информации.

    Основа  языка - алфавит - некоторый конечный упорядоченный набор символов или сигналов. Примеры алфавитов: латинский (26 символов), русский (33 символа), арабские цифры, азбука Морзе и так далее. В информатике и информационных технологиях термин «язык» имеет свое значение: совокупность символов, соглашений и правил, используемых для отображения и передачи информации, средство описания данных и алгоритмов решения задач.

    В зависимости от задач, которые мы перед собой ставим, можно использовать разные способы представления информации.  
Некоторый набор символов алфавита образует слово, а число этих символов есть его длина. От изменения длины слова, очевидно, будет меняться и информация, заключенная в нем. Чтобы разобраться в изменениях информации, необходима ее оценка (измерение).

    Одно  и та же информация может существовать в различных формах. Для представления  информации удобно использовать знаковые системы. Знаковая система состоит из определенного набора знаков и из правил работы с ними.

    Знак  – это сущность, имеющая некоторый  смысл и некоторый внешний  вид. Физический носитель знака может  быть различным: для передачи одного и того же знака может использоваться в устной речи – звук, в письменной речи – буква, в памяти компьютера – последовательность электрических импульсов.

    Процесс перевода информации из одной формы  представления в другую называют кодированием информации. С помощью двух цифр можно закодировать любое сообщение. Достоинство двоичного кодирования – простота реализации. Недостаток – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых однотипных элементов, чем с большим числом сложных.

    Двоичная  система используется в цифровой электронике, компьютерной технике. Двоичная система в современном представлении была полностью описана немецким философом и математиком Готтфридом Лейбницем в XVII веке в работе «Explication de l’Arithmetique Binaire» («Объяснение бинарной арифметики»). Компьютер обрабатывает информацию только в закодированном виде.

    Кодирование и его теория своими корнями связаны  с древнейшим искусством тайнописи  или криптографии. Первой ориентированной на технику системой кодирования стала азбука Морзе. Это попытка двоичного кодирования, но здесь кроме двух символов - точка и тире - есть еще и третий символ - пробел (пауза). С той или иной степенью точности информацию можно разделить на небольшие элементарные части. Например, текст в книге состоит из букв, пробелов и других символов, рисунок из точек, музыка из отдельных звуков.

    В двоичной системе счисления всего  две цифры, называемые двоичными (binary digits). Сокращение этого наименования привело к появлению термина  бит, ставшего названием разряда  двоичного числа. Веса разрядов в  двоичной системе изменяются по степеням двойки. Поскольку вес каждого разряда умножается либо на 0, либо на 1, то в результате значение числа определяется как сумма соответствующих значений степеней двойки. Если какой - либо разряд двоичного числа равен 1, то он называется значащим разрядом.

    Создатели компьютера отдают предпочтение именно двоичной системе счисления, потому что в техническом устройстве наиболее просто реализовать два противоположных физических состояния. В компьютере «бит» является наименьшей возможной единицей информации. Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов.

    Каждый  символ - это элементарная часть  информации. Информация будет закодированной, если любая ее элементарная часть представлена в виде числа или набора чисел. Перевод с одного языка на другой с помощью словаря, зашифровка сообщения, запись алгоритма на языке программирования меняют только форму представления, внешний вид информации.

    Для того чтобы при кодировании информация не потерялась и не исказилась, нужно  устанавливать соответствие между  двумя знаковыми системами. Составляют таблицы соответствия между знаками  или группами знаков. Такие таблицы  называются кодовыми. Язык является знаковой системой, соответственно в нем имеется набор знаков и список правил для работы с ними. Правила описывают способы составления из элементарных, основных знаков более сложных конструкций.

    Двоичная  система счисления является основной системой представления информации в памяти компьютера.

    Язык  некоторых компьютеров первого  поколения основывался только с 50 – х годов 20 – го века, начала применяться практически во всех вычислительных машинах двоичная система, это было обусловлено:

1. Экономичностью аппаратной реализацией всех схем ЭВМ для радиоэлектронных элементов (радиоламп, полупроводниковых элементов), которые в основном используются в вычислительных машинах;
2. Более простой реализацией алгоритмов выполнения арифметических и логорических операций;
3. Более надежный физической реализацией основных функций, так как они имеют всего два состояния (0 и 1), это состояние надежно и помехоустойчиво.

             Бит - самое короткое слово двоичного алфавита, причем цифры 0 и 1 при этом равноправны. Количество информации в двоичном коде 10100111 равно 8 бит. Но 1 бит - это очень маленькое количество информации.

    Объем информации, записанной двоичными знаками  в памяти компьютера или на внешнем носителе информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой записи двоичных символов.

    Двоичное слово из восьми знаков содержит один байт информации, 1024 байта образуют килобайт, 1024 килобайта – мегабайт, а 1024 мегабайта – гигабайт.

    Двоичная  система используется в цифровых вычислительных устройствах, поскольку  является простой и удовлетворяет  следующим требованиям:

1. Чем меньше значений существует в системе, тем проще изготовить отдельные элементы;
2. Чем меньше количество состояний у элемента, тем выше помехоустойчивость и тем быстрее он может работать;
3. Простота создания таблиц сложения и умножения – основных арифметических операций над числами.

    Система счисления в зависимости от способов изображения чисел делится на:

1. Позиционные;
2. Непозиционные.

    Примером  непозиционной системы счисления  может служить римская система, в которой для каждого числа  используется специфическое сочетание  символов, например ХIV, CXXVII и тому подобное.

    Позиционная система счисления определяется ее основанием – числом используемых в ней чисел. В позиционных системах значение каждой цифры определяется ее местом в числе, любое число может быть представлено суммой произведения цифры. Среди позиционных систем счисления наибольшее распространение имеет двоичная система счисления с основанием 2. В ней используются только две цифры 0 и 1 (да – нет, ложь – истина, включено – выключено, есть сигнал – нет сигнала и тому подобное).

    Переход от десятичной записи к двоичной осуществляется легко: десятичное число делится на два, затем на два делится частное, затем – новое частное и так до тех пор, пока не будет получено последнее частное (равное 1), причем каждый раз записывается остаток от деления. Выписав последнее частное (1) и вслед за ним в обратном порядке все остатки от деления исходного числа на два, мы получим двоичный эквивалент исходного числа. Чтобы записать двоичное число в десятичной системе, необходимо обратить процедуру: умножить первую цифру слева на 2, к полученному результату прибавить вторую цифру слева, полученную сумму прибавить к третьей цифре слева и так далее до тех пор, пока мы не прибавим последнюю (самую правую) цифру двоичного числа.

    Десятичное  число 6 в двоичной системе записывается как 0110 и расшифровывается так:

    0∙2³  + 1∙2² + 1∙2¹ + 0∙2º