Семестр. 42 ч. лабораторные работы +

22 ч. лекции +

42 ч. лабораторные работы +

Форма контроля – сдача КР и зачет

 

0.1. Список литературы

 

1. Информатика. Базовый курс. Учебник для ВУЗов. Под ред. Симонович С.В. СПБ.: «Питер», 2014 (2013), 649 с.

2. Информатика для юристов и экономистов. Учебник для ВУЗов. Стандарт 3 поколения. Под ред. Симонович С.В. СПБ.: «Питер», 2013, 544 с.

3. Практикум по информатике. Учебное пособие для ВУЗов. Макарова Н.В.. СПБ.: «Питер», 2013 312 с.

4. Дьяконов, В. П. Simulink 5/6/7: самоучитель/ В. П. Дьяконов.- М.: ДМК-Пресс, 2008.- 784 с.: ил. - 1 экз.

5. Дьяконов В. П. MATLAB и SIMULINK для радиоинженеров. М.: ДМК, 2011, 976 с.

6. Кирьянов/ Mathcad 15/Prime 1.0. BHV.: BHV, 2012, 432 с.

7. Макаров Инженерные расчеты в Mathcad 15. Учебный курс. СПБ.: «Питер», 2011, 400 с.

 

0.2 Информатика – предмет и задачи

 

Информатика изучает методы и средства обработки информации.

Методами обработки информации занимаются соответствующие разделы математики, а современным средством ее обработки является ЭВМ.

Информатика – наука, изучающая структуру и свойства информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, обработкой, передачей и использованием в различных сферах человеческой деятельности.

 

Предметная область информатики изменяется чрезвычайно динамично по сравнению с другими техническими дисциплинами.

 

Например, мировой объем изданий книг по информатике составляет порядка 10 000 томов в год и полностью обновляется не реже, чем раз в два года.

 

Информатика включает в себя следующие основные разделы:

- теоретическую информатику,

- вычислительную технику,

- программирование,

- информационные системы,

- искусственный интеллект.

Ядро информатики – информационная технология – совокупность конкретных технических и программных средств, с помощью которых выполняются операции по обработке информации во всех сферах жизни и деятельности.

 

Центральное место в информатике занимает компьютер (compute – вычислять) – техническое устройство для обработки информации.

Задачи информатики:

- Исследование информационных процессов любой природы;

- Разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации;

- Решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни

 

0.3 Структура информатики

 

 

Методология создания информационного обеспечения. Теория информационных систем и технологий.

Изучение закономерностей в информационных процессах. Создание информационных моделей коммуникаций. Разработка информационных систем и технологий.

Производство технических средств, программных продуктов. Разработка технологий переработки информации.

 

0.4 Информация и ее свойства

 

Информация – это любые сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Однако сведения становятся информацией только тогда, когда они новы для воспринимающего их объекта. Информация динамически меняется.

 

Материальным носителем информации является сообщение.

Под обработкой и передачей информации понимается обработка и передача сообщений.

 

Сообщение – это форма представления информации в виде речи, текста, изображения, графиков и т.п.

Сообщения строятся из элементов, образующих определенный алфавит.

Алфавитом речи являются фонемы, текста – буквы, музыки – тоны, рисунка – точки.

Во времени сообщения могут быть непрерывными

аналоговыми и дискретными.

 

 

Аналоговые сообщения (U₁) имеют бесконечный алфавит.

Их примером являются речь, музыка, изображение.

Элементы дискретных сообщений (U₂) могут меняться только через определенные равные промежутки времени. Такие сообщения также могут иметь бесконечный алфавит. Их примером являются текст, данные, таблицы.

 

Важной характеристикой информации является её адекватность.

Адекватность информации – это уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению и т.п.

 

Данные – это зарегистрированные сигналы.

Данные могут рассматриваться как признаки некоторых физических объектов, которые по каким-то причинам не взаимодействуют с другими физическими объектами, а лишь хранятся.

Например, номера телефонов в справочнике.

Однако как только эти данные начинают использоваться возникают изменения свойств объектов и данные превращаются в информацию.

 

Информацией является используемые данные.

0.5 Меры информации.

 

Любые сообщения могут быть обработаны на ЭВМ, если они представлены в цифровом виде.

В качестве алфавита цифрового сообщения можно принять десять цифр привычной для нас десятичной системы счисления (0, 1.. 9).

В качестве алфавита всех цифровых систем обработки информации приняты две цифры – 0 и 1 и сочетание нулей и единиц.

Например, десятичное число 12 в двоичной СС имеет вид 1100.

Отдельная позиция в двоичном числе получила название бит.

Т.о., бит имеет одно из двух значений – 0 или 1.

Байтом называется 8-позиционное двоичное число. Например, 10110001.

1 байт = 8 бит

1 бит 1 бит

1-й бит

2-й бит

3-й бит

4-й бит

5-й бит

6-й бит

7-й бит

8-й бит

Используют еще более крупные единицы измерения:

1 Кбит = 2¹⁰ бит,

1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 8×2¹⁰ бит,

1 Мбайт = 2²⁰ байт = 8×2²⁰ бит,

1 Гбайт = 2³⁰ байт = 8×2³⁰ бит.

 

Для измерения информации вводятся два параметра:

количество информации I и объём данных V_{Д .}

Объем данныхV_Д в сообщении измеряется количеством символом (разрядов) в этом сообщении; [ измеряется в битах или байтах ].

Количество информацииI в сообщении определяется количеством новых знаний, получаемых пользователем и является величиной относительной; [ бит; байт ]. Количество информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния исследуемой величины.

Коэффициент информативности (содержательность) Y определяется отношением: I / V_Д.

Пусть мы имеем некоторые предварительные (априорные) сведения о системе α. Мерой неосведомленности о системе является функция H(α), которая в то же время служит и мерой неопределенности состояния системы.

После получения некоторого сообщения β мы получили некоторую дополнительную информацию I_β(α), уменьшившую нашу априорную неосведомленность так, что неопределенность состояния системы после получения сообщения β стала H_β(α).

Тогда количество информации I_β(α) в системе, полученной в сообщении β, определится как

I _β(α)= H (α)- H _β(α).

Следовательно энтропия (степень неопределенности) системы Н(α) может рассматриваться как мера недостающей информации.

Энтропия системы H(α), имеющая N возможных состояний определяется формулой:

, //формула Шеннона

где P_i — вероятность того, что система находится в i-м состоянии, N – число состояний. Для случая, когда все состояния системы равновероятны, т.е. их вероятности равны P _i =1/ N, ее энтропия определяется соотношением:

.

Избыточность сообщения можно определить по формуле:

Информация в компьютере кодируется числовыми кодами. Одно и то же количество разрядов в разных системах счисления может передать разное число состояний отображаемого объекта, что можно представить в виде соотношения

,

где N – число всевозможных отображаемых состояний; m – основание системы счисления (разнообразие символов, применяемых в алфавите); n – число разрядов (символов) в сообщении.

Например, в двоичной системе счисления при 8-разрадном кодировании:

N =2⁸ =256.

Если по каналу связи передается n-разрядное сообщение, использующее m различных символов, то при равновероятном появлении любой из комбинаций, количество информации, будет равно:

 

I= log₂ (N)=n×;log₂ (m) // формула Хартли

 

В двоичной системе счисления (m =2) при 8-разрадном кодировании:

I= log₂ ( 256 )=8×;log₂ (2) =8 бит.

 

 

Пример расчета основных показателей информации для фразы: