Предмет и структура информатики

Термин информатика, как название науки, получил распространение с середины 80-х годов прошлого века, он состоит из корня inform, т.е. «информация» и суффикса matics т.е. «наука о…» таким образом, информатика по смыслу слова это наука об информации. В англоязычных странах термин не прижился, информатика там называется Computer Science – наука о компьютерах.

Информатика – молодая, очень бурно развивающаяся наукаи, видимо, поэтому строгого и точного определения ее предмета пока не сформулировано. В одних источниках информатика определяется как наука, изучающая алгоритмы, т.е. процедуры, позволяющие за конечное число шагов преобразовать исходные данные в конечный результат, в других источниках - на первый план выставляется изучение компьютерных технологий. Наиболее устоявшимися посылками в определении предмета информатики в настоящее время являются указания на изучение информационных процессов (т.е. сбора, хранения, обработки, передачи данных) с применением компьютерных технологий. При таком подходе, наиболее точным определением, по мнению авторов, является следующее:

Информатика – это наука изучающая:

· методы реализации информационных процессов средствами вычислительной техники (СВТ);

· состав, структуру, общие принципы функционирования СВТ;

· принципы управления СВТ.

Из определения следует, что информатика – прикладная наука, использующая научные достижения многихнаук. Кроме того, информатика – практическая наука, которая не только занимается описательным изучением перечисленных вопросов, но и во многих случаях предлагает способы их решения. В этом смысле информатика технологична и часто смыкается с информационными технологиями.

Методы реализации информационных процессов находятся на стыке информатики с теорией информации, статистикой, теорией кодирования, математической логикой, документоведением и т.д. В этом разделе изучаются вопросы:

• представление различных типов данных (числа, символы, текст, звук, графика, видео и т.д.) в виде, удобном для обработки СВТ (кодирование данных);
• форматы представления данных (предполагается, что одни и те же данные могут быть представлены разными способами);
• теоретические проблемы сжатия данных;
• структуры данных, т.е. способы хранения с целью удобного доступа к данным.

В изучении состава, структуры, принципов функционирования средств вычислительной техники используются научные положения из электроники, автоматики, кибернетики, в целом этот раздел информатики известен как аппаратное обеспечение(АО) информационных процессов. В этом разделе изучаются вопросы:

· основы построения элементов цифровых устройств;

· основные принципы функционирования цифровых вычислительных устройств;

• архитектура СВТ – основные принципы функционирования систем, предназначенных для автоматической обработки данных;

· приборы и аппараты, составляющие аппаратную конфигурацию вычислительных систем;

· приборы и аппараты, составляющие аппаратную конфигурацию компьютерных сетей.

В разработке методов управления средствами вычислительной техники (а средствами цифровой вычислительной техники управляют программы, указывающие последовательность действий, которые должно выполнить СВТ) используют научные положения из теории алгоритмов, логики, теории графов, лингвистики, теории игр, этот раздел информатики известен как программное обеспечение(ПО) СВТ. В этом разделе изучаются вопросы:

• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением, объединяемые понятием интерфейс;
• программное обеспечение СВТ (ПО);

Обобщая сказанное можно предложить следующую структурную схему

Программное обеспечение Теория алгоритмов, логика, теория графов, теория игр, лингвистика и др.     Интерфейсы, Вспомогательные программы, Системы программирования, Прикладные программные продукты.

Аппаратное обеспечение Логика, электроника, автоматика, кибернетика и др.   Синтез цифровых устройств, архитектура СВТ, аппараты и приборы выч систем аппараты и приборы компьютерных сетей.

Информационные процессы   Теория кодирования теория информации, теория графов теория множеств логика и др.     Кодирование данных, Форматы данных, Сжатие данных, Структуры данных, и др.

ИНФОРМАТИКА

Рис. 1.2. Структура информатики

В настоящей главе будут подробно рассмотрены некоторые проблемы представления данных различных типов: числовых, символьных, звуковых, графических. Также будут рассмотрены некоторые структуры, позволяющие хранить данные с возможностью удобного доступа к ним.

Вторая глава посвящена аппаратному обеспечению информационных процессов. В ней рассматриваются вопросы синтеза цифровых устройств, устройство электронно-вычислительных машин, устройство отдельных элементов аппаратного обеспечения.

Третья составляющая информатики – программное обеспечение неоднородно и имеет сложную структуру, включающую несколько уровней: системный, служебный, инструментальный, прикладной.

На низшем уровне находятся комплексы программы, осуществляющие интерфейсные функции, т.е. посреднические между человеком и компьютером, аппаратным и программным обеспечением, между одновременно работающими программами, т.е. распределения различных ресурсов компьютера. Программы этого уровня называются системными. Любые пользовательские программы запускаются под управлением системных программ, называемых операционными системами.

Следующий уровень – это служебное программное обеспечение. Программы этого уровня, они называются утилитами, выполняют различные вспомогательные функции. Это могут быть ремонтные или диагностические программы, используемые при обслуживании различных устройств (гибкого и жесткого диска), тестовые программы представляющие комплекс программ технического обслуживания, архиваторы, антивирусы и т.п. Служебные программы, как правило, работают под управлением операционной системы, (хотя могут и непосредственно обращаться к аппаратному обеспечению) поэтому они рассматриваются как более высокий уровень. В некоторых классификациях системный и служебный уровни объединяются в один класс – системного программного обеспечения ему посвящена третья глава.

Инструментальное программное обеспечение представляет комплекс программ для создания других программ. Процесс создания новых программ на языке машинных команд очень сложный и кропотливый, поэтому он низко производительный. На практике большинство программ составляется на формальных языках программирования, которые более близки к математическому, и, значит, проще и производительней в работе, а перевод программ на язык машинных кодов осуществляет компьютер посредством инструментального программного обеспечения. Программы инструментального программного обеспечения управляются системными программами, и, значит, относятся к более высокому уровню.

Прикладное программное обеспечение – самый большой по объему класс программ, это программы конечного пользователя. В четвертой главе будет дано подробное описание и классификация программ, входящих в этот класс. Пока же скажем, что в мире существует около шести тысяч различных профессий, тысячи различных увлечений и большинство из них в настоящее время имеет какие либо свои прикладные программные продукты. Прикладное программное обеспечение также управляется системными программами, и имеет более высокий уровень. Подробно прикладное программное обеспечение рассматривается в четвертой главе.

Обобщая сказанное, можно предложить следующую структуру программного обеспечения.

Предложенная классификация программного обеспечения является в большой мере условной, т.к. в настоящее время программные продукты многих фирм стали объединять в себе программные элементы из разных классов. Например, операционная система Windows, являясь комплексом системных программ, в своем составе содержит блок служебных программ (дефрагментация, проверка, очистка диска и др.), а также текстовый процессор WordPad, графический редактор Paint, которые принадлежат классу прикладных программ.