Інформатика як наука 1 страница

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Донецький національний університет економіки і торгівлі імені
Михайла Туган-Барановського

Кафедра інформаційних систем і технологій управління

М16

Маковейчук К. О. Інформатика: навч. посіб. / К. О. Маковейчук. - Донецьк: [ДонНУЕТ], 2011. - 230 с. Навчальний посібник написаний відповідно до програми навчальної дисципліни «Інформатика». Розкриваються історія і основи розвитку інформатики як науки, еволюції комп’ютерів і програмного забезпечення, розглядаються сучасні операційні системи, службові і сервісні програми, засоби забезпечення антивірусної безпеки інформації в локальному та глобальному інформаційних середовищах. Розглянуті також основні принципи організації та аналізу даних за допомогою офісних додатків (MS Excel, Access). Надані основні відомості про принципи створення програм у об’єктно - орієнтованих середовищах на прикладі MS VB 6.0. Посібник містить контрольні запитання та завдання. Навчальний посібник призначений для підготовки студентів економічних спеціальностей. Може бути корисним аспірантам, викладачам ВНЗ, спеціалістам.

Ó Донецький національний університет економіки і

торгівлі імені Михайла Туган-Барановського, 2011

ВСТУП ……………………………………………………………………………..
РОЗДІЛ 1 АПАРАТНЕ ТА ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПК.......……
1.1 Введення в дисципліну інформатика та огляд термінології....……….......
1.1.1 Базові поняття інформатики....................................................................
1.1.2 Інформація та її властивості……………..........….........………….........
1.1.3 Інформатика як наука.......…………………..……………………..........
1.2 Елементи математичної теорії інформації в інформатиці..........................
1.2.1 Інформаційна ентропія та одиниці вимірювання інформації...............
1.2.2 Кодування чисел і арифметичні дії в різних системах числення........
1.2.3 Поняття інформатизації, інформатизація суспільства..........................
1.3 Еволюція обчислювальної техніки і інформаційних технологій...............
1.3.1 Історія розвитку обчислювальної техніки..............................................
1.3.2 Архітектура обчислювальної системи....................................................
1.3.3 Периферійні пристрої...............................................................................
1.4 Системне і сервісне програмне забезпечення..............................................
1.4.1 Види програмного забезпечення і функції операційних систем.........
1.4.2 ОС MS Windows Vista – файлова система і операції............................
1.4.3. Сервісні програми для платформи ОС MS Windows...........................
Контрольні запитання і завдання.…………………………………………...
РОЗДІЛ 2 АНАЛІЗ ДАНИХ В ТАБЛИЧНИХ ПРОЦЕСОРАХ.....................
2.1 Основи роботи в табличних процесорах......................................................
2.1.1 Призначення табличних процесорів. Табличний процесор MS Excel
2.1.2 Структура електронної таблиці, листи, книги, шаблони в MS Excel..
2.1.3 Модель чарунки в MS Excel. Два стилі посилань..........………..…….
2.2 Форматування і аналіз даних в MS Excel.....................................................
2.2.1 Формати (типи) даних чарунок листів...................................................
2.2.2 Автозаповнення і ряди даних, прогресія................................................
2.2.3 Робота з формулами і функціями. Синтаксис........................................
2.2.4 Переміщення, копіювання і автозаповнення формул, адресація.........
2.2.5 Логічні функції..........................................................................................
2.2.6 Створення діаграм в MS Excel................................................................
2.3 Додаткові можливості аналізу даних............................................................
2.3.1 Пошук рішення.........................................................................................
2.3.2 Консолідація даних...................................................................................
2.3.3 Апроксимація експериментальних даних. Лінії тренда........................
Контрольні запитання і завдання.…………………………………………......
РОЗДІЛ 3 СТВОРЕННЯ ТА АНАЛІЗ ДАНИХ В СУЧАСНИХ СУБД …...
3.1 Бази даних – основні поняття………………………………………….......
3.1.1 Бази даних - типи, структура, особливості…………………….......….
3.1.2 СУБД MS Access – структура, об’єкти, зв'язки…….……....................
3.1.3 Характеристики, властивості і типи даних полів в таблицях Access..
3.2 Призначення і методика створення форм та запитів в Access...................
3.2.1 Призначення і методика створення форм..............................................
3.2.2 Призначення запитів і методика створення запитів на вибірку...........
3.2.3 Створення умов відбору в запитах..........................................................
3.2.4 Призначення і методика створення запитів на зміну даних таблиць..
3.3 Призначення і методика створення звітів....................................................
Контрольні запитання і завдання.…………………………………………......
РОЗДІЛ 4 ОСНОВИ АЛГОРИТМІЗАЦІЇ ТА ПРОГРАМУВАННЯ.….......
4.1 Вивчення середовища програмування Visual Basic 6.0..............................
4.1.1 Мови і середовища програмування. Компілятор і інтерпретатор.......
4.1.2 Поняття візуального об'єктно-заснованого програмування.................
4.1.3 Алгоритм. Структурне програмування..................................................
4.2 Синтаксис, змінні та типи даних в програмах VB 6.0................................
4.2.1 Синтаксис коду програм..........................................................................
4.2.2 Змінні та типи даних................................................................................
4.2.3 Область визначення змінних...................................................................
4.3 Основні поняття мови VB. Процедури та функції......................................
4.4 Управління порядком виконання операцій..................................................
4.5 Елементи управління......................................................................................
4.6 Масиви.............................................................................................................
4.7 Способи програмного введення інформації................................................
4.8 Способи програмного виведення інформації..............................................
4.9 Засоби відладки програм в VB......................................................................
Контрольні запитання і завдання.…………………………………………......
Список літератури ……………………………………………………………...

Навчальний посібник «Інформатика» призначений для студентів економічних спеціальностей денної і заочної форм навчання.

Учбова дисципліна «Інформатика» є нормативною і входить в цикл професійної і практичної підготовки бакалавра у ВНЗ.

Вивчення цієї дисципліни дає можливість студентам зрозуміти та усвідомити, що розвиток обчислювальної техніки, інформаційних технологій та систем й економічний розвиток суспільства є взаємозалежними.

Інформатика– це спеціальна теоретична і прикладна (технічна, технологічна) наука, яка займається вивченням прийомів і методів отримання, передачі, обробки, збереження, представлення і розповсюдження інформації в усіх сферах людського суспільства. Об’єктом інформатики виступають як комп’ютери, так і інформаційні системи.

Мета навчання студентів дисципліні – формування знань про принципи побудови і функціонування персональних комп’ютерів, способи організації і аналізу даних за допомогою сучасного програмного забезпечення, основи алгоритмізації і програмування, а також про ефективне застосування сучасних інформаційно-комунікаційних технологій в професійній діяльності.

Отримані базові знання по курсу «Інформатика» необхідні для вивчення студентами подальших дисциплін протягом навчання у ВНЗ.

Учбова програма курсу «Інформатика» обсягом 216 академічних годин розділена на чотири змістовні (учбових) модулі об’ємом 6 кредитів (обсяг кредиту ЕСTS складає 36 академічних годин) і складається з аудиторних занять, індивідуальної і самостійної роботи студентів.

АПАРАТНЕ ТА ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПЕРСОНАЛЬНИХ КОМП’ЮТЕРІВ

1.1. Введення в дисципліну інформатика та огляд термінології

До базових понять, які використовуються в науці інформатиці, відносяться: дані, інформація і знання. Ці поняття часто використовуються як синоніми, проте між цими поняттями існують принципові відмінності.

Слово «інформація» відоме у наш час кожному. Воно походить від латинського слова informatio, що означає в перекладі – роз’яснення, повідомлення, обізнаність. Інакше говорять – означає повідомлення про який-небудь факт, подію, об’єкт, явище і т.п.

Етимологія: саме слово «informatio» складається з префікса «in-» («в-, на-, при-») і дієслова «form» («надаю форму, створюю»), пов’язаного з іменником «forma» («форма») [6].

В англійській мові слово «information» (в написанні «informacioun») вперше з’явилось у 1387 р. Сучасного написання це слово набуло у XVI ст. У східнослов’янські мови слово «інформація» прийшло із Польщі у XVII ст.

З середини ХХ століття «інформація» стала загальнонауковим поняттям, але до цих пір у науковій сфері воно залишається вкрай дискусійним. Загальноприйнятого визначення інформації не існує, і воно використовується головним чином на інтуїтивному рівні.

Термін дані походить від англійського слова data, яке в буквальному перекладі означає дані, факти, відомості.

На відміну від інформації, дані – це зареєстровані на будь-яких носіях відомості про об’єкт (реальний або вигаданий) незалежно від того, дійшли вони до якого-небудь приймача і чи цікавлять вони його. В такому трактуванні інформацію можна розуміти як дані, цінні для одержувача (приймача). Інформація не ототожнюється із знаннями. Інформація – зібрання даних, тоді як знання передбачає збагнення дійсності свідомістю, яка організує дані шляхом їх аналізу.

Необхідно відзначити, що універсальних визначень цих понять (даних, інформації, знань) немає, вони трактуються по-різному.

Дані – статична форма інформації, що реалізована в інформаційному об’єкті. Інакше – інформація, представлена у формалізованому вигляді, отримала назву „дані”.

Дані – це сукупність відомостей, зафіксованих на певному носії у формі, придатній для постійного зберігання, передачі і обробки. Перетворення і обробка даних дозволяє отримати інформацію.

Інформація – це результат перетворення і аналізу даних. Відмінність інформації від даних полягає в тому, що дані – це фіксовані відомості про події і явища, які зберігаються на певних носіях, а інформація з’являється в результаті обробки даних при рішенні конкретних задач. Наприклад, в базах даних зберігаються різні дані, а по певному запиту система управління базою даних видає необхідну інформацію.

Отже, квінтесенція систематизації визначень інформації:

- інформація – це позначення змісту, отриманого від зовнішнього світу, в процесі пристосування до нього, або заперечення ентропії (Норберт Вінер [1]);

^- інформація – заперечення ентропії або негентропія (Леон Бріллюен [2]);

^- інформація – комунікація і зв’язок, в процесі яких усувається невизначеність (Клод Шеннон [3] );

- інформація – передача, або обмеження різноманітності (Рос Ешбі [4]);

- інформація – ймовірність вибору (Ісаак Яглом [5] );

- міра неоднорідності розподілу матерії та енергії у просторі та у часі, міра змін, якими супроводжуються всі процеси, що протікають у світі (Віктор Глушков [6]).

Виділимо два трактування поняття «інформація». Під інформацією розуміється не кожне повідомлення, а лише таке, яке містить невідомі раніше його одержувачу факти, що доповнюють його уявлення про досліджуваний або аналізований об’єкт (процесі). Інакше, це відомості, які знімають повністю або зменшують існуючу невизначеність.

Знання (з англ. knowledge) – це інформація, що пройшла процес інтерпретації, і розглядається як істинна структура джерела інформації.

Знання – це зафіксована і перевірена практикою оброблена інформація, яка використовувалася і може багато разів використовуватися для ухвалення рішень.

Знання – це вид інформації, яка зберігається в базі знань і відображає знання фахівця в конкретній наочній області. Знання – це інтелектуальний капітал.

Формальні знання можуть бути у вигляді документів (стандартів, нормативів), що регламентують ухвалення рішень або підручників, інструкцій з описом рішення задач. Неформальні знання – це знання і досвід фахівців в певній наочній області.

Залежно від сфери використання, інформація може бути різною: науковою, технічною, управляючою, економічною і т.д. Для економічної інформатики інтерес представляє економічна інформація.

Інформація характеризується властивостями, або якісними ознаками, наприклад:

Об'єктивність. Інформація об'єктивна, якщо вона не залежить від чиєїсь думки.

Достовірність. Інформація достовірна, якщо вона відображає істинне положення справ.

Повнота. Інформацію можна вважати повною, якщо її достатньо для розуміння і ухвалення рішення.

Актуальність – важливість, істотність для теперішнього часу.

Адекватність – певний рівень відповідності створюваного за допомогою отриманої інформації образу реальному об'єкту, процесу, явищу.

З інформацією, як з об'єктом, можуть відбуватися наступні інформаційні процеси:

Обмін інформацією. Передачу і прийом інформації називають обміном інформації. Передача інформації між автоматами виконується з використанням технічних засобів зв'язку. Вежа ретрансляції передає інформацію, яку сприймає блок прийому телевізора. Радіостанція передає інформацію, яку сприймає блок прийому радіоприймача. Відеомагнітофон передає інформацію з відеокасети на екран.

При обміні інформацією потрібне джерело інформації і приймач інформації. Інформація, яка передана від джерела, досягає приймача за допомогою послідовності сигналів, яка називається повідомленням. Сигнали можуть бути звуковими, електричними, електромагнітними, оптичними і т.д. Інформація може поступати безперервно, а може і дискретно, тобто у вигляді послідовності сигналів, відокремлених один від одного тимчасовими або просторовими проміжками.

Перетворення інформації. Обробка інформації – перетворення інформації з одного вигляду в іншій, здійснюване за строгими формальними правилами.

Обробка інформації за принципом «чорного ящика» - процес, в якому користувачу важлива і необхідна лише вхідна і вихідна інформація, але правила, по яких відбувається перетворення, його не цікавлять і не беруться до уваги. Можливість автоматизованої обробки інформації ґрунтується на тому, що обробка інформації не має на увазі її осмислення.

Зберігання інформації. Інформація для магнітофона, відеомагнітофона, кіноапарата зберігається на спеціальних пристроях: аудіокасетах, відеокасетах, кінострічках. Пристрій, призначений для зберігання інформації, називають носієм інформації. Носій інформації може бути різної природи: механічний, магнітний, електричний. Носії інформації розрізняються за формою представлення інформації, за принципом зчитування, за типами матеріалу.

Інформація записується на носій за допомогою зміни фізичних, хімічних або механічних властивостей навколишнього середовища. Запис і зчитування інформації здійснюється в результаті фізичної дії з носієм інформації записуючих і зчитуючих пристроїв. Наприклад, за допомогою мікрофону і інших пристроїв магнітофона звукова інформація записується на магнітну стрічку, тобто на магнітній стрічці зберігається інформація. За допомогою магнітної головки магнітофона інформація зчитується з магнітної стрічки.

Перед збереженням інформація повинна бути закодована (букви, числа, знаки, зображення).

Науковою дисципліною, що вивчає рух, структуру і властивості семантичної інформації, є інформатика. Тим часом, саме поняття «інформатика» увійшло у постійний вжиток тільки з середині двадцятого століття, з подачі основоположника «Математичної теорії інформації» Клода Шеннона. Більш того, методи математичної теорії інформації широко застосовуються в інформатиці. Проте слід розрізняти математичну теорію інформації і інформатику.

Центральним моментом математичної теорії інформації є поняття інформації і міри для вимірювання її кількості, тобто розглядаються кількісні характеристики інформації. Шенноном було введено вузько технічне трактування поняття «інформація», стосовно теорії зв'язку або передачі кодів (яка і отримала назву «Математична теорія інформації»). Під інформацією в теорії інформації і кібернетиці розуміють повідомлення, які передаються у формі сигналів. Математична теорія інформації цілком і повністю відволікається від змістовної, семантичної сторони інформації, тоді як в інформатиці саме ця сторона є найістотнішою.

Інформатика розглядає якісні особливості, смислове (семантичне) значення, важливість інформації для споживачів. В інформатиці поняття інформації асоціюється зі знанням із всіма властивими йому властивостями: старінням, достовірністю, відповідністю досягнутому науково-технічному рівню і т.д.

Інформатика - це наука про інформацію, способи її збирання, зберігання, обробки і надання за допомогою комп'ютерної техніки. Об'єктом інформатики виступають як комп'ютери, так і інформаційні системи.

Інформатика – це спеціальна теоретична і прикладна (технічна, технологічна) наука, яка займається вивченням прийомів і методів отримання, передачі, обробки, збереження, представлення і розповсюдження інформації в усіх сферах людського суспільства.

Економічна інформатика - це наука про інформаційні системи (ІС), що використовуються для підготовки і ухвалення рішень в управлінні, економіці і бізнесі.

Економічна інформатика - область знання, яка розглядає як предмет інформаційні системи, що використовуються для підготовки і ухвалення рішень у сфері економіки і бізнесу. Як метод "Економічної інформатики" розглядається моделювання бізнес-процесів. Представлення інформаційних систем включає опис архітектури інформаційних технологій (програмування, апаратної частини, телекомунікацій і даних), бізнес-додатків (ERP, DSS, SCM, CRM) і управління інформаційними системами. Крім того, важливою складовою є економіка ІС, що обговорює проблеми оцінки витрат і вигод на етапах упровадження, експлуатації і розвитку ІС в рамках прийнятої структури управління.

Об'єктом економічної інформатики виступають інформаційні системи, які забезпечують рішення підприємницьких і організаційних задач, що виникають в економічних системах (економічних об'єктах).

Інформаційна система – це сукупність програмно-апаратних засобів, способів і людей, які забезпечують зібрання, зберігання, обробку і видачу інформації для забезпечення підготовки і ухвалення рішень.

Слово «система» походить від грецького systema, що означає ціле, складене з частин або безлічі елементів. Система - це сукупність взаємозв'язаних елементів, які функціонують для досягнення певної мети.

Основні характеристики систем: ціль, входи, виходи, зворотний зв'язок і зовнішнє середовище. Системи значно відрізняються між собою як по складу, так і по головній цілі. До систем відносяться апаратні і програмні засоби комп'ютерів, телекомунікації, системи життєзабезпечення, системи освіти і т.д.

До економічних систем відносяться: промислові підприємства, торгові організації, комерційні банки, державні установи і т.д.

Отже, об'єктом економічної інформатики виступають економічні інформаційні системи, кінцева мета функціонування яких - ефективне управління економічною системою. Таким чином, основне призначення інформаційної системи – створення сучасної інфраструктури для управління підприємством, організацією, установою.

Різноманітність задач, вирішуваних за допомогою ІС, призвела до появи безлічі різнотипних систем, відмінних принципами побудови і закладеними в них правилами обробки інформації.

1.2. Елементи математичної теорії інформації в інформатиці

1.2.1. Інформаційна ентропія та одиниці вимірювання інформації

В інформатиці розглядаються інформаційні процеси, тому важливе питання про визначення кількості інформації. Кількісно вимірювати інформацію дозволить підхід до інформації як до міри зменшення невизначеності знання [7].

В оточуючому нас світі існує безліч явищ, які кожного разу відбуваються дещо інакше, приводять до несподіваного результату. Ці явища називають випадковими.

Багато явищ в техніці, природі і інших областях також носять випадковий характер, тобто неможливо точно передбачити, як явище відбуватиметься. Але при спостереженні цього явища достатнє число раз за незмінних умов можна описати його течію кількісно. Так, наприклад, при киданні монети не можна передбачити, випаде "орел" або "решка".

Випадковий експеримент або досвід, є процес, при якому можливі різні результати, так що наперед не можна передбачити буде який результат. Досвід характеризується тим, що його у принципі можна повторити скільки завгодно раз. Особливе значення має безліч можливих, таких, що взаємно виключають один одного, результатів досвіду (елементарних подій).

Якщо досвід підрозділяється тільки на кінцеве число елементарних подій, які є до того ж рівноімовірними, то говорять, що йдеться про класичний випадок. Прикладами таких дослідів є кидання монети, кидання гральної кістки. Для дослідів такого типу ще Лаплас розробив теорію ймовірності.

В 1948 році, досліджуючи проблему раціональної передачі інформації через зашумлений комунікаційний канал, Клод Шеннон запропонував революційний імовірнісний підхід до розуміння комунікацій і створив першу, математичну, теорію ентропії. Його ідеї швидко послужили основою розробки двох основних напрямів: теорії інформації, яка використовує поняття ймовірності і ергодічну теорію для вивчення статистичних характеристик даних і комунікаційних систем, і теорії кодування, в якій використовуються алгебраїчні і геометричні інструменти для розробки ефективних кодів [5, 12].

Нехай є шестигранний кубик, який кидатимемо на рівну поверхню. З рівною ймовірністю відбудеться одна з шести можливих подій - кубик опиниться в одному з шести положень: випаде одна з шести граней. Можна говорити про рівноімовірні події, якщо при зростаючій кількості експериментів число випадань кожній з граней поступово зближуватимуться. Перед самим кидком можливі шість подій, тобто існує невизначеність нашого знання, ми не можемо передбачити, скільки очок випаде. Після того, як подія відбулася, наступає повна визначеність, оскільки ми одержуємо зорове повідомлення, що кубик в даний момент знаходиться в певному стані. Невизначеність нашого знання зменшилася, одна з шести рівноімовірних подій відбулася.

Початкова невизначеність нашого знання залежить від початкового числа можливих рівноімовірних подій. Чим воно більше, тим більша кількість інформації міститиме повідомлення про результати досвіду.

На прикладі гри „Вгадай число” (див. таблицю 1.1) можна розглянути зменшення невизначеності. Один з учасників загадує ціле число (наприклад, 30) із заданого інтервалу (наприклад, від 1 до 32), мета другого – „вгадати” число першого учасника. Для другого гравця початкова невизначеність знання складає 32 можливі події. Щоб знайти число, необхідно отримати певну кількість інформації. Перший учасник може відповідати тільки „так” і „ні”. Другий повинен вибрати наступну стратегію: послідовно, на кожному кроці зменшувати невизначеність знання в два рази. Для цього він повинен ділити числовий інтервал пополам, задаючи свої питання.

Питання другого	Відповідь першого	Кількість можливих подій (невизначеність знань) - 32	Отримана кількість інформації
Число більше 16?	Так		1 біт
Число більше 24?	Так		1 біт
Число більше 28?	Так		1 біт
Число більше 30?	Ні		1 біт
Число 30?	Так		1 біт

Для того, щоб вгадати число з інтервалу від 1 до 32, було потрібно 5 питань. Кількість інформації, необхідне для визначення одного з 32 чисел, склала 5 біт.

Кількість можливих подій К і кількість інформації I зв'язані між собою формулою:

- кількість інформації, якщо відома кількість подій;

- кількість можливих подій, якщо відома кількість інформації [12, 13].

Поняття ентропії, як міри невизначеності, введено Шенноном в його статті «А Mathematical Theory Communication», опублікованої в двох частинах в Bell System Technical Journal в 1948 році. Шеннон припустив, що приріст інформації рівний втраченій невизначеності, і задав вимоги до її вимірювання.