Что относится к данным а что к информации
Информатика. Шпаргалка
Понятие «информатика» (от лат. – «осведомленность в чем-либо» появилось в середине XX в. во Франции. Термин образовался посредством объединения слов «информация» (information) и «автоматика» (automatique) и в переводе на русский язык означает «автоматизированная обработка информация»; возник, чтобы определить область знании, которая занимается обработкой информации с использованием ЭВМ. Другими словами, информатика является наукой о компьютерной технике.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Информатика. Шпаргалка предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Данные и информация. Свойства информации
В информатике различают понятия «данные» и «информация».
Данные представляют собой информацию, находящуюся в формализованном виде и предназначенную для обработки техническими системами.
Под информацией понимается совокупность представляющих интерес фактов, событий или явлений, которые необходимо зарегистрировать и обработать.
Информация в отличие от данных — это не все, что мы знаем о предмете, а только то, что нам интересно, что можно хранить, накапливать, применять, передавать и т. д. Например, если составить перечень из двадцати оценок и показать кому-либо, то они будут восприниматься как обыкновенные данные. А если напротив каждой оценки написать фамилии студентов, то это будет восприниматься уже как информация, она будет интересной в данном случае для студентов, получивших оценки по некоторой дисциплине.
Данные только хранятся, а не используются. Но как только данные начинают использоваться, т. е. представлять интерес, то они преобразуются в информацию.
В процессе обработки информация изменяется по структуре и форме. Признаками структуры является взаимосвязь элементов информации. Структура информации классифицируется на формальную и содержательную. Формальная структура информации ориентирована на форму представления информации, а содержательная — на содержание.
Виды форм представления информации. По способу отображения:
1) символьная представлена в виде знаков, цифр, букв;
2) графическая — в виде изображения;
3) текстовая — в виде набора букв, цифр;
4) звуковая — в виде звука.
По месту появления:
1) внутренняя (выходная) возникает в пределах объекта;
2) внешняя (входная) — вне объекта.
1) постоянная может использоваться несколько раз и в течение долгого времени;
2) переменная может изменяться в зависимости от времени ее применения.
По стадии обработки:
1) первичная регистрируется впервые;
2) вторичная образуется при преобразовании первичной информации; может быть промежуточной и результативной.
Свойства информации: актуальность, полнота, точность, репрезентативность, своевременность, содержательность, устойчивость, достоверность. В компьютере вся информация может обрабатываться при помощи информационных процессов, состоящих из сбора (деятельности человека, при которой он получает сведения об объекте), обмена (процесса, в ходе которого источник информации с помощью сигналов передает, а приемник получает сведения об объекте), накопления (создания исходного несистематизированного массива информации), обработки (процесса преобразования данных в соответствии с алгоритмом), хранения (процесса поддержания исходных данных в определенном виде, который обеспечит их выдачу по запросам в установленный срок).
Заблуждение о том, что «данные» и «информация» это синонимы. Атрибутивно-наследственный подход к определению понятий «данные» и «информация»
В статье даётся краткий обзор значения понятий «информация» и «данные» и предлагается новая атрибутивно-наследственная модель отношений между понятиями «сообщение», «ощущение», «данные», «информация», «знание», пригодная для последующего наращивания атрибутами. Из объяснений становится понятно, чем отличается «информация» от «данных».
Введение. Мнимые синонимы
Слово «информация» появилось в России в Петровскую эпоху [11, с. 136], но, судя по литературе XIX века, не употреблялось ни в быту, ни в литературном языке вплоть до середины XX века.
Несмотря на взаимозаменяемость в быту слов сведения и знания, информация и данные, в науке и технике они не синонимы, однако единого подхода к общенаучному определению информации пока нет.
Потребность в общем терминологическом понимании увеличилась в 40-60 годы XX века, а начало XXI века это уже пятый этап осмысления природы информации, её количественных и смысловых свойств [6, с. 347].
Информацию пытаются определить как атрибут любых материальных объектов или только самоорганизующихся живых и технических систем, а также как особую субстанцию [8, с. 180].
Помимо определения понятия информация, делаются также попытки к различению понятий сообщение, знание, информация, данные и к выявлению отношений между ними, например, в модели DIKW [4]. Однако в этих плодотворных подходах само различение понятий часто является интуитивным, а определения, связующие эти понятия, образуют порочный круг, когда определяются друг через друга [1, с. 152], например, данные определяются через информацию, а информация через данные.
Разработаны также модели, описывающие «круговорот» данных, информации, документов, знаний [1, с. 152], [9, с. 17].
Эта статья не является подробным обзором по теме информации и данных, тем более, она не направлена на критику тех или иных теорий и подходов. Цель статьи – предложить модель отношений между понятиями информация, сообщение, знание, данные, которая была бы еще один шагом на пути к семантической строгости, была бы общей для смежных наук и расширяемой в новых теориях.
Часть первая. Краткий обзор темы
В определении и применении этого понятия нет единства.
Данные нередко понимают как факты или наблюдения, которые не организованы, не обработаны и поэтому не имеют значения или ценности из-за отсутствия контекста или должного толкования [2, с. 8]. Данными также считают знаки (символы), например, математические формулы или человеческую речь. Нередко к данным относят, помимо фактов и знаков, сигналы от органов чувств [3, с. 487]. Некоторые исследователи считают данными только записанные (в широком смысле) знаки и сигналы, которые отражают случившиеся события или служат предсказаниям [1, с. 152].
Информация в кибернетике
В кибернетике и в технике связи слово информация достаточно ясно определено и его значение вовсе не совпадает со значением слова данные, которое в кибернетике употребляется как общеязыковое.
С точки зрения кибернетики, «одной из простейших, наиболее элементарных форм информации является запись выбора между двумя равновероятными простыми альтернативами, например между гербом и решеткой при бросании монеты» [5, с. 168]. Ещё более обобщенно информацией называют сведения о разнообразии математического множества [15, с. 199].
«Запись выбора между … гербом и решеткой» может быть словесной («герб решетка решетка герб решетка герб герб»), буквенной («г р р г р г г»), цифровой («1001011»), иной. Во всех случаях такая запись является условленной и является информацией об исходе бросания монеты. Причем количество информации зависит вовсе не от длины записи (словесная запись самая длинная), а от разнообразия альтернатив (состояний).
Информация в гуманитарных науках
В гуманитарных науках нет единого мнения насчет этого понятия.
Существует несколько разновидностей модели, в некоторых из них отсутствует слой «Мудрость», в некоторых – «Данные», модели отличаются определениями, поэтому можно говорить не об одной модели, а о семействе моделей.
Данными в моделях DIKW чаще всего называют символы или знаки, которые бесполезны, пока они не примут приемлемую форму. …
К информации в моделях DIKW относят «полезные» данные, которые позволяют ответить на вопросы что? где? когда? кто? сколько? и, тем самым, принять решение или предпринять действие.
Знаниями в моделях DIKW называют обработанную, структурированную, организованную информацию.
Часть вторая. Атрибутивно-наследственная модель
Попробуем построить новую модель отношений между понятиями. По замыслу в этой модели нужно:
— обеспечить единство и непротиворечивую общность модели для философии, кибернетики, семиотики, общего менеджмента и т. п.;
— c охранить иерархические отношения между понятиями;
— выделить классифицирующие атрибуты (свойства) данных и информации;
— выстроить иерархически наследственные атрибуты;
— определить очередной уровень иерархии через нижележащий уровень, подчеркивая наследуемость атрибутов;
— предусмотреть расширение модели за счет наращивания атрибутов;
— отвлечься от основных атрибутов сообщений, ощущений, знаний и, тем более, мудрости, поскольку они не являются темой статьи.
Область применения модели
Будем считать, что при физическом взаимодействии неживых объектов информация может передаваться и храниться так же, как и при взаимодействии кибернетических систем. За счет чего? За счет того, что после физического взаимодействия объектов состояние одного объекта может уменьшать неопределенность состояния другого объекта.
Пример. Имеется несколько пробирок с растворами, кислотность которых неизвестна. Кислотность раствора в любой выбранной пробирке можно выяснить с помощью лакмусовой бумаги. Лакмусовая бумага, побывавшая в кислом растворе, станет красной, а в щелочном синей. Обобщенно: состояние одного объекта (бумаги) изменится после взаимодействия с другим объектом (раствором), т. е. состояние одного объекта (бумаги) отражает состояние второго объекта и, значит, хранит информацию о втором объекте (растворе). Объект «бумага» служит сообщением о состоянии объекта «раствор».
Такой подход позволяет считать, что информация существует не только в живых или в искусственных системах, но является свойством любого материального объекта и может передаваться в виде сообщения от одного объекта другому при их взаимодействии.
Иерархия и наследование
К «пирамиде» DIKW добавим нижний слой «сообщения и ощущения», который будет служить источником данных, но снимем у «пирамиды» макушку «мудрость».
Тогда понятия соединяются в иерархическую цепочку:
Сообщения или ощущения Данные Информация Знания, т. е. СиОДИЗ,
Та же самая цепочка английскими словами будет такой:
Message or Percept Data Information Knowledge, т. е. MoPDIK.
Будем считать, что живая материя имеет дело с ощущениями, а неживая – с сообщениями.
Любой из уровней в иерархии понятий можно разложить на подуровни, тоже иерархические. В частности, из-за существенных различий в толковании понятия информация в различных науках нам придется разложить этот уровень на два подуровня: информация в кибернетике и информация в гуманитарных науках.
Будем считать, что каждая последующее понятие в иерархической цепочке сложнее, чем предыдущее в том смысле, что у каждого последующего понятия есть те же атрибуты, что у предыдущего понятия, и есть собственные атрибуты. Другими словами, последующее понятие наследует классифицирующие атрибуты от более простых понятий. За одним исключением: понятие знание наследует только часть атрибутов от понятия информация, ту часть, которая важна для установления атрибутивной общности и не вызывает сомнений в междисциплинарной полемике.
Понятия сообщение, ощущение, знание оставим с частично неопределёнными наборами атрибутов, что позволит наращивать или уточнять модель в будущем.
Общий атрибут знак
Прежде чем приступить к атрибутам заявленных понятий, вспомним философское понятие знак, которое имеет большое значение в теории информации.
Знаком в философии считают предмет, свойство, событие, выступающее в качестве представителя некоторого другого предмета, свойства или отношения и используемое для приобретения, хранения, переработки и передачи сообщений, информации, знаний [12].
Как следует из определения, знак может быть представителем любого объекта: живого или неживого, элемента или системы, предмета или события.
Знаки подразделяют на языковые и неязыковые.
К языковым знакам, связанным с человеком, относят речевые, типографские и т. п. знаки естественных языков, а также математические, химические и т. п. формулы, чертежи, схемы, коды искусственных языков.
Среди неязыковых знаков стоит обратить внимание на знаки-раздражители. Знаки-раздражители есть результат возбуждения рецепторов у органов чувств [12]. Возбуждение рецепторов преобразуется в нервные импульсы, которые затем представляются в центральной нервной системе знаками-раздражителями, отражающими свет, тепло, горечь и т. п. в качестве ощущений. Знаки-раздражители не равны самим физическим воздействиям на рецепторы. Прикосновение, к примеру, к горячему чайнику не приводит к нагреванию мозга, потому что по нервным клеткам передается не тепло, а некий знак, соответствующий температуре.
Классификация знаков приводится ниже (Рисунок 1 ).
Рисунок 1 – Схема для классификации знаков
Из философского определения знака следует, что знаковый вид есть необходимый атрибут сообщения, ощущения, информации и знания важных понятий философии. Очевидно, что понятие данные находится в том же ряду понятий, и поэтому оно также должно иметь знаковый вид.
Выделив первый необходимый атрибут (знаковый вид), присущий всем пяти понятиям (сообщению, ощущению, данным, информации и знанию) перейдем к следующим атрибутам.
Атрибуты сообщений, ощущений
Очевидно, что понятия сообщение, ощущение обладают, помимо знакового вида, дополнительными атрибутами, которые в этой статье не обсуждаются, поскольку предмет статьи лежит больше в атрибутивной модели информации и данных. Поэтому к понятиям сообщение и ощущение не будем предъявлять атрибутивных требований, за исключением того, что они должны быть в виде знака. Знаки могут быть даже с неизвестным значением (как письменность Майя до 1975 года), но знаковый вид должен быть.
Итак, сообщения и ощущения представлены в виде знаков, это их общий атрибут. Других требований к этим понятиям в атрибутивной модели нет.
В общеязыковом значении данными называют сведения, необходимые для какого-нибудь вывода, решения [7]. Такое же значение имеет это слово в технике и в точных науках [10] (вспомним школьную математику: «дано», «доказать»). Сохраним в атрибутивной модели общеязыковое значение слова данные, но формализуем его: будем считать, что вывод и решение возможны, только если увязать данные с объектом, о котором делается вывод или принимается решение.
Данные иерархически наследуют знаковый вид от сообщений и ощущений. С другой стороны, данные, в отличие, от сообщений и ощущений, пригодны и предназначены для вывода, анализа или синтеза, поэтому у данных должен быть собственный атрибут. Этот атрибут связь с объектом, относительно которого делается вывод или принимается решение. Данные связаны с объектом; сведения «вообще» или сведения «ни о чём» остаются сообщениями и ощущениями.
Пример. Допустим, что в автобусной тесноте мы услышали фразу из соседского разговора: « Идет дождь…». Является ли услышанная фраза сообщением? Да, и это сообщение выражено в форме языкового речевого знака. Но пригодно ли это сообщение для некоторого вывода или анализа? Конечно же, нет. По меньшей мере потому, что эти сведения не связаны с объектом. Где идет дождь? Если эти сведения связать с местностью и временем (т. е. с объектом), то сообщение можно анализировать.
Поскольку ощущения также представляются в виде знаков, замещающих физические взаимодействия, то они могут стать пригодными для анализа объекта, если будут увязаны с объектом.
Пример. Если поставить перед слепым человеком два чайника, позволить ему ощупать оба чайника и спросить его, горячий ли красный чайник, то слепой не сможет ответить на этот вопрос, не сможет сделать вывод о температуре красного чайника. Безусловно, что слепой почувствует температуру предметов в виде знаков: «теплый», «холодный» и т. п. Но ощущения слепого связаны с левым и правым чайниками, а не с объектом «красный чайник». Поэтому ощущения слепого не могут стать данными относительно объекта «красный чайник», но могут стать данными относительно объектов «левый чайник» и «правый чайник».
Итак, данные наследуют знаковый вид от сообщений и ощущений и у данных есть собственный атрибут: связь с объектом. Такой набор атрибутов у понятия данные удовлетворяет и научно-техническим и бытовым требованиям к понятию.
Атрибуты информации в кибернетике
С точки зрения кибернетики, информация есть свойство материи, отражающее разнообразие состояний материи. Количество информации является мерой разнообразия [15].
С точки зрения математической теории связи (источника и составной части кибернетики), информация есть сведения об объекте, которые уменьшают неопределенность относительно его состоянии. Количество информации является функцией от вероятностей состояний [14, с. 260].
Анализ и сопоставление определений информации, предложенных Клодом Шенноном в теории связи и Уильямом Эшби в кибернетике, показывает, что:
— информация должна быть связана с явно указанным объектом; информация вне связи с объектом не существует;
— объект должен иметь несколько различных состояний;
— переход объекта из одного состояния в другое должен быть вероятностным;
— если известны вероятности состояний, то можно подсчитать количество информации, причем смысл и ценность сведений о состояниях не имеют значения при подсчете;
— определение, относящееся к теории связи, не противоречит общекибернетическому определению, а уточняет его.
Для шоферов, подъезжающих к светофору, мгновенное состояние светофора неопределённо и имеет вероятностный характер.
Предположим, что, подъезжая, шофер видит на светофоре желтый свет. Этот знак (цвет) связан с объектом (светофором), поэтому является данными. Поскольку состояния объекта различны (их четыре) и вероятностны, то полученные данные о мгновенном состоянии являются информацией.
Пример. Регулировщик, который сам переключает работоспособный светофор, нажимая кнопки на пульте, знает о состоянии светофора наперед. Для регулировщика нет неопределенности в мгновенном состоянии светофора, переход между состояниями не является вероятностным. Следовательно, регулировщик, глядя на работоспособный, им же переключаемый светофор, не получает информации о состоянии светофора. Он получает данные, в которых для него нет новизны.
Два только что приведенных примера не говорят о том, что наличие информации обусловлено свойствами человека (получателя сведений), они говорят о различных условиях задачи.
Пример. Вернемся к светофору, который имеет четыре состояния. Если считать, что по условиям задачи (для подъезжающего шофера) все состояния равновероятны, то количество информации I в каждом сигнале светофора равно I = log 2 4 = 2 бита.
Итак, если данные связаны с вероятностными состояниями объекта, то их можно признать «кибернетической» информацией об объекте и подсчитать количество информации, связанное с каждым состоянием. «Кибернетическая» информация наследует атрибуты данных, и у неё есть три собственных атрибута «допустимость состояния объекта», «неопределенность мгновенного состояния объекта», «измеримость количества информации».
Атрибуты информации в гуманитарных науках
Информация, по мнению многих ученых [6, с. 350; 13, с. 23], занимающихся в областях семиотики, управления знаниями, общего менеджмента, должна обладать некоторыми важными характеристиками, а именно: понятностью, новизной, измеримостью, ценностью, смыслом, актуальностью, достоверностью и пр.
Если вдуматься, то несколько из этих характеристик, а именно: понятность, новизна и измеримость уже нашли своё соответствие в кибернетике.
Понятность информации связана с двумя кибернетическими требованиями к ней:
— информация должна быть связана с объектом;
— состояния объекта должны принадлежать заранее оговоренному множеству (или объект должен находиться только в допустимых состояниях); данные, не принадлежащие допустимому множеству, не являются информацией.
Если эти кибернетические требования удовлетворяются, то удовлетворяется и гуманитарное требование понятности информации.
Пример. Предположим, что шофер видит на светофоре синий свет. Этот свет не принадлежит заранее оговоренному множеству цветов (красный, желтый, зеленый и пр.) и не является допустимым для светофора, поэтому состояние светофора останется для шофера неопределенным. Шофер не получает информации о светофоре, так как не распознал его состояние. Синий свет остается для него только данными.
Новизна информации об объекте связана с кибернетическим требованием о вероятностном переходе объекта в новое состояние.
Если кибернетическое требование о вероятностной предсказуемости состояния объекта удовлетворяется, то удовлетворяется и гуманитарное требование новизны информации.
Итак, существует взаимное соответствие между парами атрибутов, присущих информации в кибернетическом и в гуманитарном понимании, а именно:
связь с объектом +
допустимость состояния объекта
неопределенность в состоянии объекта
Понятие информации и данных.
Понятие информации и данных.
совокупность знаний о фактических данных и зависимостях между ними, являющихся одним из видов ресурсов, используемых человеком в трудовой деятельности и быту;
· сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы представления;
· сведения, неизвестные до их получения;
· значение, приписанное данным;
· Средство и Форма передачи знаний и опыта, сокращающая неопределенность и случайность и неосведомленность;
· обобщенный термин, относящийся к любым сигналам, звукам, знакам и т.д., которые могут передаваться, приниматься, записываться и/или храниться.
Данные это:
· информация, представленная в виде, пригодном для ее передачи и обработки автоматическими средствами, при возможном участии автоматизированными средствами с человеком;
· фактический материал, представленный в виде информации, чисел, символов или букв, используемый для описания личностей, объектов, ситуаций или других понятий с целью последующего анализа, обсуждения или принятия соответствующих решений
Свойства информации. Меры и единицы количества и объёма информации
Свойства информации
Как и всякий объект, информация обладает свойствами. Характерной отличительной особенностью информации от других объектов природы и общества, является дуализм: на свойства информации влияют как свойства исходных данных, составляющих ее содержательную часть, так и свойства методов, фиксирующих эту информацию.
С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие общие качественные свойства: объективность, достоверность, полнота, точность, актуальность, полезность, ценность, своевременность, понятность, доступность, краткость и пр.
Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от человеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения.
Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения.
Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам: преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации.
Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению.
Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.
Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.
Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью.
Для измерения длины, массы, времени, силы тока и т.д. придуманы приборы и процедуры измерения. Чтобы узнать длину стержня, достаточно приложить к нему линейку с делениями, силу тока можно измерить амперметром. А как узнать количество информации в некотором сообщении, в каких единицах эту информацию измерять? Для двоичных сообщений в качестве такой числовой меры используется количество бит в сообщении. Это количество называют информационным объемом сообщения. Например, сообщение «МИРУ МИР» имеет информационный объем 8 байт (64 бит).
Биты и байты используются также для измерения «емкости», размера памяти и для измерения скорости передачи двоичных сообщений. Скорость передачи измеряется количеством передаваемых бит в секунду (например, 19200 бит/с).
Наряду с битами и байтами для измерения количества информации в двоичных сообщениях используются и более крупные единицы (более удобные для измерения больших объемов информации):
1 Кбит (один килобит) = 210 =1024 бит (прибл. 1 тыс. бит)
1 Мбит (один мегабит) = 220 =1048576 бит (прибл. 1 млн. бит)
1 Гбит (один гигабит) = 230 = (прибл.)109 бит (миллиард бит)
1 Кбайт (один килобайт) = 210 =1024 байт (прибл. 1 тыс. байт)
1 Мбайт (один мегабайт) = 220 =1048576 байт (прибл. 1 млн. байт)
1 Гбайт (один гигабайт) = 230 = ( прибл. 1 миллиард байт)
Функции
6. интерфейс (определение, классификация интерфейсов).
Интерфейс — совокупность средств, методов и правил взаимодействия (управления, контроля и т. д.) между элементами системы. Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами (например, научившись работать с одной программой под Windows, пользователь с легкостью освоит и другие — потому, что они имеют одинаковый интерфейс).
пользовательский интерфейс — этонабор приемов взаимодействия пользователя с приложением компьютера.
Компания Microsoft впервые предложила единый пользовательский интерфейс GUI во всех приложениях Windows.
Хотя была поставлена цель создания единого пользовательского интерфейса, в каждом приложении остались свои особенности. Например, приложение MS Word имеет меню «Таблица», а приложение MS Excel — «Данные». Общие команды «Файл Þ Открыть» и «Правка Þ Найти» расположены во всех приложениях в одном и том же месте.
По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы.
Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после её утверждения, например нажатием клавиши ENTER. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается операционной системой MS-DOS.
Графические операционные системы (Windows, Unix, OS2 и др.) реализуют более сложный тип интерфейса (WIMP, SILK), в котором в качестве органа управления, кроме клавиатуры, может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа с графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления.
В качестве активного элемента управления выступает указатель мыши
— графический объект, перемещение которого на экране синхронизировано с перемещением мыши.
В качестве пассивных элементов управления выступают графические элементы управления приложений (экранные кнопки, значки, переключатели, флажки, раскрывающиеся списки, строки меню и т.д.).
Требования к организации данных в информационной технологии.
Проектирование базы данных
Любая база данных является информационной моделью предметной области. Предметная область представляется множеством фрагментов, например, предприятие – цехами, дирекцией, бухгалтерией и т.д. Каждый фрагмент предметной области характеризуется множеством объектов и процессов, использующих объекты, а также множеством пользователей с различными взглядами на предметную область. Для того чтобы представить ПО в базе данных, нужно прежде всего выделить те понятия, которые представляют интерес только с точки зрения создания БД. Иными словами, нужно выполнить классификацию понятий ПО. Далее эти понятия будут представляться в БД.Проведение такой классификации называется концептуальным проектированием данных.
При концептуальномпроектировании технические характеристики компьютера и особенности его программного обеспечения в расчет не берутся. Главное на этом этапе – правильно представить многочисленные связи объектов реального мира, т.е. промоделировать объекты и их связи. Описание ПО в терминах некоторой модели данных принято называть концептуальной схемой. Концептуальная схема может быть представлена в виде предложений естественного языка, а возможно представление в виде набора таблиц. Какие именно термины естественного языка будут использованы или что будет внесено в таблицы – определяется конкретной ПО. В любом случае на этапе создания концептуальной схемы объекты ПО, их связи, свойства объектов представляются именами.
Обычно для отдельных пользователей базы данных интерес представляет только часть ПО. Это означает, что в общей концептуальной схеме для отдельного пользователя необходимо выделить некоторую подобласть понятий и, возможно, даже преобразовать ее для конкретного применения. Такая выделенная часть концептуальной схемы называется внешней схемой. Одной ПО соответствует одна концептуальная схема и большое количество внешних схем.
Описание концептуальной схемы в терминах данных, представляемых в памяти компьютера, называетсявнутренней схемой.
Рссмотрим условную предметную область «Учебный процесс», включающую следующие основные понятия: «студент», «преподаватель», «изучаемая дисциплина», «оценки». Пусть требуется создать базу данных для хранения данных о студентах, преподавателях и изучаемых дисциплинах, используя которую можно, например, получить сведения о студентах, имеющих право получать стипендию.
На этапе логического проектирования необходимо выделить основные объекты предметной области, которые требуется моделировать, дать им имена и описать их атрибуты. Приведем эти объекты в виде списка имен, за которыми в скобках следует список атрибутов.
Можно выделить четыре объекта — Студенты, Дисциплины, Оценки и Преподаватели:
· Студенты (код студента, фамилия, имя, отчество, номер группы, дата рождения, стипендия, оценки).
· Дисциплины (код дисциплины, название дисциплины),
· Оценки (код студента, код дисциплины, оценка),
· Преподаватели (код преподавателя, код дисциплины, фамилия, имя, отчество, дата рождения, телефон, название дисциплины).
В реляционной базе данных в качестве объектов рассматриваются отношения, которые можно представить в виде таблиц. Таблицы между собой связываются посредством общих полей, т.е. одинаковых по форматам и, как правило, по названию, имеющихся в обеих таблицах.
Рассмотрим, какие общие поля надо ввести в таблицы для обеспечения связности данных. В таблицах Студенты и Оценки таким полем будет «Код студента», в таблицах Дисциплины и Оценки – «Код дисциплины», в таблицах Преподаватели и Дисциплины – «Код дисциплины». Выбор цифровых кодов вместо фамилий или названий дисциплин обусловлен меньшим размером данных в таких полях: например, число «2» по объему занимаемой памяти значительно меньше слова «математика». На рис. 89 представлена схема базы данных, где жирными буквами выделены ключевые поля.
Ключом называют любую функцию от атрибутов отношения, с помощью которой можно однозначно определить конкретный кортеж. Такая функция может быть значением одного из атрибутов (простой ключ), задаваться алгебраическим выражением, включающим значения нескольких атрибутов (составной ключ). Это означает, что данные в строках каждого из столбцов составного ключа могут повторяться, но комбинация данных каждой строки этих столбцов является уникальной. Например, в таблице Студенты есть столбцы Фамилии и Год рождения. В каждом из столбцов есть некоторые повторяющиеся данные, т.е. одинаковые фамилии и одинаковые года рождения. Но если студенты, имеющие одинаковые фамилии, имеют разные года рождения, то эти столбцы можно использовать в качестве составного ключа. Как правило, ключ является уникальным, т.е. каждый кортеж определяется значением ключа однозначно, но иногда используют и неуникальные ключи (ключи с повторениями). Обозначение 
на схеме соответствует типу связи между таблицами «один-ко-многим». При таком типе связи одной строке таблицы, например, Студенты с уникальным значением ключа «Код студента» может соответствовать множество строк таблицы Оценки с таким же значением поля «Код студента».
Основные понятия СУБД
СУБД – это комплекс программных средств, предназначенных для создания новой базы данных, наполнения ее содержимым, редактирования и отображения данных в соответствии с заданным критерием.
Основные режимы работы СУБД
С базами данных работают две категории людей: проектировщики и пользователи. В связи с этим СУБД имеет два режима работы: проектировочный и пользовательский. В проектировочном режиме создатель БД работает с ее структурой и имеет полный доступ к базе. Пользовательский режим используется для наполнения базы данными с помощью форм, обработки данных с помощью запросов и получения результатов в виде таблиц или отчетов. Доступ к структуре БД для рядовых пользователей закрыт.
Основные средства СУБД
Основными средствами СУБД являются:
· средства описания структуры БД;
· средства конструирования экранных форм для ввода данных;
· средства создания запросов для выборки данных при заданных условиях и выполнения операций по их обработке;
· средства создания отчетов;
· языковые средства (макросы, встроенный алгоритмический язык, язык запросов) для реализации нестандартных алгоритмов обработки данных.
14 Основные объекты СУБД
Основными объектами любой СУБД являются таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы и модули.
Таблицы служат для хранения всех данных, имеющихся в БД, и ее структуры (полей, их типов и свойств).
Формы – это средство для ввода данных. Они используются для заполнения тех полей таблицы, к которым есть доступ пользователям данной категории. В форме можно разместить специальные элементы управления для автоматизации ввода (раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и т.п.). Формы особенно удобны для ввода данных с заполненных бланков.
Отчеты предназначены для вывода данных на принтер в удобном и наглядном виде. В отчетах данные таблиц и запросов преобразуются в документы.
Макросы и модули предназначены для автоматизации повторяющихся операций при работе с СУБД и создания новых функций путем программирования. Макросы состоят из последовательностей внутренних команд СУБД, модули создаются средствами внешнего языка программирования.
Локальная и глобальные сети. Требования к организации сетей. Основные компоненты сети.
Подключение компьютерак локальной сети
Подключение компьютера к локальной сети выполняется при помощи специального устройства – сетевого адаптера (сетевой карты), который приобретается отдельно. Существует большое количество сетевых адаптеров, выбор адаптера зависит от топологии сети. Топология – раздел математики, изучающий свойства геометрических фигур. Для компьютерных сетей – это способ организации физических связей между компьютерами (узлами) сети. Простейшая локальная сеть имеет шинную или звездообразную топологию.
В случае шинной топологии используется длинный кабель, в разрывы которого подключаются сетевые адаптеры рабочих станций. Это более дешевый способ объединения компьютеров в сеть, но он обладает существенным недостатком – при обрыве кабеля вся сеть выходит из строя.
Если в шинной топологии компьютер-отправитель и получатель расположены не на одном кабеле, то для их связи используется специальное устройство пересылки сообщений – маршрутизатор. Он копирует посылаемое по одному кабелю сообщение и передает его по другому.
В случае звездообразной топологии каждый компьютер подключается своим кабелем к другому специальному устройству – концентратору (разветвителю). При обрыве одного из кабелей сеть про Сетью называют объединение нескольких компьютеров для совместного использования информации и ресурсов. Для создания сети используется специальное аппаратное и программное обеспечение. Сети бывают локальные и глобальные.
Локальная сеть – это сеть, которая объединяет компьютеры, находящиеся в одной комнате, в одном или нескольких близко расположенных зданиях. При этом для соединения компьютеров используются выделенные линии связи, принадлежащие той же организации, что и компьютеры.
Глобальные сети объединяют компьютеры в пределах региона, страны и даже континентов. В качестве примера можно привести глобальную сеть Internet, покрывающую своей паутиной узлов весь мир. Для создания глобальных сетей приходится брать в аренду телефонные и спутниковые линии связи.
Для обеспечения работы любой сети необходимо соблюдение трех основных требований:
· обязательно наличие соединений, т.е. промежуточной аппаратуры (сетевой интерфейс) для связи компьютеров и передающей среды. Обычно подсоединение к сети осуществляется специальной съемной платой, называемой сетевой интерфейсной платой;
· должны быть установлены правила (протоколы), по которым компьютеры общаются друг с другом, что связано с возможностью установки на них разного программного обеспечения;
· должны быть определены услуги (сервис), т.е. перечень тех операций, которые один компьютер может делать для другого.
Основные программные и аппаратные компоненты сети
Даже при поверхностном рассмотрении работы в сети становится ясно, что вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью.
В основе любой сети лежит аппаратный слой (стандартная компьютерная аппаратура). В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов – от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперкомпьютеров. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
Второй слой – это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Коммуникационные устройства из вспомогательных компонентов сети превратились в основные и наряду с компьютерами и системным программным обеспечением влияют как на характеристики сети, так и на её стоимость.
Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.
Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.
17 Адресация компьютеров
При объединении компьютеров в сеть появляется проблема их адресации. На практике обычно используется сразу несколько схем, Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. Наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов.
Аппаратные (hardware) адреса. Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, так как они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске оборудования. Помимо отсутствия иерархии, использование аппаратных адресов связано еще с одним недостатком – при замене аппаратуры, например, сетевого адаптера, изменяется и адрес компьютера
Символьные адреса или имена. Эти адреса предназначены для запоминания людьми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко использовать как в небольших, так и крупных сетях. Для работы в больших сетях символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например, ftp-archl.ucl.ac.uk.
Числовые составные адреса. Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса.
В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновременно все три приведенные выше схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих числовых номеров сообщения передаются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо числового номера используется аппаратный адрес компьютера. Обычно такая схема характерна даже для небольших автономных сетей.
Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами.
Глобальная сеть Интернет
Локальные сети обычно объединяют несколько десятков компьютеров, размещенных в одном здании, однако они не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. В этом случае дистанционный доступ к информации обеспечивают региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента).
Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах.
Потребности формирования единого мирового информационного пространства привели к объединению локальных, региональных и корпоративных сетей в глобальную компьютерную сеть.
Для подключения локальных сетей чаще всего используются оптоволоконные линии связи. Однако в случаях подключения неудобно расположенных или удаленных компьютерных сетей, когда прокладка кабеля затруднена или невозможна, используются беспроводные линии связи. Если передающая и принимающая антенны находятся в пределах прямой видимости, то используются радиоканалы, в противном случае обмен информацией производится через спутниковый канал с использованием специальных антенн
История Интернет
Попытки передачи информации между компьютерами по специальным или телефонным линиям предпринимались еще на заре всеобщей компьютеризации. История Интернет в некотором смысле началась с 1958 года, когда в ответ на запуск первого спутника, США создали организацию под названием ARPA (Advanced Research Projects Agency – Бюро перспективных исследований Министерства обороны США). До 68-го года внутри ARPA и в других организациях велась работа по соединению компьютеров. В конце 60-х – начале 70-х годов Министерство обороны США приступило к разработке системы связи, которая должна была соединить между собой компьютеры всех центров противоракетной обороны страны. К надежности системы предъявлялись высокие требования: система должна быть децентрализованной. Выход из строя любых ее составляющих (например, в случае точечного ядерного удара) не должен был приводить к разрушению системы и ухудшать качество и скорость связи между участниками информационного обмена. Целью ARPA было создание надежной и гибкой компьютерной сети, способной функционировать в экстремальных условиях военного времени. Требовалась гибкость и надежность при минимальных затратах. ARPA успешно решила эту задачу, разработав технологию коммутации пакетов. Следуя этой технологии, передаваемые данные разбивались на «пакеты», каждый из которых имел свой «адрес назначения», и передавались в линию связи. Наличие «адреса назначения» позволяло легко отыскать «адресата» и передать ему все необходимые данные. Система получила название ARPAnet и использовалась для передачи данных между компьютерами и электронной почты.
В начале 70-х годов при поддержке ARPA была разработана новая технология передачи данных – правила передачи различных типов данных между разнородными компьютерными сетями. Эти правила (протоколы), получившие общее название INTERNET, сделали возможным создание всемирной сети, которая объединяет компьютеры любых типов и позволяет передавать практически любую информацию. Она и сыграла огромную роль в создании этой новой системы связи.
К 1978-му году были выработаны все базовые протоколы, которые и сейчас используются в Интернет. В 1982 году была основана Европейская UNIX Сеть (EUnet). До этого в Сеть входили только США, Канада и Великобритания. Система доменных имен (символьные адреса) появилась в 1984 году. В 1991-м была разработана технология WWW. К этому моменту ARPAnet уже перестала официально существовать. Пришло время современного Интернета. В 1991-м году Россия присоединилась к Интернет. К 1992 году в Сети было более миллиона компьютеров. За 1993-й год Веб вырос в три с половиной тысячи раз. В 1994-м году Интернет исполнилось 25 лет. С тех пор Сеть достигла глобального распространения, но принципиально не изменилась. Были придуманы множество новых технологий, улучшились каналы связи, увеличилось до десятков миллионов количество компьютеров, а количество пользователей – до сотен миллионов. В результате Интернет обрел общеизвестность, и он стал коммерчески выгодным не только для тех, кто предоставляет доступ в Сеть. Уже в 94-м году можно было заказать пиццу на дом через Интернет. На август 2000-го года насчитывалось более двадцати миллионов Web-сайтов, т.е. в десять раз больше, чем в 96-м году.
В настоящее время Интернет не является отдельной сетью – на самом деле это сообщество сетей.
Понятие информации и данных.
совокупность знаний о фактических данных и зависимостях между ними, являющихся одним из видов ресурсов, используемых человеком в трудовой деятельности и быту;
· сведения о лицах, предметах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы представления;
· сведения, неизвестные до их получения;
· значение, приписанное данным;
· Средство и Форма передачи знаний и опыта, сокращающая неопределенность и случайность и неосведомленность;
· обобщенный термин, относящийся к любым сигналам, звукам, знакам и т.д., которые могут передаваться, приниматься, записываться и/или храниться.
Данные это:
· информация, представленная в виде, пригодном для ее передачи и обработки автоматическими средствами, при возможном участии автоматизированными средствами с человеком;
· фактический материал, представленный в виде информации, чисел, символов или букв, используемый для описания личностей, объектов, ситуаций или других понятий с целью последующего анализа, обсуждения или принятия соответствующих решений