«Информатиканың теоретикалық негізі»

1. Глоссарий

2. Дәрістер

3. Зертханалық жұмыстар

5. Студенттердің өздік жұмыстарының жоспары

1. Глоссарий

Модельдеу - кез-келген құбылыстардың, процесстердің немесе объект жүйелерінің қасиеттері мен сипаттамаларын зерттеу үшін олардың үлгісін құру (жасау) және талдау; бар немесе жаңадан құрастырылған объектілердің сипатын анықтау немесе айқындау үшін олардың аналогтарында (моделбдеріне) объекілердің әр түрлі табиғатын зерттеу әдісі.

Модель – модельдеу объектісінің нақты қасиеттері мен белгілерін таңдалған формаға келтіру.

Компьютерлік модель - таңдалынған программалық ортаға бейімделінген ақпараттық модельді ұсыну формасы

Семантикалық модель - семантикалық жадта ұғымдарды граф түрінде ұсыну.

Аналогтық модельдер - өзі нақты объект ретінде іс атқаратын, бірақ дәл сондай бейнеде көрінбейтін объект аналогы.

Сенсуалдық модельдер - адам сезіміне ықпал ететін сезімдік, эмоциялық (музыка, поэзия) модельдер.

Концептуалдық модель - зерттелетін объектіге және анықталған зерттеу шеңберіне қатысты себеп-салдарлық байланыстар мен заңдылықтарды айқындауды сипаттайды.

1. 
   Информатика пәнінің негізгі ұғымдары.
   

Анықтамасына қарағанда информатика технологияға жақын болғандықтан, оның пәнін ақпараттық технология дейді.

Информатика пәнінің негізгі түсініктері:

• 
  есептеу техникасы құралдарының аппараттық жабдықтары;
  
• 
  есептеу техникасы құралдарының программалық жабдықтары;
  
• 
  аппараттық және программалық жабдықтарды байланыстырушы құралдар;
  
• 
  аппараттық және программалық жабдықтар мен қолданушы арасын байланыстырушы құралдар;
  

Информатиканың басты мақсаты - есептеу техникасы құралдары көмегімен аппараттық және программалық жабдықтармен жұмыс істеу әдістері мен тәсілдерін жүйелендіру.

Информатика – практикалық ғылым. Оның жетістіктері практикада іске асып, тиімділікті жоғарылататын қажетті уақытында қолданылуы керек. Ақпараттық процесстерді техникалық жабдықтаудың барлық этаптарында информатика үшін маңызды қасиет – тиімділік. Аппараттық құралдар үшін тиімділік қасиеті оның өнімділігінің бағасынан жоғары болуымен бағаланады. Программалық жабдықтың тиімділігі олармен жұмыс істейтін адамдардың жұмысының жеңілдеп, өнімді болуымен бағаланады.

Информатика сөзі француздардың ақпарат және автоматика сөздерінің тіркесінен құралған. Мағынасы – ақпаратты автоматты түрде өңдеу. Информатиканың көзі негізгі екі ғылыммен байланысты: құжаталистика (өнеркәсіптік қатынастардың дамуына байланысты құжаттер айналымын тиімді жүргізу) және кибернетика (математикалық логиканы қолдану арқылы есептеу мәселелерін, басқа мәселелерді шешу).

Сонымен қорыта келгенде айтарымыз информатика пәні ақпаратты ЭЕМ көмегімен өңдеуді, сақтауды, тасымалдайтын ғылым.

Информатика пәні үш бағытта зерттеледі:

• 
  HardWare – ЕТ-ның аппараттық жабдықтарын зерттеу;
  
• 
  SoftWare – ЕТ-ның программалық жабдықтарын зерттеу;
  
• 
  BrainWare – ЕТ-ның қолданбалы программалар жиынын зерттеу.
  

“ Ақпарат”– сөзі латынның түсіндіру, баяндау, мәлімет деген ұғымдарды білдіретін informatio сөзінен шыққан.

Қазіргі кезде ақпарат күнделікті тұрмысқа, ғылымның әр түрлі: философия, экономика, физика, математика, информатика т.б. салаларына кеңінен енді. Бірақ әрбір ғылымның ақпарат туралы түсінігі бар.

Ақпарат деген сөзді біз қалай түсінеміз, ойланайық. Оны қолдану мысалдарынан қарастырайық. Ақпаратты біз ауызша немесе жазбаша түрде, тіпті қимыл-қозғалыс түрінде бере аламыз.

Біз бәріміз бала кезімізден бастап ақпарат алмасу процесіне қатысамыз. Кітап, газет және журнал оқығанда, радио тыңдап, теледидар көргенде, мұғаліммен, ата - аналармен, достарымызбен әңгімелескенде әртүрлі ақпарат аламыз.

Бізді дүние жүзіндегі күнделікті жаңалықтармен таныстыратын газетттерді, радио мен теледидарды «бұқаралық ақпарат құралдары» деп атаймыз. Диктор теледидар арқылы «Оқиға болып жатқан жерден қосымша хабар келіп түсті» деп хабарлайды. Сендер бір-біріңнен:”кеше біздің футбол командамыз жөнінде жаңалық естідің бе ?” немесе «бүгін соңғы хабарды естідің бе ?» деп сұрайсыңдар. Бұл мысалдарда “ақпарат” деген сөз белгілі бір хабардың, жаңалықтардың, өткен оқиғалардың мазмұнын білдіреді.

ХV ғасырда мәліметті қағазға басып щығару станогының пайда болуы кітап шығару ісін жолға қойып, адамзаттың алтын ойларын тікелей көпшілікке жеткізуге мүмкіндік жасады. Кітаптарды, оқулықтарды көптеп басып шығару, көпшілік кітапханаларының ашылуы адамзатты жалпы сауаттылыққа жетелеп, мәдениеттің жаңа даму кезеңін бастады деуге болады.

XIX-XX ғасырларда телеграфтың, радионың пайда болуы ақпаратты кез келген қашықтықта жарық сәулесінің таралу жылдамдығын жеткізуге мүмкіндік берді, ал теледидардың шығуы үйде отырып-ақ, дүние жүзінде не болып жатқанын біліп, кино, спектакльдерді көріп, оқып үйрену бағдарламаларының толық жүзеге асыра алатын күйге жеткізді.

Мәліметтерді іздеу мен өңдеудің бұрын болмаѓан жаңа мүмкіндіктерін ХХ ғасырдың ортасында шыққан электрондық есептеу машиналары (ЭЕМ, шет елдерде олар компьютер деп аталған ) берді. ЭЕМ әуелде есеп – қисап жұмыстарын автоматтандыру үшін шығарылған еді. Кейіннен олардағы мәліметттерді магниттік таспаларға жазып, қағазға басып, ЭЕМ экранына шығару қасиеттері бар екені анықталды. Оларды дамыта отырып, архив жасау ісінде, мәліметтерді теріп түзетуде, сызу мен графикалық жұмыстарда, өндірісті автоматтандыруда және де басқа адамның көптеген қызмет салаларында қолдана бастады.

Ақпарат тек қарым-қатынас нәтижесінде, яғни оны алу немесе беру кезінде ғана алып қоймай, адам миы бұрынғы қабылдаған мәліметтерді, хабарларды, білімін өңдеу процесінде де туу мүмкін.

Сонымен ақпарат тірі табиғатта да, өлі табиғатта да болады, ол әрқашан сөзбен ғана жеткізілмейді, яғни ақпарат алудың сан алуан түрі бар деп айта аламыз. Ақпарат қарым-қатынас жасау, өз бетімен ойлану, зерттеу т.б. әрекеттер нәтижесінде пайда болады.

Ақпаратқа үзілді-кесілді анықтама бере алмаймыз. Оны қоршаған дүние туралы және онда жүріп жатқан процесстер туралы хабарлар мен мағлұматтар деп түсінуге болады.

Ақпарат материя және энергиялармен қатар бізді қоршаѓан ортаның фундаментальды негізі болып табылады.

Біріншіден, адам ақпараттарды сақтай алады. Біз кітап, газет, журналдарды оқығанда, өзіміздің миымызға ақпарат жинаймыз. Сіз радиодан бұрын естіген деректерді бірнеше күн өткеннен кейін біреуге айтуымыз мүмкін. Демек, адам миы ақпаратты тек қабылдап ғана қоймай, оны сақтай да алады. Адам миына әсер ететін ақпараттар көлемі өте үлкен, сондықтан оларды дәлме-дәл сақтау мүмкін емес, яғни қабылдаған ақпаратты біреуге қайта айтқаныңызда, ол дәлме-дәл болмайды. Сондықтан да ақпараттарды сақтап тұру үшін сыртқы ақпарат сақтаушылар пайдаланылады. Олардың қатарына қағаз, папирус, пергамент, фотопленка, таспалар, дискілер және т.б енеді.

Екіншіден, адам ақпараттарды шығарып бере алады. Адам өз миында сақталған ақпараттарды біреуге айтып бере алады. Әңгіме кезінде бір адам айтушы (ақпарат жолдаушы), ал екінші адам тыңдаушы (ақпарат қабылдаушы) болады. Кітап оқыған кезде сіз қабылдаушы боласыз да, ал автор жолдаушы болып табылады. Ал оқыған кітабыңыздың мазмұнын біреуге айтсаңыз, сіз ақпарат жолдаушы боласыз да, ал тыңдаушы адам қабылдаушы болады.

Ақпарат алмасу үшін жолдаушы және қабылдаушы болуы керек. Хабар беруге пайдаланылатын құралды ақпарат беру арнасы (канал передачи информации) деп атайды. Оған теледидар, радио, компьютерлік желі, басылѓан құжаттар және т.б. жатады.

Үшінщіден, адам ақпараттарды өңдей алады. Ақпараттарды өңдеу деп бір ақпарат негізінде жаңа ақпарат алуды айтады. Ақпараттар өңделгенде, оның берілу түрі, алу жолдары өзгереді, бірақ оның мағынасы өзгермейді. Мысалы, есептеі шешу үшін сіз мыналарды орындайсыз:

1. 
   Есептің берілуін оқулықтан оқисыз – ақпарат аласыз.
   
2. 
   Есепті шешесіз, яғни ақпараттарды өңдейсіз.
   
3. 
   Нәтижені оқытушыға көрсетіп, оған ақпарат бересіз.
   

Алынған деректерді өңдей отырып, математикалық есептерді шеше отырып, адам бұрын өзінде болмаған жаңа ақпарат құра алады.

Адам өзі қоршаған ортадан ақпарат қабылдайды, оларды реттейді, салыстырады, талдайды, соның нәтижесінде жаңа ақпарат құра алады.

Сонымен, адам ақпараттарды сақтай алады, өңдейді шығарып бере алады. Бұл жағдайда адам қалайда бір амалдар орындайды, оны ақпарат процесс дейді. Ақпараттық процесті, әр түрлі құрылғыларды пайдалана отырып, ­өзі ұйымдастыра алады. Ол құрылғылар қатарына: қағаз, магниттік таспа, дискі, калькулятор, компьютер және тағы басқалар жатады.

Адам ақпаратты үздіксіз қабылдап отырады. Ақпарат, адамға ауа, су, жылу қандай қажет болса, сондай қажет.

Айталық, сіз дыбыс, сәуле жоқ бітеу кеңістіктің ішінде қамалып қалдыңыз екен делік. Бірнеше күннен кейін еш нәрсе сезбейтін, ешқандай әрекет істей алмайтын болып, орыныңыздан қозғала алмайсыз. өйткені сізге сырттан ақпарат берілмейді.

Адам өмір сүру үшін әрқашанда сырттан иіс, сезім және басқа да ақпарат қабылдап отыруы қажет, онсыз тіршілік болмайды.

Адамның ең басты сезім мүшесі – көру және есту. Кітаптан, теледидардан және басқа да ақпарат көздерінен сол мүшелер арқылы ақпарат қабылдап отырамыз. Сырттан қабылдайтын ақпараттың 90%-і сол мөшелер арқылы қабылданады

Қалай дегенмен де, басқа мүшелердің ролін жоққа шығаруға болмайды. Мысалы, шай ішкенде, оның тәтті немесе тәтті емес екендігін сеземіз, ыстық немесе суық затқа қол тигізгенде, олардың температурасының қандай екенін, қатты немесе жұмсақ екендігін байқаймыз.

Адам қабылдайтын ақпараттар таңба (белгі) және образды түрде болуы мүмкін.

Жазба мәтін әртүрлі белгілерден (а,в, “.” “,” “ – “ …) тұрады. Сөздер дыбыстық белгілерден – фонемалардан тұрады. Фонемадан сөз және сөйлемдер құрастырылады. Сөз және жазу бір – біріне ұқсайды. Олар әріптердің сөз буындарының комбинацияларынан құрастырылады.

Таңба түрінде қатысуды қатынасу тілі дейді. Қатынасу тілдері табиғи және жасанды болып бөлінеді.

Табиғи тілге кәдімгі ұлттардың жазба және сөйлеу тілдері жатады. Мысалы, оларға қазақ, орыс, ағылшын және де басқа тілдер жатады.

Жасанды тілдерге формалды, математика, физика, музыка, компьютер тілдері жатады.

Әр тілдің өзіне сәйкес алфавиттері, сөз құрастыратын белгілері (символдары ) болады. Мысалы, қазақ тілінің 43 символы, орыс тілінің 33 символы, ағылшын тілінің 28 символы бар, ал морзе тілі екі-ақ белгіден: ”.” “ , “ “–“тұрады.

Сандарды құрастыратын алфавиттер көп. Мысалы: екілік, сегіздік, ондық және он алтылық. Жүйенің негізі қанша болса, ол жүйеге сонша символ енеді. Мысалы, екілік жүйеге тек екі символ: 0 және 1 енеді.

Қандай да бір алфавитті пайдаланып ақпарат жазуды кодтау деп атайды.

Бір ғана ақпаратты әртүрлі жолда жазуға болады. Бір белгі тобынан екінші белгі тобына көшіру жолын код деп атайды.

Мысалы, мектепте оқитын оқушылар саны - тоғыз жүз алпыс жеті дегенді әр түрлі жүйеде кодтап, былай жазуға болады: 967₁₀ , 1707₈ , 3С7₁₆ , 1111000111₂. Бұл жазу түрінде оқушылар саны жөніндегі ақпарат өзгермейді, бірақ оның жазылу түрі өзгереді.

Ақпараттардың кодталу (кейде оны шифрлау деп те атайды) оның кері кодталуына (декодталуына – декодирование) қолайлы болатындай етіліп жасалуы қажет

Кодталғанда қанша аз алфавит пайдаланылса, кері кодтау сонша жеңіл болады. Практика жүзінде ақпараттарды кодтау үшін Морзе алфавиті немесе екілік алфавит пайдаланылады.

Мысалы, баяғыда жасалған телеграф аппаратын пайдаланғанда, қосқышты өшіріп және жағып отыру арқылы ақпарат берілген. Ақпаратты пайдаланушының қағазында қосқышты басып тұруы уақытына байланысты сызықша және нүкте жазылып отырған. Ондай хабарларды беруге төмендегі Морзе әрпі пайдаланылған.

B -… G- -. M- - R.-. W. - -

C- . - . H …. N -. S…. X-..-

D -… I.. O- - - - T- Y-.- -

E . J.- - - - P.- - . U..- Z- -..

K-.- 0- - - - - 1.- - - - 2..- - - 3 - -

4….- 5….. 6-…. 7- -… 8- - - ..

9- - - - .

Екілік алфавитте 0 мен 1 белгілері пайдаланылған, оларды ондық алфавиттен ажырату үшін екілік код деп атаған. Ағылшын тілінде екілік белгі, Binary digit сөзінен қысқартылып, бит деп аталѓан.Бұдан кейін ол екілік белгінің (0 немесе 1-ді ) бит деп атайтын боламыз.

Ақпаратты осы екі таңбаның көмегімен кодтау оларды сақтау мен жеткізу құрылғыларының конструкциясын мейілінше жеңілдетеді. Екілік сандар алфавитінің қарапайымдылығы оның есептеуіш техникасында кең таралуына себеп болды. Ақпаратты екілік кодпен көрсету үшін, құрылғы екі күйді айыра білуі (тануы) керек, мысалы, 1-құрылғыда тоқ барын, ал 0 жоғын, немесе 1-жоғары кернеу, 0 төмен кернеу екенін білдіреді. Екілік алфавит физикалық жүзеге асырудың қарапайымдылығынан басқа сенімділік пен үнемділік қасиеттеріне де ие.

• 
  
  Рис. 2.1. Ақпараттың негізгі түсінігі схемасы