| Познакомимся со средствами обработки информации. Важнейшим видом обработки информации являются вычисления. |
| Развитие земледелия, скотоводства, торговли, мореплавания, астрономии и многих других областей деятельности человека привели к необходимости создания счетных инструментов. |
| Естественно, что первым счетным инструментом было то, что у человека имелось всегда под рукой. А именно пальцы рук. Кто из вас им не пользовался в детстве? |
| В V веке до нашей эры в Греции и Египте получила распространение «счетная доска». Вычисления на которой производились путем перемещения камешков по желобам на мраморной доске. Такая счётная доска получила название абак. «Абак» – это греческое слово, которое переводится как Вычисление. |
| Подобные счетные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан-пан. «Потомком» абака можно назвать и русские счеты. В России они появились на рубеже XVI – XVII веков. И до сих пор в нашей стране счеты можно увидеть не только в музеях. До недавнего времени они активно использовались, преимущественно в торговле. |
| В начале XVII века шотландский математик Джон Непер ввел понятие логарифма, опубликовал таблицы логарифмов. Затем в течение двух веков развивались вычислительные инструменты, основанные на использовании этой математической функции. Логарифмы позволяют свести трудоемкие арифметические операции – умножение и деление – к более простым – сложению и вычитанию. В результате появилась логарифмическая линейка. Этот инструмент до недавнего времени был вычислительным средством инженеров. И лишь ближе к концу XX столетия его вытеснили электронные калькуляторы. |
| В 1645 году французский математик Блез Паскаль создал первую счетную машину. Машина Паскаля позволяла быстро выполнять сложение многозначных чисел. |
| Немецкий ученый Лейбниц, развив идею Паскаля, создал механический арифмометр, на котором можно было выполнять все четыре арифметические операции с многозначными числами. Позднее арифмометр многократно совершенствовался, в том числе и русским изобретателем П. Л. Чебышевым. |
| Арифмометр был предшественником современного калькулятора — маленького электронно-вычислительного устройства. Сейчас практически у каждого школьника есть калькулятор, который помещается в кармане. Любому академику начала XX века такое устройство показалось бы фантастическим. |
| Мечтой изобретателей вычислительной техники было создание считающего автомата, который бы без вмешательства человека производил расчеты по заранее составленной программе. Автором первого проекта вычислительного автомата был профессор Кембриджского университета Чарльз Бэббидж. В период между 1820 и 1856 годами Бэббидж работал над созданием программно-управляемой аналитической машины. Это было настолько сложное механическое устройство, что проект так и не был реализован. |
| Для осуществления его проекта в ту пору еще не существовало подходящей технической базы. Некоторым ученым современникам Бэббиджа его труд казался бесплодным. Однако пророчески звучат сейчас слова самого Чарльза Бэббиджа: «Природа научных знаний такова, что малопонятные и совершенно бесполезные приобретения сегодняшнего дня становятся популярной пищей для будущих поколений». |
| Основные идеи, заложенные в проекте Аналитической машины, в нашем веке были использованы конструкторами ЭВМ |
| Электронная вычислительная машина — это универсальное средство, объединяющее в себе обработку информации, хранение информации и обмен исходными данными и результатами с человеком. |
| Появление электронно-вычислительных машин позволило обрабатывать, а впоследствии и передавать информацию со скоростью, в несколько миллионов раз превышающей скорость обработки и передачи информации человеком. |
| Под обработкой информации понимается любое ее преобразование, проводимое по законам логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщенном опыте, сложившихся взглядах и нормах поведения. |
| Основным видом обработки первичной информации, полученной различными приборами, является преобразование в форму, обеспечивающую её восприятие органами чувств человека. Так, фотоснимки космоса, полученные в рентгеновских лучах, преобразуются в обычные цветные фотографии с использованием специальных преобразователей спектра и фотоматериалов. Приборы ночного видения преобразуют изображение, получаемое в инфракрасных (тепловых) лучах, в изображение в видимом диапазоне |
| Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). |
| Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. Кардинальные сдвиги в этой области произошли благодаря созданию ЭВМ как универсального преобразователя информации, в связи с чем появились понятия данных и обработки данных. |
| Данными называют факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесенные на те или иные носители и допускающие обработку с помощью специальных технических средств (в первую очередь ЭВМ). |
| Обработка данных предполагает производство различных операций над ними, в первую очередь арифметических и логических, для получения новых данных, которые объективно необходимы (например, при подготовке ответственных решений). |
| Виды обработки информации: 1) получение новой информации, новых сведений; 2) изменение формы представления информации; 3) систематизация, структурирование данных; 4) поиск информации. |
| Обработка информации всегда производится с некоторой целью. Для её достижения должен быть известен порядок действий над информацией, приводящий к заданной цели. Такой порядок действий называется алгоритмом. Кроме самого алгоритма необходимо также некоторое устройство, реализующее этот алгоритм. В научных теориях такое устройство называется автоматом. |
| Под алгоритмом всегда (и до возникновения строгой теории) понималась процедура, которая позволяла путем выполнения последовательности элементарных шагов получать однозначный результат (независящий от того, кто именно выполнял эти шаги) или за конечное число шагов прийти к выводу о том, что решения не существует. |
| Конечно же это нестрогое определение понятия алгоритма и именно попытки сформулировать такое понятие привели к возникновению теории алгоритмов. Причиной развития этой теории были внутренние проблемы математики и лишь с возникновением и развитием вычислительной техники и смежных наук выяснилось, что в основе этих наук должна лежать теория алгоритмов. Так стало очевидным прикладное значение новой науки – теории алгоритмов. |
| Начальной точкой отсчета современной теории алгоритмов можно считать работу немецкого математика Курта Гёделя, в которой было показано, что некоторые математические проблемы не могут быть решены алгоритмами из некоторого класса. Общность результата Гёделя связана с тем, совпадает ли использованный им класс алгоритмов с классом всех (в интуитивном смысле) алгоритмов. Эта работа дала толчок к поиску и анализу различных формализаций алгоритма. |
| В 1936 г. Аланом Тьюрингом для уточнения понятия алгоритма был предложен абстрактный универсальный исполнитель. Его абстрактность заключается в том, что он представляет собой логическую вычислительную конструкцию, а не реальную вычислительную машину. Термин «универсальный исполнитель» говорит о том, что данный исполнитель может имитировать любой другой исполнитель. Например, операции, которые выполняют реальные вычислительные машины можно имитировать на универсальном исполнителе. В последствие, придуманная Тьюрингом вычислительная конструкция была названа машиной Тьюринга. Кроме того, предполагается, что универсальный исполнитель должен уметь доказывать существование или отсутствие алгоритма для той или иной задачи. |
| Любой алгоритм может быть представлен, как программа для универсального исполнителя. Это основная идея теории алгоритмов. В настоящее время универсальным исполнителем считается компьютер. Совокупность всех команд языка исполнителя называется системой команд исполнителя алгоритмов. |
| Алгоритм управления работой алгоритмической машины представляет собой конечную последовательность команд, посредством выполнения которой машина решает задачу обработки информации. |
| Уточнить понятие алгоритма можно, например, задав обязательные свойства алгоритмов, т. е. требования, которым должны удовлетворять предписания, задающие интересующий нас процесс. К свойствам алгоритмов, обеспечивающим возможность их эффективного использования в практической деятельности, в том числе и при разработке реализующих их компьютерных программ, можно отнести: Дискретность (разделенность на части) и упорядоченность. Алгоритм должен состоять из отдельных действий, которые выполняются последовательно друг за другом.Дискретность– предполагает, что алгоритм состоит из отдельных команд, к выполнению каждой из которых можно приступать только по окончании выполнения предыдущей. Чтобы исполнитель сумел решить поставленную перед ним задачу, используя алгоритм, он должен уметь выполнить каждое его указание. Иными словами, он должен понимать суть управления. Понятность – все команды, составляющие алгоритм, должны быть понятны исполнителю. Конечность — алгоритм решения задачи не может заключаться в выполнении сколь угодно большого числа шагов; число шагов (а следовательно, и время выполнения алгоритма) должно быть конечным. Будучи понятным, алгоритм не должен все же содержать предписаний, смысл которых может восприниматься неоднозначно. Этими свойствами часто не обладают предписания и инструкции, которые составляются для людей. Например, указания типа: "посолить по вкусу", "насыпать две-три ложки сахарного песку", "получил оценку 4 или 5", "жарить до готовности не могут встречаться в алгоритмах. Очевидно, что понятные в определенных ситуациях для человека предписания такого типа могут поставить в тупик ЭВМ. Это свойство носит название - точность Очень важно, чтобы составленный алгоритм обеспечивал решение не одной частной задачи, а мог выполнять решение широкого класса задач данного типа. Например. Необходимо решить конкретное квадратное уравнение х2- 4х+3=0. Но ведь можно составить алгоритм решения любого квадратного уравнения вида: ах2 + bх + с =0. Таким образом, этот алгоритм можно использовать для любого квадратного у равнения. Такой алгоритм будет массовый.Массовость – один и тот же алгоритм может быть применен для решения однотипных задач. Еще к желательным свойствам алгоритмов нужно отнести результативность, она предполагает, что выполнение алгоритмов должно завершаться получением определенных результатов. Подобные ситуации в информатике возникают, когда какие-либо действия невозможно выполнить. Таким образом, свойство результативности состоит в том, что во всех случаях можно указать, что мы понимаем под результатом выполнения алгоритма. |
Способы описания алгоритмов - словесный, графический (блок-схема или граф) и с помощью алгоритмического языка. Известно и то, что существуют три основные алгоритмические конструкции:
1. следование или линейный алгоритм,
2. ветвление или ветвящийся алгоритм
3. цикл (повторение) или циклический алгоритм
А лгоритм – это модель действий, выполнение которых приводит к какому-то результату.