Ақпараттың математикалық аспектілері

0
48

Ақпараттың математикалық аспектілері

  1. Кіріспе
  2. Негізгі бөлім

1.Санау жүйесі

1.1. Екілік санау жүйесі

1.2. Сегіздік санау жүйесі

  1. Компьютерде ақпаратты көрсету түрлері

3.Ақпаратты кодтау

3.1.Мәтіндік  ақпаратты кодтау

3.2.Графикалық ақпаратты кодтау

 

КІРІСПЕ

Қазіргі замандағы  қоғам дамуының бір ерекшелігі – индустриалды қоғамнан информациялық қоғамға өту кезеңі. Бұл кезеңді қоғамды информацияландыру кезеңі деп атайды. Мұның негізгі себебі — информацияның қоғамдағы, өндіріс пен шаруашылықтағы маңызы мен ролінің артуына байланысты. Кез-келген ұйымның   немесе кәсіпорынның қалыпты жұмыс істеуі үшін материалдық ресурстардың (табиғи шикізат пен энергетика көздері, еңбек пен қаржы ресурстары және т.б.)  болуы жеткіліксіз екендігі дәлелденді. Әрбір әлеуметтік, экономикалық немесе инженерлік жобаның жасалынуы мен жүзеге асырылуы оның информациямен қамтамасыз етілуіне тікелей байланысты. Сондықтан материалдық ресурстармен қатар информациялық ресурстардың жеткілікті болуы қоғам дамуының кепілі.

Бүгінгі таңда ғылыми-техникалық даму кезеңінде инженерлік, экономикалық, басқару, ғылыми және басқа түрлі есептерді тиімді түрде шешу, медициналық болжам қою және т.б. зерттеу нәтижелерін жоғары дәлдікпен анықтауды ЭЕМ-сіз ұйымдастыру мүмкін емес. Осы себепті орта және жоғары білімді мамандар өз білімін ЭЕМ-ді тиімді пайдалану әдістерімен кеңінен үйлестіре алатын болуы тиіс. Бұл олардың келешек жұмысында ЭЕМ-мен жұмыс істеуді күнделікті дағдыға айналдыру үшін де қажет.

Жоғары оқу орындарында студенттерді есептеуіш техниканы пайдалануға даярлаудың үздіксіз жүйесі ұйымдастырылған. Соңғы жылдары есептеуіш техниканың қарқындап дамуына байланысты, орта оқу орындарында да сапасы жоғары мүмкіндігі мол әмбебап IBM PC компьютерлерімен жабдықталып, информатика пәнін 7-сыныптан бастап оқыту жоспарланып отыр. Тіпті, кейбір мектептер информатика пәнін оқытуды бастауыш сыныптарға да енгізіп келеді. Жоғары оқу орындарында информатика пәні бірнеше курстарға бөлініп оқытылады. Олардың алғашқысы, әрі негіздік курсы «Есептеуіш техника және программалау», ол да информатика деп аталып жүр.

Бұл кезге дейін қазақ тілінде орта және жоғары оқу орындары үшін информатика пәні бойынша талапқа сай дайындалған оқу құралдары жоқтың қасы. Әзірге, 1998 жылы Е.Балапанов, Б.Бөрібаев, А.Даулетқұловтардың авторлығымен жарыққа шыққан «Информатикадан 30 сабақ» атты жаңа информациялық технология жөнінде қазақ тілінде жазылған оқу кітабы белгілі.Түрлі әдістермен дайындалған мұндай кітаптардың көп болуы, әрине, барлығымыз үшін тиімді.

Ал медицина саласы үшін информатиканың маңызы өте жоғары. Себебі, науқас пен дәрігер арасындағы ақпарат алмасу да информатикаға мысал болады. Қазіргі таңдағы барлық диагностикалық аппараттар осы компьютермен тығыз байланысты. Сол себепті де, біздің информатика пәнін және оның қызметін білуіміз өте маңызды.

 

2.НЕГІЗГІ БӨЛІМ

Санау жүйесі, санау, нөмірлеу — натурал сандарды атау және цифрлық символдар арқылы белгілеу әдістерінің жиынтығы. Санау жүйесі бейпозициялық және позициялық принцип болып екіге бөлінеді. Сандарды белгілеудің ең жетілген принципі — позициялық принцип, онда бір санның таңбасы (цифр) орналасқан орнына байланысты әр түрлі мәнге ие болады. Позициялық санау жүйесі арифметикалық амалдар орындауға қолайлы, сондықтан оларды кеңінен пайдаланады. Мұндай Санау жүйесінде 1-разрядтың n бірлігі (Санау жүйесінің негізі) 2-разрядты бірлік, ал 2-разрядтың n бірлігі 3-разрядты бірлік, т.с.с. құрайды. 1-ден үлкен кез келген сан Санау жүйесінің негізі бола алады. Мұндай жүйенің қатарына ондық санау жүйесін (негізі n=10) жатқызуға болады. Бұл жүйеде алғашқы он санды белгілеу үшін 0, 1, …, 9 цифрлары қолданылады. Негізі басқа сандар (5, 12, 20, 40, 60) болатын санау жүйелері де пайдаланылған. Ғыл. зерттеулер мен есептеуіш машиналарда жүргізілетін есептеулер кезінде негізі 2 болатын Санау жүйесі (екілік санау жүйесі) жиі қолданылады. Бейпозициялық Санау жүйесінде символдың мәні сандағы орналасқан орнына байланысты емес. Бұл жүйенің мысалы ретінде римдік Санау жүйесін, яғни рим цифрларын алуға болады. Бұл жүйенің негізгі кемшілігі — символдар саны көп, олармен арифмет. амалдар орындау өте күрделі. Бейпозициялық Санау жүйесіне қалдықтар кластарының жүйесі де жатады; қ. Модульдік арифметика.

Сан түсiнiгi – математикалық сияқты ақпараттануда да басты негiз. Егер математикада сандрды өңдеу әдiстерiне көп көңiл бөлiнетiн болса, онда ақпараттану үшiн сандарды ұсынуды пайдаланады. Себебi, тек солар ғана жадтың қажеттi қорын, жылдамдықты есептеуде жiберетiн қатенi анықтайды.

Санау жүйесi деп белгiлi бiр мөлшердегi таңбалардың көмегiмен сандарды өрнектеу мен жазудың жиынтығы. Санау жүйесi екi топқа бөлiнедi: позициялық және позициялық емес.

Позициялық емес санау жүйесiнде әрбiр цифрдық мәнi оның алатын орнына байланысты емес. Мұндай санау жүйесiнiң мысалы ретiнде римдiк жүйенi алуға болады. Осы жүйеде жазылған ХХХ санында Х цифры кез келген позицияда 10-ды бiлдiредi. Позициялық емес санау жүйесiнде арифметикалық әрекеттердi орындау қиын болғандықтан, позициялық санау жүйесi қолданылады.

Позициялық санау жүйесiнде цифрдық мәнi оның орнына байланысты болды. Позициялық мән санау жүйесiнiң негiзiнде дәрежесi арқылы анықталады. Позициялық санау жүйесiнiң негiзi деп қолданылатын цифрлар санын айтады.

Санау жүйесi төртке бөлiнедi: 1. ондық санау жүйесi; 2. екiлiк санау жүйесi; 3. сегiздiк санау жүйесi; 4. оналтылық санау жүйесi. Ондық санау жүйесi Ондық санау жүйесiнегi сандарды өрнектеу үшiн 0-9 дейiнгi араб цифрлары қолданылады:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Мыс: 234=200+30+4 2 жүздiктер разрядынан, 3 ондықтар разрядынан, 4-бiрлiктер разрядынан тұрады. Ондық жүйе позициялық болып табылады, өйткенi ондық санды жазуда цифрдың мәнi оның позициясына немесе санда орналасқан орнына байланысты. Санның цифрына бөлiнетiн позицияны разряд деп атайды. Егер 234 санын қосынды түрiнде былай жазамыз: 2*102+3*101+4*100 Бұл жазбадағы 10-саны санау жүйесiн негiздеушi. Санның әрбiр цифры үшiн 10 негiздеушi цифрлың орнына байланысты дәрежеленедi және осы цифрға көбейтiледi. Бiрлiктер үшiн – 0; ондықтар үшiн – 1, жүздiктер үшiн – 2-ге тең негiздеушi дәреже және т.с.с Егер сан ондық бөлшек болса, ол терiс дәрежеде жазылады. Мыс: 38,956=3*101+8*100+9*10-1+5*10-2+6*10-3 Компьютерде ондық емес екiлiк санау жүйесi, яғни екi негiздеушiсi бар санау жүйесi қолданылады.

Екiлiк санау жүйесi Екiлiк жүйеде кез келген сан екi 0 және 1 цифрларының көмегiмен жазылады және екiлiк сан деп аталады. Екiлiк санның әрбiр разрядын (цифрын) бит деп атайды. Кез келген санау жүйесiнiң негiзiн осы санау жүйесiнде қолданылатын цифрлар санын анықтап ЭЕМ-де ақпаратты өрнектеу үшiн екiлiк жүйе қолданылады. Екiлiк жүйеде қосындыда негiздеушi ретiнде 2 санын қолданады. Мысалы, 1001,11 екiлiк сан үшiн қосынды мына түрде болады: 1*23+0*22+0*21+1*20+1*2-1+1*2-2 Бұл қосынды ондық сан үшiн жазылған қосындының ережесi бойынша жазылады. Екiлiк жүйенiң маңыздғы құндылығы – цифрды ұсыну ыңғайлылығы және компьютер аппаратурасының қарапайымдылығы. Екiлiк жүйенiң кемшiлiгi – мұнда санды жазу үшiн 0 мен 1 цифрлары көп қажет болады. Бұл адамның екiлiк санды қабылдауын қиындатады. Мысалы 156 ондық санының екiлiк жүйедегi түрi мынадай:10011100. Сондықтан екiлiк жүйе әдетте компьютердiң “iшкi қажеттiлiгi” үшiн қолданылады, ол адамның компьютермен жұмыс iстеуi үшiн үлкен негiздеуiшi санау жүйесi таңдалды. Бұл сегiздiк және он алтылық жүйелер. Осы екi жүйелердiң және екiлiк жүйенiң арасында санды бiр жүйеден басқаға ауыстыруды жеңiлдететiн қарапайым байланыс бар.

Сегiздiк санау жүйесi Сегiздiк санау жүйесi, яғни сегiздiк негiздеушi санау жүйесi, сегiз цифрдың көмегiмен санды көрсетедi: 0,1,2,3,4,5,6,7. Мысалы, 356 санын негiздеушi 8 қосындысы түрiнде жазайық: 356=3*82+5*81+6*80

Оналтылық санау жүйесi Оналтылық санау жүйесiнде санды жазу үшiн ондық санау жүйесiнiң цифрлары 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 және жетпейтiн алты цифрды белгiлеу үшiн ондық сандарының мәнi 10,11,12,13,14,15 болатын сәйкес латын алфавитiнiң алғашқы үлкен әрiптерi: A,B,C,D,E,F қолданылады. Сондықтан оналтылың сандарда, мысалы, 3Е5А түрi болуы мүмкiн. Осы санды негiздеушi 16 қосындысы түрiнде жазайық: 3Е5А=3*163+Е*162+5*161+А*160

Сандардың қандай сандық жүйеде тұрғанын бiлу үшiн, оның төменгi жағына индекс жазылады және индекске қандай жүйеде екенi көрсетiледi.

1.1.Екілік санау жүйесі

Екілік санау жүйесі — негізіне 2 саны алынған позициялық түзіліс бойынша құрылған санау жүйесі.Бұл санау жүйесінде тек екі таңба 0(нөл) және 1 ғана болады.2 саны 2-разрядтық бірлігі болып есептеледі де 10(<<бір — нөл>> деп оқылады) түрінде жазылады. Келесі разрядтың әрбір бірлігі алдыңғы разрядтан 2 есе артық болады, яғни осы бірліктер 2, 4, 8, 16, …., 2n, …… сандар тізбегін құрады.

Ондық санау жүйесінде жазылған санды екілік санау жүйесінде жазу үшін, оны біртіндеп 2-ге бөледі де қалған қалдықтарды: 0 мен 1-ді ең соңғысын бірінші орынға қойып кері бағыт бойынша жазады: мысалы,

43 = 21*2 + 1; 21 = 10*2 +1; 10 = 5*2 + 1; 5 = 2*2 +1; 2 = 1*2 + 0; 1 = 0*2 + 1.

Компьютерде ондық емес екiлiк санау жүйесi, яғни екi негiздеушiсi бар санау жүйесi қолданылады. Екiлiк жүйеде кез келген сан екi 0 және 1 цифрларының көмегiмен жазылады және екiлiк сан деп аталады. Екiлiк санның әрбiр разрядын (цифрын) бит деп атайды. Кез келген санау жүйесiнiң негiзiн осы санау жүйесiнде қолданылатын цифрлар санын анықтап ЭЕМ-де ақпаратты өрнектеу үшiн екiлiк жүйе қолданылады. Екiлiк жүйеде қосындыда негiздеушi ретiнде 2 санын қолданады. Мысалы, 1001,11 екiлiк сан үшiн қосынды мына түрде болады: 1*23+0*22+0*21+1*20+1*2-1+1*2-2 Бұл қосынды ондық сан үшiн жазылған қосындының ережесi бойынша жазылады. Екiлiк жүйенiң маңыздғы құндылығы – цифрды ұсыну ыңғайлылығы және компьютер аппаратурасының қарапайымдылығы. Екiлiк жүйенiң кемшiлiгi – мұнда санды жазу үшiн 0 мен 1 цифрлары көп қажет болады. Бұл адамның екiлiк санды қабылдауын қиындатады. Мысалы 156 ондық санының екiлiк жүйедегi түрi мынадай:10011100. Сондықтан екiлiк жүйе әдетте компьютердiң “iшкi қажеттiлiгi” үшiн қолданылады, ол адамның компьютермен жұмыс iстеуi үшiн үлкен негiздеуiшi санау жүйесi таңдалды.

Есептеу математикасында негізінен екілік санау жүйесі қолданылады. Екілік санау жүйесінде жазылған сандарды есептеу техникасында қолдану ыңғайлы.

Екілік жүйенің елеулі кемшілігі — санды бұл жүйеде жазу үшін 0 мен 1 цифрлары мейлінше көп қажет болатындығында. Бұл адамның екілік сандарды қабылдауын қиындатады. Мысалы, 156 ондық санының екілік жүйедегі түрі мынадай: 10011100. Сондықтан, екілік жүйені, қағида бойынша компьютердің ішкі қажеттілігі» үшін қолданады, ал адамның компьютермен жұмыс істеуі үшін, үлкен негізді санау жүйесін таңдайды. Бұл жағдайда сегіздік және он алтылық санау жүйелері жиі қолданылады, өйткені бұдан былай көрсетілетіндей, бұл екі жүйе мен екілік жүйенің арасында сандарды бір жүйеден екінші жүйеге ауыстыруды жеңілдететін қарапайым байланыс бар. 

1.2.Сегіздік санау жүйесі

Сегiздiк санау жүйесi, яғни сегiздiк негiздеушi санау жүйесi, сегiз цифрдың көмегiмен санды көрсетедi: 0,1,2,3,4,5,6,7. Мысалы, 356 санын негiздеушi 8 қосындысы түрiнде жазайық: 356=3*82+5*81+6*80

Сегіздік санау жүйесі техникада екілік санау ж.йесін ыңғайлы түрде жазу үшін қолданылады. Бұдан сәл ертерек уақытта бұл санау жүйесі әйгілі еді, ал қазіргі уақытта оның орнына он алтылық санау жүйесі қолданылады. Өйткени соңғысы сандық ақпараттың архитектурасында қолданылады.

Сонымен, сегіздік санау жүйесінің негізі болып 8 саны немесе 108 – бұл дегеніміз (0,1,2,3,4,5,6,7) сандары қолданылады.1-7 сандар осы сандардың көмегімен жазылады, ал ары қарай? Барлық сандар бітіп қалды. Егер ондық санау жүйесінде «ондық»деген атауды енгізсек, мұндай жағдайда «сегіздік» деген ұғымды енгізіп, сегіз-бір сегіздік, нөл бірлік деп атаймыз.

Сонымен, сегіз — 108

Тоғыз-118 және солай кете береді.

Ал енді үлкен сандарға келгенде, ондық жүйеде біз жүздік санын енгізсек, ал сегіздік жүйеде ол «алпыс төрт» болады.

64-1008

65-1018

66-1028

5372 санын сегіздік жүйеге келтірсек, мұнда 512 санынан бесеу, 64 санынан үшеу, 8 санынан жетеу, 1 санынан екеу.

53728=5*512+3*64+7*8+2*1

Сегіздік бөлшектер туралы сөз болғанда, мысалы 0,5728, оны мына түрде жазамыз:

0,5728=5*(1/8)+7*(1/64)+2*(1/512)

Ал бүтін сандарға келгенде, үтірден кейінгі сандарды -1;-2;-3… арқылы өрнектейміз.

752,364=7*82+5*81+2*80+1*8-15*8-2+9*8-3

1-кесте. Екілік және сегіздік санау жүйелеріндегі сандардың жазылуы

ОНДЫҚ ЕКІЛІК(0-1) СЕГІЗДІК(0-7)
0 0 0
1 1 1
2 10 2
3 11 3
4 100 4
5 101 5
6 110 6
7 111 7
8 1000 10
9 1001 11
10 1010 12
11 1011 13
12 1100 14
13 1101 15
14 1110 16
15 1111 17

 

  1. Компьютерде ақпаратты көрсету түрлері

Ақпарат ұғымын оның берілу үрдісін сызбалық сипаттаудан анықтайық. Яғни, ақпарат ұғымы таратқыш, қабылдағыш және байланыс арнасы арқылы берілетін хабар.

Хабарды таратқыш және қабылдағыш адамдар немесе техникалық құрылғылар болуы мүмкін. Яғни, ақпаратты бейнелеуге және түсінуге болады. Сондықтан әрбір ақпараттың бейнелену пішімі және мазмұны болады.Хабар – белгілі пішімде көрсетілген және беруге арналған ақпарат, яғни ақпараттың бейнелену пішімі. Хабар материалды-энергетикалық пішімде – сызбалар, мәтін, дыбыс, жарық, қимыл және т.б. түрінде беріледі. Яғни, хабар қандай да бір қатынас тілінің өрнегі болады, олар – табиғи тілдер, математика тіл, әуез тілі, мимика белгілері және т.б.Ақпарат түрлері. Хабар таратқыштан қабылдағышқа жеткізілуі үшін ақпарат тасушы қажет. Тасушы көмегімен берілетін хабар сигнал деп аталады. Сигнал – уақыт ішінде өзгеретін физикалық үрдіс (мысалы, тізбекте жүретін электр тогы, жарықтың таралу үрдісі). Ақпарат физикалық үрдістің, яғни сигналдың бір немесе бірнеше параметрлерінің мәнімен беріледі.Егер сигнал параметрі берілген аралықта кез келген аралық мән қабылдай алатын болса (уақытқа байланысты үздіксіз функциямен анықталса), онда сигнал үздіксіз ал мұндай сигналмен анықталған хабар да үздіксіз деп аталады. Бұл жағдайда таратқышпен берілген ақпарат үздіксіз түріне ие болады.Егер сигнал параметрі берілген аралықта жеке бекітілген мәндерді қабылдаса, онда сигнал дискретті, ал мұндай сигналмен анықталған хабар да дискретті деп аталады. Бұл жағдайда таратқышпен берілген ақпарат дискретті түріне ие болады. Сонымен біз ақпарат берілуінің екі негізгі түрін (пішімін) — үздіксіз және дискретті ақпараттыанықтадық.Кез келген үздіксіз хабарды үздіксіз функция түрінде бейнелеуге болады.  Үздіксіз хабарды дискреттеу үрдісінің көмегімен дискретті түріне көшіруге болады. Дискреттеудегеніміз – функцияның (сигнал параметрінің) шексіз көп мәндері жиынынан барлық қалғандарын жуық мінездей алатын белгілі бір мәндерін таңдап алу.Мысалы:  функцияның анықталу облысы    нүктелерімен тең ұзындықты кесінділерге бөлінеді, ал әрбір кесіндідегі функция мәні тұрақты және оның осы кесіндідегі орта мәніне тең деп алынады. «Баспалдақтарды» ордината өсіне проекцияланғаннан шыққан    мәндері үздіксіз функцияның дискретті түрін анықтайды. Үздіксіз хабарды дискреттеу мүмкіндегі информатика үшін өте маңызды, себебі есептеу техникасымен өңделетін ақпарат дискретті болуы қажет.

Үздіксіз ақпаратпен жұмыс жасайтын арнайы ЭЕМ-дер бар, олар аналогтық машиналар деп аталады. Бірақ олар арнайы есептер кластарымен жұмыс атқаратындықтан көпшілік қолданушыларға кең таныс емес. Ақпарат берілуінің басқа пішімдері:

—  таңбалы – мәтіндік (әріп, цифр, таңбалар т.б.);

—  графикалық (суреттер, бейнелер көмігімен, т.б. көмегімен);

—  дыбыстық.

Сонымен қатар бізді қоршаған алуан ақпаратты әртүрлі белгілерге байланысты топтастыруға, яғни түрлерге жіктеуге болады.

Пайда болу және қолдану аумақтарына байланысты түрлері:

—  биологиялық;

—  әлеуметтік;

—  ғылыми;

—  экономикалық  т.с.с.

Берілу және қабылдау тәсілдеріне байланысты түрлері:

— визуальды  (таңбалар мен бейнелер арқылы);

— аудиальды  (дыбыс арқылы);

— тактильдік  (сезім арқылы);

— органалептикалық  (дәм мен иіс арқылы);

— машиналық (есептеу техникасының құралдары арқылы)  т.с.с.

Ақпараттың қасиеттері.  Кез келген ақиқат өмірдегі объектілерге тән ішкі және сыртқы қасиеттерін анықтауға болады. Сыртқы қасиеттер объектінің басқа объектілермен әсерлесу барысында анықталатын қасиеттер болғандықтан, ақпарат үшін маңызды сыртқы қасиеттер оны тұтынушы (қабылдағыш) көзқарасынан анықтайтын қасиеттер. Ақпараттың аталған қасиеттері:

Объектілік және субъектілік қасиеті. Ақпараттың  жеке көзқарастар мен талқылаудан тәуелсіздігін анықтайтын қасиет

Толықтық қасиеті.  Ақпараттың объектіні немесе үрдісті толық мінездеу қасиеті. Бұл қасиет ақпараттың сапасын және оның қажетті шешім қабылдауға жеткіліктігін анықтайды.

Өзектілік (дәлуақыттылық) қасиеті. Ақпараттық ағымдық уақыт мезетіне сәйкестік дәрежесін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақпараттың толықтығымен біріге отырып оның құндылығын анықтайды.

Ақиқаттық қасиеті.  Ақпаратта жасырын қателіктердің болмауы қасиеті.  Ақпарат қабылдағыш алған уақытта белгілі мөлшерде «ақпараттық шуыл» болуы мүмкін, ол неғұрлым аз болса, ақпараттың ақиқаттығы жоғарылайды.

Қатынау мүмкіндігі қасиеті.  Пайдаланушының ақпаратты алу мүмкіндігі дәрежесін анықтайтын қасиет. Ақпаратқа қатынау мүмкіндігінің жоқтығы оны қатынауға мүмкін емес етеді.

Адекваттық қасиеті.  Ақпараттың өзі бейнелейтін объектіге немесе құбылысқа, үрдіске бірмәнді сәйкестігін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақиқаттық және қолданушы мұқтаждығына сәйкес келу қасиеттерімен анықталады.

Эргономдық қасиеті. Белгілі қолданушы үшін ақпараттың пішімі мен көлемінің ықғайлылық дәрежесін көрсететін қасиет.

Ақпараттың ішкі қасиеттерінің маңыздылары оның ішкі құрылымы және көлемі (мөлшері) болып табылады.

Ішкі құрылымына байланысты:

— мәліметтер немесе қарапайым логикалық реттелмеген мағлұматтар жиынтығы;

— логикалық реттелген, ұйымдастырылған мәліметтер жиынтығы.

Информатикада ақпарат ұғымымен бір қатарда «мәліметтер» және «білім» ұғымдары орналасады.

Мәліметтер – мүмкін өңдеу үрдістеріне адекватты белгілі бір пішімде берілген ақпарат (немесе формальданған, ықғайлы түрге келтірілген және техникалық құралдардың (ЭЕМ-де) көмегімен өңдеуге берілген ақпараттар.). Мәліметтер – тіркелген сигналдар. Мәліметтердің реттелуі оларға белгілі бір құрылымдарды орнатумен жүзеге асырылады, яғни мәліметтер құрылымдары анықталады.

Білім – берілген типті объектідегі барлық қарастырылып отырған жағдайлардың жиыны және бір объектіден екінші объектіге өту сипаттамасын беретін ақпарат.

Білім ақпараттың ерекше логикалық реттелген, ұйымдастырылған құрылымын анықтайды. Білім – логикалық талқылаудың негізінде белгілі бір шешімдер қабылдауға мүмкіндік беретін ақпараттар.

Ақпарат көлемі (мөлшері). Жоғарыда айтылғандай ақпараттың ішкі қасиеттерінің бірі – оның көлемі (мөлшері). «Ақпарат көлемі (мөлшері)» ұғымын анықтауда екі негізгі көзқарас бар:

— энтропиялық (ықтималдық) тұрғыдан;

— көлемдік тұрғыдан;

К.Шеннон дамытқан ақпарат мөлшерін өлшеудің энтропиялық тәсілі ақпараттар теориясында кеңінен қолданылады, ал ЭЕМ-ң шығуы көлемдік тәсілді кеңінен қолдануға әкелді. Сондықтан біз көлемдік тұрғыдан ақпарат мөлшерін өлшеуді қарастырамыз.

Көлемдік тұрғыдан анықталған ақпараттың сандық өлшемі ақпарат көлемі деп аталады. Хабардағы ақпарат көлемі – ондағы таңбалардың санымен анықталады. Хабар бір мазмұнды әртүрлі тәсілдермен (әртүрлі алфавиттерді қолдана отырып) беруі мүмкін, мысалы:

«он үш»

Ақпарат қалай беріледі?

Ақпарат хабарламалар түрінде қандай да бір ақпарат көзінен оны қабылдаушыға олардың арасындағы байланыс каналдары арқылы беріледі. Ақпарат көзі берілетін хабарламаны жібереді де, ол берілетін сигналға кодталады. Бұл сигнал байланыс каналы арқылы жіберіледі. Нәтижесінде қабылдаушыда қабылданған сигнал пайда болады, осында коды шешіледі және қабылданған хабарламаға айналады. Сигнал ақпарат көзінен қабылдаушыға берілетін ақпаратты материалды тасымалдаушы болып табылады. Сигнал екі түрде болуы мүмкін дискретті және үздіксіз (аналогты).

Ақпаратты беру формалары:

1.Мәтіндік — жазылған немесе басылған құжаттардағы ақпараттар.

2.Графикалық — картиналар, суреттер, фотосуреттер, графиктер, сызбалар, 3.Компьютер немесе теледидар экранындағы видеобейнелер.

4.Дыбыстық — сөз, музыка, дыбыстық эффектілер.

5.Сандық — санмен берілген мәліметтер.

6.Басқару — бұйрықтар мен инструкциялар.

7.Мультимедиялық — құрамында бірнеше түрлі ақпарат бар (кино)

Ақпараттық процестер дегеніміз ақпаратты пайдалану, сақтау, өңдеу, беру, іздеу процестері.

Ақпаратты өңдеу құралдары — адамзат ойлап тапқан барлық мүмкін жүйелер мен құралдар сонын ішінде, КОМПЬЮТЕР — ақпаратты өңдеуге арналған әмбебап құрылғы.

Ақпараттар бірлігі ретінде Клод Шеннон бір  бит    (ағыл. bit — binarydigit — екілік сан) алуды ұсынды. Есептеу техникасында бит дегеніміз мәліметтер мен командалардың машинаішілік ұғымда қолданылуы үшін пайдаланылатын, «0» мен «1» белгілерінің біреуін сақтауға қажетті,  компьютер жадының ең аз «бөлігі».

1 байт = 8 бит

Бит — өлшем бірліктің өте аз шамасы. Практикада көбінесе одан ірі бірлік —  байт қолданылады, ол сегіз битке тең.

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,

1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт,

1 Эксабайт (Эбайт) = 1024 Пбайт = 260 байт,

1 Зеттабайт (Збайт) = 1024 Эбайт = 270 байт,

1 Йоттабайт (Йбайт) = 1024 Збайт = 280 байт.

Ақпаратты бір формадан басқаға өзгерту процесінде кодтау жүзеге асырылады. Кодтау құралы ретінде екі түрлі белгілер жүйелеріндегі белгілер мен белгілер топтары үшін бірыңғай сәйкестендірілген кесте пайдаланылады.

3.Ақпаратты кодтау

Ақпаратты кодтау – кіріс ақпаратты компьютер қабылдайтын формаға түрлендіру, яғни екілік кодқа. Декодтау – мәліметтерді екілік код түрінен адамға түсінікті формаға түрленді. Компьютердегі екілік кодтау.Компьютер өңдейтін барлық ақпарат 0 және 1 екілік кодтау сандары көмегімен берілуі тиіс.Бұл екі символды екілік цифрлер немесе бит деп атау қабылданған.

Жоғарыда айтылғандай ақпаратты қабылдаудың және өңдеудің әр түрлі екі әдісі бар: үздіксіз (аналогтік) және үзілісті (дискретті). Қазіргі аналогтік аппараттар сапалы, мысалы түрлі-түсті теледидар және бейнекөріністер т.б. Компьютерлік технология ақпаратты қабылдаудың дискретті түрін ұсынады. Әр түрлі типті мәліметтермен жұмысты автоматтандыру үшін оның берілу формасын бірыңғайлау өте маңызды, ол үшін көбіне кодтау қолданылады.

Техниканың, ғылымның және мәдениеттің кейбір саласында кодтау проблемалары өте жақсы шешімін табуда. Мысал ретінде математикалық өрнектерді жазу жүйесін, телеграф азбукасын, соқырларға арналған Брайля жүйесін және т.б. айтуға болады.

3.1.Мәтіндік ақпаратты кодтау

Егер алфавиттің әр символына белгілі бір санды сәйкестендіріп қойса (мысалы реттік номерін), онда текстік ақпаратты екілік кодтың көмегімен кодтауға болады. Қазіргі компьютерлерде ақпарат ASCII (American Standart Codе for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией) кодымен беріледі. ASCII коды АҚШ-тың (ANSI) американың стандарттық ұлттық институтында жасалған, бірақ оның 256 стандарт символдан тұратын бөлігі арнайы программаның көмегімен ұлттық алфавиттің символдарымен ауыстыруға болатындықтан басқа елдерде пайдалана алады.

Қазақстанда құрамында кириллица символдары бар ASCII-ге алтернативті кодтау қолданылады. Онда үлкен және кіші орыс және латын әріптері, цифрлар, тыныс белгілер және арифметикалық амалдар және т.б. қамтылған. ASCII символының әрқайсысына 8 биттік екілік код (байт) сәйкес қойылған, бұл 256 әр түрлі символды кодтауға мүмкіншілік береді.

Сонымен, егер адам текстік файл құрып және оны дискіге жазса, онда адамның енгізген әр символы компьютер жадында сегіз нольдер мен бірлердің жиынымен сақталады. Тексті экранға немесе принтерге шығарғанда осы кодтарға сәйкес символдар бейнеленеді.

Мәтіндік ақпаратты кодтау үшін ASCII коды қолданылады.Компютерге мәтіндік символды енгізгенде,мысалы, «А» пернесін басқанда,жедел жадқа 01000001 екілік коды беріледі.Символды экранға шыаранда кері кодтау(декодталу)жүргізіледі,яғни біз экранда оның екілік кодынан алынған символды көреміз.

Дыбыс өз табиғатында ауа тербелмелі болып табылатын үздіксіз сигнал.

Компьютерге дыбыс енгізу үшін оны нолдермен бірліктердің жиыны түрінде ұсыну керек.Бұл мына жолмен жасалады:микрофонның көмегімен дыбыс электорон тобының тербелісіне айналады.Бірдей,өз уақыт аралығы(0,00002с ) сайын электр тоғының шамасын белгілейміз.Жоғарырақ мәнін-бірлік,төмен мәнін 0 деп есептейміз әрине,бәрі белгілі дәрежедегі дәлдікпен орындалады.Сонда біз дыбыстың екілік кодын аламыз,оны компьютерге енгізуге,сақтауға және өңдеуге болады.

Компьютерде дыбыстық ақпаратты шығарғанда кері процесс жүред,екілік кодтар жиыны электр импультеріне айналдырылады да,динамика арқылы өткізіледі,сонда біз дыбысты естиміз.

Қазіргі кезде компьютерден мәтіндік ақпаратты сөз сөйлеу түрінде шығару мүмкіндігі бар,яғни компьютер мәтінді «оқи алады».

Адамның сөзін қарапайым дыбыстар(фонемалалар)тізбегі және оларды ң арасындағы паузалар(үзілістер)түріеде ұсынуға болады.Мысалы,қазақ тілінде-орым тілінде 40-45 фонеманы ерекшелеуге болады.

3.2. Графикалық ақпаратты кодтау

Графикалық режимде экран жекелеген жарқырауық нүктелерге бөлініп олардың саны манитордың мүмкіндігімен тәуелді (мысалы,VGA типті экран үшін түсті болғанда,көлденеңінен-640;тігінен-480 нүкте,ал 256 түсті болғанда көлденеңінен 320;тігінен-200 нүкте)болады.

Мониторлар базалық түсінің турлері 16 стандрартты түсті болады және келесідей 4 элементпен:түстің үш құраушысы:қызыл, жасыл, көк,жарықтан мүмкін екі деңгейінің бірімен анықталады.Төрт құраушысының әрқайсысының бар болу 0 немесе 1 цифрлары ақпаратымен көрсетіледі.

ЭЕМ-дағы кез-келген басқа ақпарат секілді графикалық бейнелерді сақтауға, өңдеуге және екілік жүйеде кодталған түрінде байланыс жолдармен жіберіледі. Графикалық байланыс жолдармен жұмыс жасайтын әр түрлі программалар саны жеткілікті. Мұнда графикалық кодтау әдістері әр түрлі графиктік форматтар қолданылады.

Бейне сақталған файлдың кеңеймесі мұнда қандай формат қолданғанын білдіреді, яғни қандай программаның көмегімен қарауға, өңдеуге және баспаға шығаруға болатынын аңғаруға болады. Осындай әр түрлі мүмкіншіліктеріне қарамастан бейнені кодтаудың негізінде растрлық және векторлық графика деген әр түрлі екі тәсілі бар.

Растрлық графиканы қолданғанда бейненің әрбір кішкене элементінің түсі санаулы биттің көмегімен кодталады. Бейне пиксель деп аталатын ұсақ нүктелердің жиынын құрайды. Тастар немесе әйнектердің жиынтығынан құралған мозайка немесе вираж секілді түрлі-түсті нүктелердің көмегімен сурет салынады. ЭЕМ-де растрлық әдісті қолданғанда әр пиксель үшін биттік қалыңдық(глубина) деп аталатын санаулы биттер саны бөлінеді. Әр түске белгілі бір екілік код сәйкес келеді. Мысалы, егер биттік қалыңдық 1-ге тең болса, онда 0-қара, 1-ақ түске сәйкес келеді де, ал бейне тек қара-ақ түсті болады. Егер биттік қалыңдық 2-ге тең болса, яғни әр пикселге 2 бит бөлінсе, онда 00-ге қара, 01–ге қызыл, 10-ға көк, 11–ге ақ сәйкес келеді де, төрт түсті пайдалануға болады. Биттің қалыңдығы 3-ке тең болғанда 8 түсті пайдалануға болса, ал 4-те 16 түсті пайдалануға болады. Сонымен, графиктік программалардың көмегімен 2,4,8,16,32,64,…,256 және т.б. түсті бейнелерді құруға болады. Мүмкін түстің санының өсуіне байланысты бейнені есте сақтауға қажет жадыдан орынның көлемі де өседі. Бұл растрлық графиканың негізгі кемшілігі. Мысалы, орташа өлшемдегі фотография компьютер жадынан бірнеше Мегабайт орын алады. Бұл бірнеше жүз, не бірнеше мың беттік текстке пара-пар.

Векторлық графиканы пайдаланғанда бейнені құраушы қарапайым графиктер – геометриялық объектілердің математикалық өрнегі (мысалы, кесінді, шеңберлер, тік бұрыштар және т.б.) ЭЕМ-нің жадында сақталады. Шеңберді салу үшін оның центрінің орнын, радиусын және сызықтық жуандығы мен түсін жадыда сақтау керек. Осы мәліметтер бойынша сәйкес программалар керек фигураны дисплей экранында тұрғызады. Мұндай бейнелеуде әр нүктенің түсін жадыда сақтау керек болмағандықтан расторлық графикаға қарағанда ол көп жадыны қажет етпейді (10 — 100 рет аз). Векторлық графика жоғары сапалы көркемсурет бейнелерімен, фотосуреттер мен фильмдермен жұмыс істеуге мүмкіндік бермейді. Сондықтан векторлық графика сызбалар, схемалар, диаграммалар т.б. жасау үшін пайдаланады.

Мысалы,егер компьютерлердің мониторы болса,онда экрандағы кескін жадтың 110 Кбайтын алады,4 битке көп керек:640*350*4=112000(байт)=110(Кбайт).

Графикалық ақпараттың нүктелер жиыны немесе пиксельдер түріндеұсынылуы растрлық түрдегі ұсынылу деп аталады.

Фотосуреттерде де растрлық кескін сияқты сақталады.Егер машиналарыңа сканер қосылған болса,онда кез келген фотосуретті сканерлеп алып,оларды дискіде трастрлық кескін түрінде мақтауға болады.Сканер суретті «суреткн түсіреді»де,оны «цифрланған»нүктелер жиыны түрінде көрсетеді.Осыдан кейін растрлық кескінге түрлендірілген фотосуретті Word құжатына кірістіреміз.

Ақ-қара фотосуреттер,әдетте түрлі түсті суреттерге қарағанда,сапасын жақсы сақтап сканерленеді.

Растрлық кескіндеудің артықшылықтары да,кемшіліктері де бар.

Артықшылығы:растрлық кескінді түзетуге,әдемілей түсуне,яғни оның кез келген бөлігін өзгертуге болады;нүктелерді,қажет болмаған жағдайда ішінра алып иастауға немесе басқа кез келген түсек өзгертуге болады.

Кемшілігі:растрлық кескін өлшемінің масштабын әдісімен(бір немесе бірнеше бағытта созу немесе сығу)өзгертекен де,кескіннің сапасын жоғалтатыны.Мысылы,кескінді үлкейткенде,оның көрінісі дөрекіленіп кетсе,ал кішірейткенде-кескін сапасы өте нашарлап кетеді(нүктелерді жоғалтқандықтан)

Растрлық кескіндердің тағы бір кемілігі-файлдар өлшемдерінің өте үлкендігінде (түстері неғұрлым көп және сапасы жоғары болған сайын,соғұрлым үлкен болады.)

Компьютерлік графика растрлық және векторлық болып қана қоймай фракталдық болып та бөлінеді Фракталдық графика векторлық графика сияқты математикалық есепетеулерге негізделген.

Компьютерлік графиканың қолданылу салалары.

Қазіргі кезде компьютерлік графикасыз жұмыс істеу өте қиын.

Ол тек мультфильм,компьютерлік ойын,көркем иллюстрация жасайтын мамандардың ғана емес,көптеген адамдардың іскерлік,ғылыми және инженерлік қызметінің ажырамас бөлігі.

Әрбір сала үшін графикалық редакторлар деп аталатын программалық қамтамасыз етулері жасалады.Графикалық редакторлардың түрлері мен оларды қолдану туралы жоғарыда айтылды.Компьютерлік графиканың кейбір бағыттарын қарастырайық.

Ғылыми графика-бұл ең бірінші пайда болған бағыт.Оның міндеті-обьектілерді көрнекі бейнелеу.Ғылыми және инженерлік қызметте ғылыми графика.Ғылыми зерттеулер мен сынаулар жүргізгенде,есептеу нәтижесін графиктік өңдеу үшін есептеу,экспиремент жүргізгенде және олардың нәтижесін көрнекі көрсету үшін қолданылады.Медициналық қызметте ғылыми графика кардиограмма,рентгенограмма және т.с.с түрінде қолданылады.Білім беруде-мультимедиалық программалық құралдарда қолданылады.

3.ҚОРЫТЫНДЫ

Алғашқы компьютерлер тек қана есептеулер үшін қолданылған болатын. Ең қарапайым деген компьютерлердің өзі бұл салада адамдардан асып түседі. Ең алғашқы шыққан бағдарламалау тілі — Фортран тілі де осы себепті тек қана есептеулер шығаруға арналған болатын.

Екінші жолы — мәліметтер базасы үшін. Бірінші кезекте бұлар үкіметтерге және банктерге қажет болатын. Мәліметтер базасын басқару үшін күрделі компьютерлер және ақпаратты енгізу-шығару, сақтауға қажетті күрделі жүйелер қажет болды. Осы мақсаттарда Кобол тілі пайда болды. Кейінірек пайда болған мәліметтер базасын басқару жүйелерінің өз бағдарламалау тілдері бар болатын.

Үшінші жолы — әр түрлі құрылғылармен бірге қолдану. Даму жолы арнайы мамандандырылған (көп жағдайда аналогтық) құрылғылардан стандартты компьютерлік жүйеге дейін болды. Сонымен қатар, күн өткен сайын, техниканың көп бөлігі компьютерден тұратын болды.

Есептеу машиналарын басқару органдары ретінде пайдалана отырып, автоматтандыруға негізделген осы кездегі жаңа технологиялар өндіріске кететін жұмыс көлемі мен оны қайта құру істерін әлдеқайда оңайлатып жіберді. Осыған орай қазіргі «технология» ұғымына аз дегеннің өзінде үш компонент -өндіріске керекті жабдықтар, оны құру тәсілдері және оны ойдағыдай ұйымдастыру жолдары кіреді. Бірақ олардың бәрі де мәліметтер қоймасы мен мәліметтер қорлары бар, ЭЕМ арқылы жобалау жабдықтары және т.б. мүмкіндіктері ар компьютерлік техникаға негізделген болуы тиіс. Ал бұларды қарастыру үшін ЭЕМ жұмысын қалай басқаруға болатынын анықтайтын программаларды білуіміз керек.

Ақырында, компьютерлер кеңседе де, үйде де негізгі ақпараттық құрал ретінде пайдаланыла бастады. Яғни, ақпаратпен орындалатын кез-келген жұмыс (мәтінді енгізу, фильм қарау) компьютер көмегімен жүзеге асырылатын болды. Осы тұжырымды ақпаратты сақтауға да, тасымалдауға да байланысты айтуға болады.

ПІКІР ҚАЛДЫРУ

Пікіріңізді жазыңыз!
Өтінеміз, аты-жөніңізді дазыңыз