Informatyka

Podstawowe pojęcia z informatyki

Informatyka jest dziedziną wiedzy, która zajmuje się algorytmami oraz gromadzeniem, wyszukiwaniem i przetwarzaniem informacji za pomocą komputerów i odpowiedniego oprogramowania.

INFORMATYKA = INFORMACJA + AUTOMATYKA

Informacja według definicji ogólnej jest czynnikiem, któremu człowiek może przypisać określony sens (znaczenie), aby móc ją wykorzystywać do różnych celów. Natomiast informacja według definicji informatycznej to zbiór danych zebranych w celu ich przetwarzania i otrzymania wyników (nowych danych). Informacje w komputerze przekazywane są poprzez sygnały elektryczne a wyrażane są w systemie binarnym. Wszystkie dzisiejsze komputery budowane są w taki sposób, że rozróżniają jedynie dwa stany elektryczne: 1 – gdy sygnał elektryczny jest, oraz 0 – gdy sygnału brak. Można to porównać do sposobu działania żarówki, która zaświeca się, gdy dochodzi do niej prąd elektryczny i gaśnie, gdy ten prąd zanika. Przytoczony przykład z żarówką obrazuje sposób przekazywania najprostszej informacji: żarówka świeci lub nie świeci. Taka podstawowa informacja nosi nazwę bitu informacji. Za pomocą jednego bitu można zapisać dwa stany informacji: świeci, lub nie, ale już za pomocą dwóch bitów takich stanów można zapisać 4. Mając do dyspozycji dwa bity, to tak, jakbyśmy mieli dwie żarówki; możemy w ten sposób dostarczyć następujących informacji: 1. żadna z żarówek się nie świeci, 2. świeci się żarówka nr 1, 3. świeci się żarówka nr 2, 4. świecą się obie żarówki. Podobnie, za pomocą 3 bitów można zapisać już 8 stanów informacji.

System dwójkowy (binarny) – podobnie jak dziesiętny – jest systemem pozycyjnym. Do zapisu liczb wykorzystuje się dwa znaki: 0 i 1. Podstawą pozycji są kolejne potęgi liczby 2. Przykładowa liczba zapisana binarnie: 110101₂. Zamiana liczby binarnej na dziesiętną odbywa się w następujący sposób – mnożymy kolejne cyfry liczby zapisanej w systemie binarnym przez 2 podnoszone do coraz wyższej potęgi (zaczynając od prawej strony) i dodajemy do siebie wyniki.

Konwersji (zamiany) liczby w systemie dziesiętnym na system dwójkowy można dokonać poprzez wielokrotne dzielenie przez 2 i spisywanie reszt z dzielenia. Podczas dzielenia można otrzymać reszty 0 albo 1. Przy ilorazie równym zero należy spisać ostatnią resztę i odczytać ciąg utworzony z reszt zaczynając od ostatniej, kończąc na pierwszej. Utworzony w ten sposób ciąg jest reprezentacją binarną liczby dziesiętnej.

W systemie binarnym cyfry 0 i 1 zwane są bitami. Wszystkie informacje w komputerze trzeba przedstawić za pomocą wybranych ciągów zero jedynkowych. Bit jest jednostką małą i używa się w praktyce jej wielokrotność. Jednostką większą częściej używaną jest pojęcie bajtu, który równy jest 8 bitom. W większości współczesnych komputerów bajt stanowi główną jednostkę informacji.
Znacznie większymi jednostkami są kilobajt skrót – kB, megabajt – skrót MB, gigabajt – skrót GB, oraz terabajt – skrót TB.

1 Bajt = 8 bitów,

1 kB = 2¹⁰ bajtów = 1024 bajtów,

1 MB = 2¹⁰ kB = 1024 kilobajtów,

1 GB = 2¹⁰ MB = 1024 megabajtów,

1 TB = 2¹⁰ GB = 1024 gigabajtów.

Dlaczego 1024 a nie 1000? – dlatego że 1024 jest potęgą liczby 2 (2¹⁰), co znacznie ułatwia adresowanie pamięci w komputerach.

Zamiana liczb – system dwójkowy, szesnastkowy, ósemkowy, dziesiętny – Pasja informatyki (Mirosław Zelent)

System binarny to system, dzięki któremu powstały maszyny cyfrowe w tym komputery. Komputer składa się z części elektronicznych, gdzie wymiana informacji polega na odpowiednim przesyłaniu sygnałów. Podstawą elektroniki jest prąd elektryczny, który w układach elektronicznych albo płynie albo nie. Komputer rozpoznaje sygnały i interpretuje płynący prąd jako 1, a jego brak jako 0. Operując odpowiednim ustawieniem, kiedy ma płynąc prąd, a kiedy nie, ustawia różne wartości zer i jedynek. Procesor konwertuje je na liczby i w ten sposób powstają czytelne dla nas obrazy, teksty, dźwięk itp.

• Elektroniczna maszyna licząca to urządzenie potrafiące wykonywać 4 podstawowe działania matematyczne na cyfrach.
• Komputer to elektroniczna maszyna cyfrowa stosowana do przetwarzania, gromadzenia i wyszukiwania informacji za pomocą odpowiedniego oprogramowania.
• Oprogramowanie to zbiór programów, które pozwalają na wykonanie przez komputer pewnych zadań (komputer bez oprogramowania jest niezdolny do pracy). Oprogramowanie jest tworzone przez programistów w procesie programowania. Oprogramowanie jako przejaw twórczości jest chronione prawem autorskim, czyli twórcy zezwalają na korzystanie z niego na warunkach określanych w licencji. Oprogramowanie pisane jest zazwyczaj przy użyciu różnych języków programowania z wykorzystaniem algorytmów.
• Algorytm to przepis rozwiązania pewnego zadania w postaci skończonej liczby kroków. Sposób postępowania – jasno zdefiniowanych czynności prowadzących do rozwiązania problemu.
• Program to algorytm zapisany w języku zrozumiałym dla komputera.
• Hardware to zbiór wszystkich urządzeń komputerowych, czyli sprzęt komputerowy.
• Software– zbiór programów.

System komputerowy = Hardware + Software

Główne cechy komputera:

• możliwość zapamiętywania dużej ilości danych (pamięć dyskowa, CD, DVD, zewnętrzne pamięci magazynujące);
• dzięki programom komputerowym posiada możliwość automatycznego wykonywania rozkazów;
• programowalność, czyli zdolność do zmiany sposobu działania programu (programowanie);
• bardzo duża szybkość obliczeń (procesor może wykonać wiele milionów operacji matematycznych w czasie 1 sekundy);
• komputer stwarza możliwość prezentacji dowolnych wyników w różnej formie (pliku, tabeli, wykresu, tekstu, wydruku, dźwięku, ciągu bitów);

Komputer posługuje się tylko zerami i jedynkami, więc jak zapamiętuje litery? – czytaj więcej…