Ақпарат және информатика

Кіріспе

Ақпаратты шындығында да ғылыми ұғым ретінде қарастыруға болады. Өйткені бұған дейін ақпараттың кұрылымы мен қасиеттері барлық ғылым салаларында зерттелінді. Мысалы, физика – ақпарат таситын сигналдардың қасиеттерін зерттейді. Табиғаттағы көптеген құбылыстардың сигнал шығаратыны белгілі. Ал тіркелінген сигналдар белгілі бір мәліметтерді құрайды. Мәліметтер түрленіп, тасымалданып, әдістердің көмегімен қолданыс табады. Мәліметтер мен әдістердін өзара әсерлесуінен ақпарат түзіледі. Өлі табиғаттағы процестер үздіксіз энергия алмасу түрінде өтеді. Энергия алмасумен қатар тірі табиғатта бағытталған зат алмасу процесі жүреді. Зат алмасу мен энергия алмасу процестерінің арасындағы өзара байланыс ақпарат алмасу турінде өтеді немесе оны ақпараттық процесс деп атайды.

Сонымен ақпарат — бұл ақпараттық процесс барысында түзілетін қозғалыстағы объект. Ақпараттың қасиеттері мәліметтердің қасиеттеріне де, әдістердің қасиеттеріне де тікелей тәуелді.

Ақпарат және информатика

1.1Ақпарат ұғымы

Ақпаратты шындығында да ғылыми ұғым ретінде қарастыруға болады. Өйткені бұған дейін ақпараттың кұрылымы мен қасиеттері барлық ғылым салаларында зерттелінді. Мысалы, физика – ақпарат таситын сигналдардың қасиеттерін зерттейді. Табиғаттағы көптеген құбылыстардың сигнал шығаратыны белгілі. Ал тіркелінген сигналдар белгілі бір мәліметтерді құрайды. Мәліметтер түрленіп, тасымалданып, әдістердің көмегімен қолданыс табады. Мәліметтер мен әдістердін өзара әсерлесуінен ақпарат түзіледі. Өлі табиғаттағы процестер үздіксіз энергия алмасу түрінде өтеді. Энергия алмасумен қатар тірі табиғатта бағытталған зат алмасу процесі жүреді. Зат алмасу мен энергия алмасу процестерінің арасындағы өзара байланыс ақпарат алмасу турінде өтеді немесе оны ақпараттық процесс деп атайды.

Сонымен ақпарат — бұл ақпараттық процесс барысында түзілетін қозғалыстағы объект. Ақпараттың қасиеттері мәліметтердің қасиеттеріне де, әдістердің қасиеттеріне де тікелей тәуелді.

1.2. Мәліметтердің негізгі құрылымы

Мәліметтер – ақпараттың құрамдас бөлігі. Тіркелу әдісіне сәйкес мәліметтер әртүрлі тасуыштарда сақталады және тасымалданады. Ең кең тараған мәліметтерді тасуыш кағаз болып табылады. Заттың оптикалық қасиеттерінің өзгерісі лазерлік сәулелердің көмегімен жазылатын тасуыштар СD-ROM-да қолданылады. Магниттік касиеттердің өзгерісін колданатын тасуыштар ретінде магниттік таспалар мен дискілерді алуға болады.

Мәліметтерге қолданылатын амалдар

Ақпараттық процесс барысында мәліметтер әдістердің көмегімен бір түрден екінші түрге өзгереді. Мәліметтерді өңдеу көптеген амалдардын жиынтығынан тұрады: мәліметгерді жинау;

• мәліметтерді қалыптастыру;

• мәліметтерді сүзгілеу;

• мәліметтерді сұрыптау;

• мәліметтерді топтастыру;

• мәліметтерді архивтеу;

• мәліметтерді қорғау;

• мәліметтерді тасымалдау;

• мәліметтерді түрлендіру.

Жоғарыдағы мәліметтерге қолданылатын амалдар тізімі толық емес. Бүкіл әлемде миллиондаған адамдар мәліметтерді кұру, өңдеу, түрлендіру және тасымалдаумен айналысады, әрбір жұмыс үстелінде әлеуметтік, экономикалық, ғылыми және мәдени процестерді басқару үшін қажет арнайы амалдар орындалып отырады. Барлық мүмкін болатын амалдардың толық тізімін кұрастыру мүмкін емес және оның қажеті де жоқ. Бұдан ақпаратпен жұмыс істеуге көп уақыт кетеді, сондыктан оны автоматтандыру қажет деген корытындыға келеміз.

Мәліметтердіц негізгі құрылымы

Егер мәліметтер реттелген, яғни қандай да бір берілген құрылымға сәйкестендірілген болса, онда олармен жұмыс істеуді автоматтандыру оңайға түседі. Мәліметтер құрылымының негізгі үш түрі бар: сызықтық, кестелік және иерархиялық.

Мәліметгердің сызықтык құрылымы дегеніміз әрбір элементтің адресі мен нөмірі бірмәнді аныкталған реттелген кұрылым. Сызықтык құрылымға мысал ретінде тізімдерді алуға болады.

Кестелік қүрылымды мәліметтермен танысу үшін біз көбейту кестесш еске түсірсек жеткілікті. Кестелік құрылымдардағы элементтер ұяшық адрестерімен анықталады. Ұяшық адресі кестенің қиылысқан жолдар мен бағандарының нөмірімен анықталады.

Иерархиялық құрылымды мәліметтер

Тізім немесе кесте түрінде бейнелеуге келмейтін, реттелмеген мәліметтерді иерархиялық түрде бейнелейді. Бұл тәріздес құрылымдар бізге күнделікті өмірден таныс. Негізінен түрлі ғылыми жүйелеуде кеңінен қолданылады.

Иерархиялық құрылымдардағы әрбір элементтің адресі құрылымның төбесінен берілген элементке дейінгі жолмен анықталады. Мысалы, Раіnt программасын іске косатын командаға әкелетін жол былай көрсетіледі:

Іске қосу → Программалар → Стандартт → Раіnt (Пуск→Программы→Стандартные→Раіnt)

1.3. Файлдық кұрылым

Мәліметтерді сақтаудың бірлігі ретінде файл деп аталатын объект қабылданған.

Файл дегеніміз өзіне ғана тән аты бар, еркінше алынған байттар жиынынан тұратын тізбек. Файлдар байтпен өлшенеді. Бір байт сегіз биттен тұрады. Бит деп 0 мен 1 мәндерінін біреуін ғана қабылдай алатын ақпарат өлшемінің ең кіші бірлігін айтады. Әрбір файл қандай да бір типке жататын мәліметтерді сақтауға арналған. Бұл жағдайда мәліметтер типі файлдың типін анықтайды. Файлдың аты қайталанбайтын, тек осы файлға ғана тән болуы кажет, және арасына нүкте койылған екі бөліктен тұрады; атауы мен кеңейтуі. Файлдың аты кез-келген шектелген ұзындықты әріптердің, символдардың тіркесінен тұрады. Ал екінші бөлігі файл атауын кенейту деп аталады. Ол үш әріптен аспайтын тіркестен тұрады. Мысалы:

Мәтін.dос – Word редакторында жазылған мәтіндік файл;

Кесте.xls – Excel процессорында дайындалған файл;

Сурет.bmp—графиктік файл;

Мәліметтер.mbd — Ассеss мәліметтер базасында әзірленген файл.

Файлдарды сақтау иерархиялық құрылым бойынша жүргізіледі. Бұл жағдайда оны файлдық құрылым деп атайды. Құрылымның төбесі ретінде тасуыштын (дискінің) аты алынады. Бұдан әрі файлдар каталоггарға (қаптамаларға) топтастырылады, олардың ішінде бағыныңқы каталогтар орналастыруға болады.

С: \Қаптама \Кітап\ Мәтін.dос — С дискісінің Қаптама деген каталогының Кітап деген ішкі каталогында орналасқан Word -та дайындалған Мәтін.dос мәтіндік файлы.

1.4. Информатика пәні мен оның мәселелері

Информатика — есептеу техникасы құралдарының көмегімен мәліметтерді қабылдау, құру, сақтау, турлендіру, өңдеу және жеткізу тәсілдерін жүйеге келтіретін жаңа техникалық ғылыми пән.

Информатика пәні келесідей ұғымдарды қарастырады:

• есептеу техникасы құралдарының аппараттық жасақтамасы;

• есептеу техникасы кұралдарының программалық жасақтамасы;

• аппараттық және программалық жасақтамалардың өзара әсерлесу құралдары;

• аппаратық және программалық құралдармен адамның өзара әсерлесу құралдары.

Аппараттық және программалық кұралдармен адамның өзара қарым-қатынасының әдістері мен құралдарын қолданушы интерфейсі деп атайды.

Информатиканың негізгі мәселесі – есептеу техникасының аппараттық және программалық құралдарымен жұмыс істеу тәсілдерін жүйелеу болып табылады.

Бүгінгі таңда информатиканың негізгі мәселелерінін құрамына келесі бағыттарды жатқызуға болады:

• есептеу жүйелерінің архитектурасы (мәліметтерді автоматты түрде өңдеуге арналған жүйелерді құрудың тәсілдері мен әдістері);

• есептеу жүйелерінің интерфейсі (аппараттық және программалық жасақтаманы басқару тәсілдері мен әдістері);

• программалау (компьютерлік программаларды даярлау әдістері);

• мәліметтерді түрлендіру;

• ақпаратты қорғау;

• автоматтандыру;

• стандарттау (әр түрлі есептеу техникасы құралдарына сәйкес аппараттық және программалық құралдар арасындағы, мәліметтердің берілу пішімі арасындағы үйлесімдікті қамтамасыз ету).

Есептеу техникасы және дербес компьютер

2.1. Компьютерлерді жүйелеу

Мәліметтерді автоматты түрде өндеуге арналған құрылғылардың жиынтығын есептеу техникасы деп атайды. Өзара карым-қатынаста болатын кұрылғылар мен программалар жиынтығын есептеу жүйесі деп атайды. Есептеу жүйесінің негізгі құрылғысы компьютер болып табылады.

Компьютерлер қолданылуына қарай мынандай топтарға бөлінеді: үлкен ЭЕМ (электрондық есептеу машинасы), мини-ЭЕМ, микро-ЭЕМ және дербес компьютерлер.

1999 жылдан бастап дербес компьютерлер үшін халықаралық стандарт — РС99 спецификациясы жұмыс істейді. Жаңа стандарт бойынша дербес компьютерлерді келесідей топтарға бөледі:

• бұқаралык дербес компьютер (Consummer РС);

• іс дербес компьютері (Оffice РС);

• ықшам компьютер (Мobil РС);

• жұмыс бекеті (Workstation РС);

• ойын ДК (Enteraiment РС).

Қазіргі кездегі колданыстағы компьютерлердің көпшілігі бұқаралық дербес компьютерлер тобына жатады. Іс дербес компьютерлерінің графиктік бейнелеу құралдарына қойылатын талаптар шағын болады. Ықшам компьютерлердің кұрамында байланыс кұралдары болуы міндетті түрде талап етіледі. Жұмыс бекетіне жататын компьютерлердің мәліметтерді сақтау құрылғыларына жоғары талаптар қойылады. Компьютерлерді өлшемдері бойынша үстелдік (desktor), ықшам (notebook), қалталық (palmtop) деп бөлуге болады.

Үйлесімділігі бойынша жүйелеу. Әлемде компьютерлердің көптеген түрлері мен типтері бар. Олар түрлі фирмаларда жасалып, түрлі бөлшектерден жинақталып, әр түрлі программалармен жұмыс атқарады. Мұндай жағдайда компьютерлердің үйлесімділігі ең басты мәселе болып табылады. Сан алуан компьютерлерге арналған кұралдардың өзара ауыспалылығы, программалардың бір компьютерден екіншісіне тасымалдану қабілеттілігі, әр типтес компьютерлердің ортақ мәліметтермен бірігіп жұмыс атқару мүмкіндіктері олардың үйлесімділігіне тікелей байланысты.

Аппараттық үйлесімділік. Аппараттық үйлесімділігі бойынша компьютерлер аппараттық платформаларға бөлінеді. Дербес компьютерлер саласында кең тараған екі негізгі аппараттық платформа бар: ІВМ РС және Арріе Масhintosh. Бұлардан басқа кейбір жеке алған региондар мен салаларда ғана қолданыс тапқан аппараттық платформалар да бар. Компьютерлердің бір аппараттық платформаға жатуы олардың үйлесімділігін күшейтеді.

Аппараттық үйлесімділіктен басқа операциялық жүйе деңгейіндегі үйлесімділік, программалық үйлесімділік, мәліметтер деңгейіндегі үйлесімділіктер де бар.

Бұл оқу құралы ІВМ РС платформасына жататын дербес компьютерлерді, олардың аппараттық және программалық жасақтамаларын окып үйренуге арналған.

2.2. Есептеу жүйесінің құрамы

Есептеу жүйесінің құрамын оның конфигурациясы деп атайды. Есептеу жүйесінің аппараттық және программалық кұралдары әрқайсысы өз алдына жеке қарастырылатындықтан, сәйкесінше есептеу жүйесінің аппараттық конфигурациясы мен программалық конфигурациясы да жеке жеке қарастырылады.

Аппараттық жасақтамаға есептеу техникасының аппараттық конфигурациясын құрайтын құрылғылары жатады. Қазіргі заманғы компьютерлер мен есептеу кешендері блокгы-модульді құрылымнан тұрады, яғни олар нақты бір жұмыс түрін атқаруға ыңғайландырылып дайын түйіндер мен блоктардан жиыстырылатындай аппараттық конфигурациядан тұрады.

Орталық процессорға қатысты алғанда құрылғылар ішкі және сыртқы болып екіге бөлінеді. Енгізу-шығару құрылғыларының көбі және ақпаратты ұзақ уакыт сақтауға арналған құрылғылар сыртқы құрылғыларға жатады.

Жеке түйіндер мен блоктар арасындағы үндестік аппараттың интерфейс деп аталатын аппараттық-логикалық құрылғылардың көмегімен орындалады. Есептеу техникасындағы аппараттық интерфейс стандарттары хаттама деп аталады.

Программалық жасақтама. Программа деп реттелген командалар тізбегін айтады. Кез-келген компьютерлік программаның негізгі аткаратын қызметі — аппараттық кұралдарды басқару. Аппараттық және программалық жасақтама үнемі өзара тығыз байланыста болады.

Программалық жасақтама бірнеше сатылардан тұрады: негізгі, жүйелік, қызметтік және колданбалы.

Негізгі программалық жасақтама аппараттық құралдармен өзара байланыста болады.

Жүйелік программалар компьютерлік жүйенің аппараттық жасақтамасымен, программалық жасақтамасымен өзара қарым-қатынасын камтамасыз етеді. Нақты бір құрылғымен байланысты жүзеге асыратын программа драйвер деп аталады. Жүйелік сатыға енетін программалардың екінші бір тобы қолданушымен өзара қарым-қатынасты орнатады. Мұндай программалық кұралдар қолданушы интерфейсін қамтамасыз ету құралдары деп аталады.

Қызметтік программалық жасақтама. Ол негізгі сатыдағы программалармен де, жүйелік сатыдағы программалармен де тығыз байланыста болады. Қызметтік программалар компьютерлік жүйені тексеру, баптау және жөндеу жұмыстарын автоматтандырады. Сонымен қатар олар жүйелік программалардың қызметін жақсарту мен кеңейту үшін қолданылады.

Қолданбалы программалық жасақтама. Қолданбалы программалардың көмегімен өндірістік, шығармашылық, оқыту және т.б. мақсатта нақты жұмыстар атқарылады.

Қолданбалы программалық құралдарға мәтіндік редакторлар, мәтіндік процессорлар, графиктік редакторлар, электрондық кестелер, мәліметтер базасын басқару жүйелері, автоматтандырылған жобалау жүйелері, баспахана жүйелері, Web-редакторлар, броузерлер және т.б. жатады.

2.3. Дербес компьютердің негізгі құрылғылары

Дербес компьютердің құрамына кіретін жабдықтарды қажетіне қарай өзгертіп отырады. Оның құрамына кіретін құрылғыларды компьютердің конфигурациясы деп атайды. Компьютерді сатып алғанда оның құрамына енетін жабдықтарды негізгі конфигурация деп атайды. Негізгі конфигурация үнемі өзгеріп отырады. Қазіргі кезде келесі төрт құрылғы негізгі конфигурация ретінде қарастырылады:

• жүйелік блок;

• дисплей немесе монитор;

• пернетақта;

• тышқан.

Жүйелік блок

Компьютердің ең негізгі кұрылғысы — жүйелік блок. Ол тік қораптың ішіне салынған. Оның ішінде дербес компьютердің негізгі түйіндері орналасқан. Жүйелік блоктың құрамына процессор, жедел жад (RАМ), тұрақты есте сақтау құрылғысы, қоректендіру блогы, енгізу-шығару порттары және ақпарат тасуыштар енеді.

Жүйелік блоктың ішінде жатқан құрылғылар ішкі құрылғылар, ал сыртына қосылатын құрылғылар сыртқы құрылғылар деп аталады.

Монитор

Монитор — мәліметтердің бейнесін шығаруға арналған кұрылғы. Компьютерден кез-келген мәліметті монитордың экранына шығаруға болады. Монитор негізгі шығару құрылғыларының бірі болып табылады. Оның негізгі тұтыну параметрлері: экранның мөлшері, экран қалқасының қадымы, бейнені жаңартудың максималдық жиілігі, қорғау класы.

Экранның мөлшері оның диагоналінің өлшемімен анықталады. Өлшеу бірлігі ретінде дюйм кабыдданған. Экранның стандартты мөлшерлері: 14“, 15“, 17“, 19“, 20“, 21“. Қазіргі кезде мөлшерлері 15, 17 дюйм болатын мониторлар кеңінен тараған. Ал графиктік кескіндермен жұмыс істеу үшін 19-21 дюймді мониторларды пайдаланған тиімді.

Кейбір мониторлар бейненің айқындылығын күшейтетін тік сымдардан тұратын қалқамен жабдықталған. Осы тік сымдар арасындағы қадым (экран қалқасының қадымы) неғұрлым кішкене болған сайын, алынатын бейне соғұрлым анық болады. Қалқа қадымы миллиметрмен өлшенеді. Қазіргі кездегі ен көп тараған мониторлардың қалқа қадымы 0,25 – 0,27 мм.

Пернетақта

Пернетақта — дербес компьютерді басқаратын пернелік құрылғы. Ол алфавиттік-цифрлық мәліметтерді енгізуге арналған. Монитор мен пернетақтаның бірігіп кызмет аткаруын қолданушы интерфейсі деп атайды.

Пернетақта дербес компьютердің стандартты құрылғыларының қатарына жатады.

Пернетақтаның құрылысы. Стандартты пернетақта жүзден аса пернелерден тұрады. Олар бірнеше функционалдық топтарға бөлінген.

Алфавиттік-цифрлык пернелер тобы символдардан тұратын акпаратты енгізуге арналған.

Функционал пернелер тобына пернетақтаның жоғарғы бөлігінде орналаскан он екі перне кіреді (Ғ1-Ғ12). Бұндағы әрбір перне кандай да бір функционалдык қызмет атқарады.

Қызметтік пернелер алфавиттік-цифрлық пернелер тобының маңайында орналасқан. Төменде пернелер тізімі мен олардың атқаратын қызметі сипатталған:

• Еnter пернесінің көмегімен команда, мәтіннің азат жолы енгізіледі;

• Аlt және Сtrl пернелері басқа пернелермен бірігіп командалар түзеді;

• Таb пернесі мәтінді терген кезде табуляция позициясын енгізу үшін колданылады;

• Еsс пернесі соңғы орындалған команданы қайтару үшін колданылады;

• Рrint Screen — ағымдағы экранның күйін баспаға жіберуге немесе оны алмасу буфері деп аталатын жедел жадтың арнаулы аймағына сақтауға арналған;

• Shift пернесі жоғарғы регистрдегі символдар мен бас әріптерді енгізу үшін, сонымен катар басқа пернелермен бірігіп кейбір командалардың орнына қолданылады;

• Ноmе — меңзерді жолдың басына алып келеді;

• End — меңзерді жолдың аяғына апарады;

• Delete — мәтіндік меңзердің оң жағындағы символды өшіруге арналған перне, сонымен қатар қаптамаларды, құжаттарды, экран объектілерін жою үшін де қолданылады;

• Раgе uр және Раgе Down — бір бет жоғары немесе бір бет төмен жылжу;

• Сарs lock пернесі бас әріптер режімін қосады немесе ағытады;

• Num Lock пернесі қосымша цифрлық пернетақтаны қосады немесе ағытады.

Тышқан

Тышқан – графиктік меңзермен басқарылатын құрылғы. Екі немесе үш батырмасы бар жазыңқы қорапша тәріздес. Тышқанның жазық беттегі козғалысы экрандағы тышқан нұсқағышы деп аталатын графиктік объектінің қозғалысымен байланыстырылған. Компьютерді басқару үшін тышқанды жазық бетте жылжытады және оның он немесе сол жақ батырмаларын қысқа уақытқа басып отырады. Осылайша басуды шерту деп атайды.

Монитор мен тышқан бірігіп колданушы интерфейсінін жаңа түрі — графиктік ттерфейсті құрайды. Тышқанның көмегімен объектілердің қасиеттері өзгертіліп, басқару элементтері әрекетке келтіріледі.

2.4. Дербес компьютердің ішкі құрылғылары

Аналық тақша

Аналық тақша дербес компьютердің негізгі тақшасы болып табылады. Онда келесі құрылғылар орналасады:

• процессор;

• шина;

• жедел жад;

• тұрақты жад;

• слоттар (қосымша құрылғыларды қосуға арналған қосқыш тарақшалары).

Процессор

Процессор — көптеген жартылай өткізгішті элементтерден тұратын және компьютерде барлық есептеулер мен ақпарат өңдеу жұмыстарын орындайтын электрондық микросхема. Қазіргі компьютерлерде бір немесе бірнеше процессорлар жұмыс істейді.

Процессор тікелей компьютердің класын анықтайды. Егер екі процессордың командалар жүйесі бірдей болатын болса, оңда олар программалық деңгейде толығымен үйлесімді болады. Бұл бір процессор үшін жазылған программа екіншісі үшін де орындалатынын білдіреді.

Шектелген үйлесімділікке ие болған процессорлар тобын процессорлар топтамасы деп атайды. Мысалы, барлық Іntel Pentium процессорлары х86 топтамасына жатады. Бұлардың негізін қалаушы 16-разрядты Іntel – 8086 процессоры болып табылады. ІВМ РС компьютерінің ең алғашқы моделі осы процессордың негізінде құрастырылған. Кейінірек Іntel 80286, Іntel 80386, Іntel 80486, Іntel Pentium 60,66,75,90,100,133; Іntel Pentium ММХ, Іntel Pentium Рrо, Іntel Pentium II, Іntel Сеleron, Іntel Pentium III процессорлары шығарыла бастады. Бұрын дербес компьютерлер үшін процессорлар шығаратын тек Іntel фирмасы болса, кейінірек АВМ, Сугіх фирмалары да процессор шығарумен айналыса бастады.

Процессордың бір-бірінен өзгешелігі олардың типтері