Основы информатики

-          первые 2 байта характеризуют сеть

-          вторые 2 байта – конкретный узел

Такой адрес назначается администратором сети независимо от локального адреса. Если сеть должна работать как составная часть Internet, то номер сети (первые 2 байта) назначаются по рекомендации специальной организации ICANN. В противном случае, номер сети выбирается администратором произвольно. Номер узла (вторые 2 байта) назначаются администратором сети (например, 192.100.2.15). Узел может входить в несколько сетей. В этом случае он должен иметь несколько IP-адресов => IP-адрес характеризует не отдельный компьютер, а одно сетевое соединение. Сообщение, передаваемое по сети, снабжается IP-адресами получателя и отправителя.

                   -    доменный адрес (доменное имя) – пользователю неудобно использовать IP-адреса в текущей работе => в Internet  существует т.н. доменная система имен (DNS). В этой системе даются удобные для пользователя текстовые имена (идентификаторы), называемые доменными, за ними скрываются соответствующие IP-адреса. Пользователь работает с доменными именами, а соответствующее программное обеспечение с помощью специальных DNS-серверов автоматически преобразует их в адреса, которыми и снабжает передаваемые пакеты. Полное доменное имя (DNS-адрес) представляет собой последовательность имен, разделенных точкой. Первое слева – имя конкретного компьютера, затем – доменное имя организации, региона и т.д., последнее справа – имя т.н. корневого домена. Имена корневых доменов указывают на государство (например, ru – Россия, us – США, kz – Казахстан и т.д.) или на принадлежность к организации определенного типа (com - коммерческий, edu - образовательный, gov - правительственный, mil - военный, net - сетевой, org - организация). Позднее были определены и другие подобные корневые домены (arts – искусство, культура, firm – бизнес, info – информация, nom – индивидуальный).

Имена компьютеров, имеющих доступ в Internet через узел (например, сервер локальной сети), отделяются от последующей части в полном имени не точкой, а знаком @ («эт»). Например, nf@ef.tsu.ru.

V.Виды услуг в Internet

Предоставление услуг в Internet построено на основе модели «клиент-сервер». Для подключение компьютера к Internet достаточно иметь телефонную линию, провайдера, имеющего шлюз в Internet и модем (модулятор-демодулятор) – специальный адаптер для подключения к глобальной сети через телефонную связь. Компьютер провайдера, используемый пользователями для работы в Internet, называется хостом. К наиболее известным услугам, предоставляемым серверами сети Internet , относятся:

                   -    электронная почта (e-mail) – представляет собой процесс передачи сообщений между компьютерами

                   -    передача файлов (FTP-система) – предназначена для пересылки файлов со специальных FTP-серверов любому пользователю, для получения файла следует указать полное имя сервера и полную спецификацию файла

                   -    просмотр ресурсов (GOPHER-система) – обеспечивает поиск файлов на GOPHER-серверах по содержанию (тема, ключевое слово, фраза т.п.)

                   -    телеконференции – предназначены для проведения дискуссий и обмена новостями, позволяют читать и посылать сообщения  в открытые по разным темам информационные группы. Самой крупной является система телеконференций UseNet (пользователь может «подписаться» на любую из имеющихся тем, просматривать новости, посылать сообщения). Другой крупной системой телеконференций является IRC (Internet Relay Chat) (позволяет общаться участникам групп в реальном режиме времени (интерактивный режим), в этом случае пользователь видит на экране постоянно поступающую информацию и одновременно с этим может помещать свои сообщения, которые тут же поступают на экраны всех остальных участников группы)

                   -    всемирная паутина www (world wide web) – представляет собой попытку объединить в одном информационном инструменте возможности указанных выше средств, добавив к ним передачу графических изображений, звуков, видео. В основе лежит принцип гипертекста (система информационных объектов с перекрестными ссылками, в документах содержатся ссылки на другие документы, связанные по смыслу). Ранее это принцип применялся только для текстовых документов, в настоящее время гипертекстовый документ называется гипермедиа-документом. Объекты, на которые созданы ссылки, могут находиться на удаленных компьютерах. Гипермедиа-документы создаются с помощью специального языка HTML (язык разметки гипертекста) и хранятся на специальных серверах (www-сервер, web-сервер). Часто такие документы называют Web-страницами или Web-сайтами. Соответствующие программы-клиенты называются браузерами (от англ. browser) – поисковая система. Большинство  современных браузеров обеспечивают доступ не только к страницам web-серверов, но и к другим видам услуг. При этом, обращаясь к различным ресурсам, используется т.н. URL-адреса (унифицированный указатель ресурсов). Он имеет следующий формат: код ресурса://спецификация запроса. Код ресурса определяет вид услуги, с которой необходимо работать: http – работа с web-серверами, для просмотра web-сайтов, ftp – ftp-система, gopher – gopher-система, news – связь с use-net, mailto – электронная почта и т.д.

Алгоритмические средства информатики

Основные особенности информации

Информация – знания, данные, сведения, отражающие реальный мир, т.е. результат отражения реального мира. Методы, с помощью которых мы манипулируем информацией, должны соответствовать ее виду. Информация о какой-либо предметной области представляет собой множество обобщающих понятий об объектах, явлениях и их свойствах, об отношениях между ними и конкретные реализации этих объектов, явлений, свойств и отношений. Например, обобщающее понятие «затраты» и конкретные величины затрат.

Обобщенная информация о предметной области и процессах решения задач, с помощью которых выбираются действия в конкретных ситуациях, в сочетании с информацией о самих действиях образуют т.н. интенсиональную информацию или знания. Конкретные реализации объектов, явлений, ситуаций, свойств, отношений составляют т.н. экстенсиональную информацию или данные. Знания раскрывают семантику (смысл) и прагматические возможности данных.

Под интенсионалом понятия понимается некоторое наиболее общее определение данного понятия. Часто это правило, которое позволяет определить принадлежность конкретного факта к данному понятию. Экстенсионалом называется множество конкретных фактов, соответствующих данному понятию. Соответственно этому понятие можно определить интенсионально (в наиболее общем виде) и экстенсионально (перечислить конкретные факты, относящиеся к данному понятию). Например, понятие «четное число» интенсионально определяется следующим образом: число, которое при делении на 2  дает нулевой остаток. Экстенсионалом данного понятия является множество конкретных четных чисел (2,4,6,8…).

Знания и данные существенно отличаются друг от друга, что приводит к различным способам их представления и использования.

Знаниям, в отличие от данных, свойственно:

-          внутренняя интерпретируемость, т.е. в знаниях содержится информация, раскрывающая смысл элементов знаний

-          структурированность, т.е. это свойство декомпозиции сложных объектов на более простые и установление соответствующих связей между ними (что из чего состоит, что именно является общим по отношению к чему именно частному)

-          связность – отражает закономерности относительно фактов, процессов, явлений и соответствующие отношения между ними (причинно-следственные, временные и т.д.)

-          активность – знания активны, т.к. включают в себя планы действий, процедуры, непосредственно управляющие исполнителем

Знания реализуют в виде программ или баз знаний, а данные – в виде баз данных. Для представления знаний в виде программ применяются специальные языки (алгоритмические языки), а при создании баз знаний и баз данных используются особые модели представления (языки описания) этих видов информации, учитывающие их специфику.

Модели представления информации определяют правила, в соответствии с которыми описывается эта информация. Широко распространенным способом представления элементов информации и связей между ними является распределение их по типам (категориям, классам), при этом элементы одного типа предполагаются подобными.

В соответствии с уровнем требований, предъявляемых к разбиению элементов на типы (типизация), модели разделяют на сильно типизированные и слабо типизированные.

Сильно типизированные – модели, в которых предполагается, что все конкретные элементы должны быть обязательно отнесены к какому-либо типу из множества заранее определенных. Если какие-то элементы нельзя отнести к какому-либо типу явным образом, то приходится использовать различные искусственные приемы, чтобы отнести данный элемент к одному из имеющихся типов. Все элементы, принадлежащие к одному типу, должны иметь однотипные свойства  структуру.

Слабо типизированные модели не связаны никакими предположениями относительно типов. Типы используются в той степени, в какой это целесообразно в каждом конкретном случае. Отдельные элементы могут присутствовать в модели как сами по себе, так и вместе с другими подобными элементами.

Для представления данных используются сильно типизированные модели, для представления знаний – слабо типизированные.

Для использования информации, содержащейся в базах знаний и данных, используются специальные программные средства, называемые соответственно системами управления базами знаний (СУБЗ) и системами управления базами данных (СУБД).

Представление данных

I.Уровни моделей данных

Под базой данных (БД) понимается специально организованная совокупность взаимосвязанных данных, отражающих состояние определенной предметной области. При создании БД необходимо разработать ее модель, которая должна соответствовать не только текущим информационным потребностям предметной области, но и в максимальной степени обеспечивать возможность их изменения и расширения.

Различают 3 уровня моделей представления данных:

-          уровень внешних моделей – ориентированы на разные типы конечных пользователей БД, т.е. описывают те данные, которые представляют интерес для конкретных категорий пользователей. В них отражаются разные взгляды на одни и те же объекты и связи между ними. Этот этап выполняется специалистами в той предметной области, для которой предполагается создание БД.

-          уровень концептуальной модели – отражает представление общего содержания БД, эта модель соответствует описанию предметной области в целом, т.е. определяет объекты, их характеристики и отношения, представляющие интерес для всех пользователей, в ней совмещаются потребности пользователей всех категорий, зафиксированные во внешних моделях. Концептуальная модель – единый обобщающий взгляд на требования, в соответствии с которыми должна быть реализована БД. Эта модель разрабатывается прежде всего для того, чтобы выявить и определить все объекты предметной области, их структуру, взаимосвязи между ними, обеспечить полноту и непротиворечивость БД, а также будущее ее использование (наращивание, модификацию и т.д.). Эта модель создается специалистами в предметной области с привлечением специалистов в реализации БД.

-          уровень внутренней модели физического хранения данных в памяти ЭВМ – внутренние модели ориентированы на конкретные особенности программных свойств и ЭВМ, с помощью которых реализуется БД. Такая модель представляет собой конкретное машинное представление данных. Эти работы выполняются специалистами в области СУБД.

При этом концептуальная модель отображается в логическую, а логическая, в свою очередь, - в физическую, ориентированную на конкретный тип ЭВМ.

II.Абстракции

Абстракция предполагает, что несущественные детали игнорируются и внимание концентрируется на основных качествах объектов, с точки зрения последующего использования данных. Использование абстракций является одним из основных способов структуризации данных, который применяется для образования типов данных. Кроме того абстракция позволяет на основе одних типов построить другие, более общие.

Элементарная форма абстракции – обобщение конкретных значений в типы свойств или конкретных экземпляров объекта в типы объектов.

Например, тип свойства ИМЯ – абстракция множества конкретных имен. Тип объекта КЛИЕНТ – абстракция множества представлений о конкретных клиентах.

Абстракция может быть многоуровневой, т.е. абстракция одного уровня может рассматриваться как объект абстракции другого уровня. Таком образом, абстракция одного уровня может использоваться для формирования нового типа следующего уровня абстракции. Например, тип объекта ЛИЧНОСТЬ может являться абстракцией типов объектов КЛИЕНТ и СЛУЖАЩИЙ. Абстракция может порождать сложные типы, которые состоят из других типов. Например, тип объекта КЛИЕНТ может состоять из типов свойств Номер, Имя, Адрес, Возраст. Формально записывается так: КЛИЕНТ (Номер, Имя, Адрес, Возраст).

К элементам данных применяют два вида абстракции: агрегация и обобщение.

Агрегация – абстракция, с помощью которой объект конструируется из других объектов. В этом случае внимание уделяется тем свойствам, характеристикам, деталям, атрибутам, из которых состоит объект, а все остальное считается несущественным. Агрегация используется как на уровне конкретных экземпляров (экземпляр типа объекта, т.е. описание конкретного объекта, относящееся к этому типу), так и на уровне типов (тип объекта состоит из типов свойств). Например, тип объекта КЛИЕНТ может быть сконструирован из типов свойств Номер, Имя, Адрес и Возраст. Тогда каждый экземпляр этого типа объекта должен быть  сконструирован из конкретных значений именно этих типов свойств, причем в строго определенном порядке. Например, 20, Иваново, Иваново, 20.

Типы свойств составляют типы объектов и относятся к интенсиональной информации => называются интенсиональными свойствами. Конкретные реализации (экземпляры) какого-либо типа объекта конструируются из конкретных экземпляров (значений) интенсиональных типов свойств. Эти свойства реализации относятся к интенсиональной информации => называются интенсиональными свойствами. Агрегация на уровне типов предполагает множество агрегаций на уровне экземпляров. Агрегация позволяет раскрыть структуру объектов. Часто агрегацию описывают с помощью так называемой схемы агрегации. В ней типы объектов обозначаются прописными буквами и показываются прямоугольниками, а типы свойств – строчными (первая – прописная) и показываются овалами. Прямоугольники и овалы называются вершинами, они соединяются линиями со стрелками в направлении от типов свойств к тем