doc1

Ievads

Šajā kursā dots informātikas pamatjēdzienu izklāsts, sīkāk apskatot algoritma jēdzienu un skaitlisku algoritmu programmēšanu. Algoritmu attēlošanai izmantots Latvijas Universitātes Matemātikas un informātikas institūtā izveidotās programmēšanas valodas ETA grafiskais variants, kurā programmas ir blokshēmu veidā. Kursā ietvertos grafisko programmu piemērus var izsaukt uz izpildīšanu, kas ļauj uzskatāmi vērot detalizētu algoritma izpildes gaitu. Valodas ETA izklāstā apskatītie programmēšanas pamatprincipi ir raksturīgi arī citām programmēšanas valodām.

Jāatzīmē, ka dotais kurss neaptver visus ar programmēšanu saistītos jautājumus, bet tikai dod ievirzi tālākajam mācību darbam. Kurss domāts arī kā paraugs, pēc kura skolotāji un skolēni var veidot savus mācību kursu variantus ar izpildāmām blokshēmām kā ilustratīvu materiālu. To var izdarīt, vadoties no kursam pievienotās instrukcijas.

Programmu piemēru izpildīšana

Kursa tālākajās nodaļās ievietotie grafisko programmu piemēri ir doti zīmējumu veidā. Zīmējumā ir ietverts programmas pilns pieraksts, sastāvošs no blokshēmas un rakstlauka. Pēdējais ir tabulveida laukumiņš zīmējuma stūrī, kas satur programmas nosaukumu, tās ieejas datus ar dotām sākumvētrtībām un rezultātu sarakstu.

Katru grafisko programmu var iedarbināt, uzklikšķinot ar peles kreiso taustiņu uz paraksta zem zīmējuma. Tad parādās logs ar izpildītājprogrammu, kas saucas Shēmu redaktors, un šī loga darba laukumā redzama tā pati grafiskā programma, kas bija zīmējumā. Šo programmu var iedarbināt, ieejot izvēlnes (menu) iedaļā Izpildīt. Tai ir apakšiedaļas Sagatavot (atbrīvo zīmējumu no iepriekšējās izpildes rezultātiem), Trasēt (rāda programmas darbības gaitu ar kustīgu izpildītājkursoru), Soļot (trasēšana pa soļiem ar apstāšanos pie katra operatora), Rēķināt (rezultātu iegūšana, nerādot izpildes gaitu) un SITA/E (pāreja uz programmas izpildi lineārā pierakstā).

Pirms izpildes var mainīt ieejas datus, kuriem atvēlētais laukumiņš darbojas kā rediģēšanas lodziņš. Izpildot pa soļiem, pārejai uz katru nākošo soli jānospiež peles labais taustiņš. Trasējot ar labo taustiņu izpildi var apstādināt un atkaliedarbināt. Apturētā stāvoklī var pāriet arī uz citu izpildes veidu. Izpildītājkursora ātrumu var regulēt ar bīdni (scrollbar) loga augšējā kreisā stūrī. Izpildes beigās rakstlaukā pretī rezultātu nosaukumiem parādās to izrēķinātās vērtības.

Pārejot uz SITA/E izpildi, parādās jauns logs, kurā ir sava ieejas datu rediģēšanas tabula un citi izpildes režīmi – vienkāršais (dara to pašu ko Rēķināt), operatīvais (ļauj iegūt rezultātu tabulu pie vairākām uzdotām kāda ieejas lieluma vērtībām) un aritmētiskā progresija (dod grafiku zīmēšanai izmantojamu rezultātu tabulu). No pēdējās, ja to saglabā ar izvēlnes darbību Saglabāt, var iegūt grafikus ar darbību Grafiki. Sīkāku informāciju var iegūt izvēlnes iedaļas Ziņas apakšiedaļā SITA-97, bet apakšiedaļa Programma dod iespēju apskatīt programmas pierakstu valodas ETA lineārajā variantā.

Kad izpilde pabeigta, jāaizver visi atvērtie logi, lai atgieztos mācību kursa lappusē.

Informācijas daudzums

Cilvēks katru dienu sastopas ar milzīgu informācijas daudzumu. Ikdienas dzīvē ar vārdu Informācija saprotam ziņas, datus, kā arī zināšanas. To mēs iegūstam gan lasot grāmatu, gan skatoties televizoru, gan klausoties radio. Tā ir informācijas uztveršana no apkārtējās vides. Lielāko informācijas daudzumu cilvēks uztver ar redzi un dzirdi. Tādēļ arī šiem maņu orgāniem tiek pievērsta tik liela uzmanība salīdzinoši ar pārējiem maņu orgāniem.

Protams, ja informācija tiek uztverta tātad kāds vai kaut kas to ir pārraidījis. Piemēram, katrs apstiprinošs vai noraidošs mājiens, kā arī jebkurš cits cilvēka žests arī nes sevī informāciju, un tādā veidā informācija tiek pārraidīta. Viss biežāk cilvēki informāciju nodod viens otram ar runas palīdzību.

Runājot par informācijas pārraidīšanu un uztveršanu, mēs sastopamies ar diviem savstarpēji saistītiem terminiem - informācijas avotu un tās lietotāju.

Informācijas avoti ir dabas objekti (planētas, dzīvnieki, augi, cilvēki u.t.t.) kā arī dažādi procesi (zinātniskie eksperimenti u.c.). Savukārt, tie objekti, kas šo informāciju uztver, ir informācijas lietotāji (cilvēki, dzīvnieki, augi, tehniskas ierīces u.c.).

Procesu, kad cilvēks iegūto informāciju atcerās, sauc par informācijas uzglabāšanu. Informāciju var uzglabāt arī dažādi priekšmeti, piemēram, papīrs. Cilvēki ir izdomājuši daudzas informācijas fiksēšanas formas uz dažādiem priekšmetiem. Galvenās no šīm uzglabāšanas formām ir simbolveida, tekstuālā un grafiskā forma. Simbolveida informācija balstās uz ciparu, burtu un dažādu zīmju izmantošanu. Tā ir vienkārša, un praksē to lieto primitīvu informējošu signālu raidīšanai. Piemēram, luksofora gaismas arī ir simbolveida informācija, un tā regulē gājēju un transporta līdzekļu kustību.

Arī tekstuālajā informācijā tiek izmantoti simboli - cipari, burti un matemātiskās zīmes. Taču informācija ir ietverta ne tikai simbolos, bet arī to secībā. Tekstuālā informācija ir ārkārtīgi ērta un tiek plaši pielietota, jo ar to var reprezentēt cilvēka runu. Tekstuālo informāciju satur grāmatas, avīzes, žurnāli un visa pārējā lasāmviela.

Grafiskā informācija ir viss ietilpīgākā un sarežģītākā. Pie tās pieder fotogrāfijas, rasējumi, zīmējumi kā arī video attēls.

Visu šo informāciju var sakārtot, pārveidot vai izdarīt aprēķinus. To sauc par informācijas apstrādi. Kamēr informācijas bija salīdzinoši maz, un tās apstrādes metodes pietiekoši vienkāršas, tikmēr cilvēki paši tika galā ar šo uzdevumu. Taču tagad cilvēkam vairs nav pa spēkam apstrādāt šo milzīgo informācijas daudzumu. Piemēram, grāmatvedim būs grūti izrēķināt uz papīra algas uzņēmuma 1000 darbiniekiem. Tādēļ tika izveidota tāda zinātne kā informātika, kas nodarbojas ar lielā informācijas daudzuma problēmu izmantojot datortehniku.

Informātika

Informātika ir zinātne, kas pēta informācijas uzkrāšanas un apstrādes likumus un metodes lietojot datorus. Informātikā jēdziens informācija apzīmē jebkuras ziņas, kuras cilvēks vai tehniska ierīce var uztvert, uzglabāt, apstrādāt un pārraidīt. Analizējot jēdzienu informācija, mēs sastopamies ar nepieciešamību raksturot iegūtās informācijas daudzumu. Tas ir nepieciešams, lai varētu savā starpā salīdzināt dažādus informācijas masīvus, kā arī, lai noteiktu, cik lieli materiālo resursu (papīrs, magnētiskā lenta, dažādu datu nesēju) mums būs nepieciešams to uzglabāšanai.

Lai varētu informāciju salīdzināt, tad ir jāatrod vienota forma, kurā var pārveidot visus informācijas veidus (simbolveida, tekstuālo, grafisko). Par tādu ir kļuvusi informācijas izteikšana binārā forma, kurā informāciju pieraksta kā divu simbolu virkni (parasti "0" un "1" vai arī "Nē" un "Jā"). Tas nozīmē, ka informāciju var pierakstīt, piemēram, šādi: 0011001 , vai arī to pašu tikai ar vārdiem: nē nē jā jā nē nē jā. Tātad katra šī pieraksta vienība var sastāvēt tikai vai nu no viena simbola vai no otra. Katra šī vienība nes sevī informācijas daudzumu, un šo vienību sauc par bitu. Tātad bits ir informācijas mērvienība, kas apzīmē vismazāko iespējamo informācijas daudzumu. Lai varētu informāciju nokodēt binārā formā, katram informācijas simbolam piekārto bitu virkni tā, lai visas šīs virknes būtu dažādas, t.i., nebūtu tādu divu simbolu, kuriem būtu piekārtota viena un tā pati bitu virkne.

Latīņu alfabēta burtu ASCII kodi.

1010 0001

1010 0010

1010 0011

1010 0100

1010 0101

1010 0110

1010 0111

1010 1000

1010 1001

1010 1010

1010 1011

1010 1100

1010 1101

1010 1110

1010 1111

1011 0000

1011 0001

1011 0010

1011 0011

1011 0100

1011 0101

1011 0110

1011 0111

1011 1000

1011 1001

1011 1010

Tātad vārdu "LATVIJA" var nokodēt kā

L	A	T	V	I	J	A
10101100	10100001	10110100	10110110	10101001	10101010	10100001

Protams alfabētu varēja nokodēt arī savādāk, vienīgais, kas ir jāievēro, tas ir bitu virkņu garumi katram simbolam. Katrai bitu virknei var izrēķināt cik daudz dažādus simbolus ar to var nokodēt. To var izdarīt pēc formulas:

, kur s ir bitu virknes dažādo vērtību skaits, bet N bitu virknes garums.

Tā, piemēram, ar 8 bitu virkni var nokodēt 256 simbolus, bet tā kā latīņu alfabētā ir tikai 26 burti tad tos var nokodēt arī ar 5 bitu virkni, jo ar 5 bitu virkni var nokodēt 32 dažādus simbolus. Tomēr, iepriekš pieminētajā, latīņu alfabēta ASCII kodēšanā izmanto 8 bitus galvenokārt tādēļ, ka šo kodēšanu izmanto datoros, bet datori spēj darboties tikai ar 8 bitu virknēm jeb tā saucamajiem baitiem.

Lai pārveidotu bināru skaitli decimālajā skaitīšanas sistēmā pastāv formula:

, kur N ir bita numurs (N,…,3,2,1,0).

Piemēram, skaitlis 1010 decimālajā skaitīšanas sistēmā ir 1*0+2*1+4*0+8*1=2+8=10. Lai pārvērstu decimālu skaitli binārajā skaitīšanas sistēmā, pielieto sekojošu metodi:

N/2	(X+1)-ais Atlikums
(N/2)/2	X-tais Atlikums
…	…
a/2	1-ais Atlikums
(a/2)/2	0-tais Atlikums

N ir sākuma skaitlis, kuru mēs gribam pārvērst binārajā skaitlī, a ir skaitlis, kuru mēs ieguvām no augstākstāvošās tabulas rindas. Binārais skaitlis attiecīgi būs izskatā:

(0-tais atlikums)(1-ais atlikums)…(X-tais atlikums)((X+1)-ais atlikums).

Piemērs: Nokodēt skaitli 12 binārajā skaitīšanas sistēmā.

12/2=6	Atlikums 0
6/2=3	Atlikums 0
3/2=1	Atlikums 1
1/2=0	Atlikums 1

Tātad binārais skaitlis ir 1100.

Protams, dzīvē ļoti reti nākas sastapties ar vajadzību pēc šiem pārveidojumiem, it sevišķi, ja nenodarbojas ar programmēšanu, taču šīs zināšanas palīdzēs saprast datora darbības principus.