INTRODUCERE ●
●
Noţiuni de bază –
Informatică
–
Informaţie
–
Date, informaţie, cunoştinţe
–
Sistem informaţional şi sistem inrformatic
O scurtă incursiune istorică
INFORMATICA (1)
Definiţie DEX: Informatica - ştiinţa care se ocupă cu studiul prelucrării informaţiei cu ajutorul mijloacelor automatice de calcul
INFORMATICA (2) Pentru prima dată, termenul informatik a fost introdus în 1957 de Karl Seinbuch în eseul “Informatica: prelucrarea automată a informaţiei”. Cuvânt provenit din informaţie şi automatică Adoptat oficial de Academia Franceză în 1967 (Informatique) şi răspândit în alte limbi europene În engleză: Computer Science
INFORMATICA (3) In sens restrâns, informatica este o ramură a matematicii, care studiază aspecte abstracte, formale ale prelucrării informaţiei. Informatica teoretică studiază bazele teoretice ale prelucrării informaţiei şi conţine domenii ca ●
teoria calculabilităţii
●
teoria algoritmilor
●
teoria limbajelor formale
●
şi altele
INFORMATICA (4) În sens larg, informatica este ansamblul ştiinţelor şi tehnicilor care se ocupă de procesarea (prelucrarea) informaţiei. În afară de informatica teoretică menţionată anterior, ea conţine ca domenii principale: algoritmi şi structuri de date, limbaje de programare şi translatoare, inginerie software, baze de date, sisteme de operare, sisteme de calcul paralel şi distribuit, reţele de calculatoare, interacţiunea om-maşină, grafica pe calculator, calcul numeric şi simbolic, inteligenţa artificială.
INFORMATICA (5) Remarcăm, deci, că informatica nu se ocupă de studierea calculatorului sau altor echipamente de calcul, ci a modalităţilor de tratare a informaţiei cu ajutorul calculatorului. Renumitul informatician olandez Edsger Djikstra spunea că “informatica nu este mai mult despre calculatoare, decât astronomia este despre telescoape” (“computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes”)
Informatica aplicată În afară de disciplinele menţionate anterior, există numeroase ramuri de informatică aplicată în diferite domenii ale activităţii umane, de exemplu: ●
informatică economică (în particular, informatica de gestiune)
●
informatică tehnică
●
informatică medicală
●
etc.
Ştiinţa informaţiei Ştiinţa informaţiei (engleză: information science; franceză: science de l'information) este o ştiinţă interdisciplinară, care se ocupă cu studierea problemelor privind culegerea, clasificarea, depozitarea, regăsirea şi diseminarea informaţiei. A apărut cu mult timp înaintea informaticii, deoarece se referă la utilizarea bibliotecilor, arhivelor şi a altor mijloace de manipulare şi conservare a informaţiei, atât tradiţionale, cât şi moderne.
Tehnologia informaţiei Tehnologia informaţiei (TI) numită şi tehnologia informaţiei şi comunicaţiilor (TIC) cuprinde tehnologiile aplicate la utilizarea calculatoarelor electronice şi reţelelor de calculatoare pentru culegerea, conversia, stocarea, procesarea, transmiterea, protejarea şi diseminarea informaţiei. Include atât utilizarea echipamentelor, reţelelor şi produselor software, cât şi administrarea sistemelor respective.
Birotica Birotica are ca obiect mecanizarea şi automatizarea muncii de birou. Aceasta include în prezent atât utilizarea unor produse informatice specializate, cum sunt “Microsoft Office”, “Star Office”, OpenOffice.org, “IBM Lotus Symphony” şi altele, cât şi utilizarea altor echipamente de birou, cum sunt copiatorul, faxul etc.
INFORMAŢIE (1) În vorbirea curentă, informaţia este o comunicare, o ştire care pune pe cineva la curent cu o anumită situaţie sau cu un anumit eveniment. Este important caracterul de noutate: pentru a fi informaţie, mesajul trebuie să conţină elemente pe care primitorul nu le cunoştea anterior.
INFORMAŢIE (2) În ştiinţa informaţiei, informaţia este conţinută în documente, în format tradiţional sau electronic. În biologie, informaţia constă în semnalele (vizuale, auditive, tactile etc) pe care organismul le primeşte din mediul exterior. Există, de asemenea, informaţia genetică (înregistrată în gene). În tehnică, informaţia constă din semnalele primite de la senzori sau transmise prin căi de comunicaţie.
INFORMAŢIE Sursă
Canal de comunicaţie
Receptor
Informaţia se transmite între o sursă şi unul sau mai mulţi receptori. Sursa poate fi un organism biologic, un sistem tehnic sau chiar mediul exterior Receptorul poate fi biologic sau tehnic Canalul de comunicaţie transmite informaţia sub forma de modificări aduse unui anumit suport, care au semnificaţie pentru receptor
INFORMAŢIE (3) Exemple de transmitere de informaţie: ●
● ●
sub formă de simboluri (text) sau imagini pe suport de hârtie sau pe un alt suport, sub formă de semnale vizuale sau sonore; sub formă de înregistrări pe suport magnetic (discuri sau benzi)
●
pe suport optic (CD, DVD)
●
etc.
Important este ca modificările aduse suportului să aibă semnificaţie pentru receptor.
Date, informaţie, cunoştinţe Cunoştinţe Înţelegere
Informaţie Semnificaţie
Date
La diferite niveluri de reprezentare, în informatică se operează cu date, informaţie şi cunoştinţe. Datele cu semnificaţie devin informaţie Informaţia înţeleasă se transformă în cunoştinţe
DATE Datele sunt “materia brută” din care este constituită informaţia. Exemple de date: ●
numere, de exemplu 14296 sau -0.03672;
●
şiruri de caractere, de exemplu “ATX87bc#3”;
●
imagini;
●
semnale sonore sau înregistrări de sunete.
Datele nu au semnificaţie prin ele însele, ci numai într-un anumit context.
Informaţie Informaţia conţine date, cărora li se atribuie o anumită semnificaţie. De exemplu: ●
●
“Petrescu Mihai”, 9, “bazele informaticii” sunt date. Mesajul “Studentul Petrescu Mihai a obţinut nota 9 la disciplina bazele informaticii” conţine o informaţie, dacă faptul comunicat nu era deja cunoscut. Remarcăm că, puse într-un context, datele au căpătat semnificaţie şi au devenit informaţie.
Cunoştinţe (1) Cunoştinţele sunt informaţii înţelese, acumulate şi sistematizate, care pot fi utilizate pentru a obţine anumite rezultate (pentru a lua decizii, pentru a acţiona etc.) Cunoştinţele acumulate de un om constituie un ansamblu sistematizat de concepte şi de reguli de acţiune. Înţelegerea unei informaţii constă tocmai în încadrarea ei în sistemul de cunoştinţe deja acumulate.
Cunoştinţe (2) Chiar pentru a da semnificaţie datelor (deci pentru a le transforma în informaţie) sau pentru a înţelege un mesaj este necesar sa se apeleze la cunoştinţe. De exemplu, pentru a înţelege mesajul “Studentul Petrescu Mihai a obţinut nota 9 la disciplina bazele informaticii” este necesar să se cunoască ce este un student, ce este o notă, etc. Folosind cunoştinţele putem deduce şi informaţii care nu sunt cuprinse explicit în mesaj, de exemplu că studentul a obţinut un rezultat foarte bun şi, eventual, putem decide să îl felicităm.
SISTEM (1) Se numeşte sistem un ansamblu de elemente care interacţionează şi care poate fi privit ca un întreg. Sistemul poate interacţiona şi cu mediul în care se găseşte.
SISTEM (2) Interacţiunile dintre elementele sistemului, sau dintre sistem şi mediu, se pot realiza prin schimb de substanţă, de energie sau de informaţie. Există sisteme naturale (sisteme fizice, chimice, biologice), sisteme sociale, sisteme economice, sisteme tehnice etc. În informatică interesează, desigur, sistemele în care are loc transfer şi prelucrare de informaţie.
Sistem automat Se numeşte sistem automat un sistem tehnic, care funcţionează fără intervenţia directă a omului. Exemple de sisteme automate: ●
●
●
sistem de comandă automată, care transmite comenzi după reguli prestabilite; sistem de supraveghere automată, care efectuează măsurarea şi înregistrarea mărimilor fizice care caracterizează un proces tehnologic, sistem de reglare automată, etc.
SISTEM INFORMAŢIONAL (1) Sistemul informaţional (engleză: information system, franceză: système d'information) este un ansamblu organizat de elemente, implicate în procesul de colectare, transmisie, stocare, prelucrare şi diseminare a informaţiei. Nu este obligatoriu ca aceste operaţii să se efectueze cu echipamente de calcul. De altfel, sistemele informaţionale au existat cu mult înaintea apariţiei calculatoarelor.
SISTEM INFORMAŢIONAL (2) Sistemul informaţional este compus din: ● ●
●
●
totalitatea informaţiilor cu care operează; echipamentele folosite pentru operaţii asupra informaţiei; personalul implicat în funcţionarea şi administrarea sistemului; procedurile aplicate pentru funcţionarea sistemului.
Interacţiunea dintre elementele sistemului informaţional se realizează prin transmiterea de informaţie.
SISTEM INFORMATIC Se numeşte sistem informatic acea parte a sistemului informaţional, în care operaţiile de culegere, transmitere, prelucrare, stocare şi regăsire a informaţiei se realizează folosind echipamente de calcul şi alte mijloace specifice tehnologiei informaţiilor şi comunicaţiilor. De altfel, în alte limbi nu există un termen special pentru sistem informatic, folosindu-se termenul de “sistem de tehnologia informaţiei (şi comunicaţiilor)”.
Din istoria informaticii - apariţia limbajului vorbit Se poate considera că istoria informaticii a început cu mult înainte de apariţia calculatoarelor. Chiar şi animalele au un sistem rudimentar de comunicare prin mişcări şi prin sunete. Un salt important a fost la oameni apariţia limbajului vorbit. Aceasta a permis nu numai comunicarea de informaţii mult mai complexe decât la animale, dar şi dezvoltarea gândirii.
Din istoria informaticii - apariţia şi dezvoltarea scrierii Încă cu câteva mii de ani în urmă, oamenii au început să comunice şi prin scris. Scrierea a evoluat timp îndelungat, iar în decursul timpului au fost (şi mai sunt) utilizate diferite sisteme de scriere, de la cea cuneiformă sau hieroglifică, până la alfabetele moderne. Indiferent de sistemul de scriere utilizat, important este că scrierea a permis inregistrarea informaţiei şi a cunoştinţelor sub o formă persistentă, transmisibilă în timp. Au apărut şi primele biblioteci şi arhive.
Din istoria informaticii - (3) numărarea Odată cu vorbirea şi scrierea, a apărut şi s-a dezvoltat (din timpuri străvechi) şi numărarea. S-au dezvoltat diferite sisteme de numeraţie, depinzând de mijloacele auxiliare folosite: sistemul cu baza 5, care folosea degetele de la o singură mână, sistemul zecimal, care folosea de la ambele mâini, sistemul cu baza 20, care folosea în plus degetele de la picioare, şi altele. Cel mai mult este folosit sistemul de numeraţie zecimal.
Din istoria informaticii - primele dispozitive de calcul Se consideră că primul dispozitiv de calcul a fost abacul (numărătoarea cu pietricele sau cu bile), care a apărut în Babilon aproximativ între anii 2700-2300 î.Hr. A fost utilizat sub diferite forme şi în Egipt, Iran, Grecia şi Roma antică. În antichitate au fost create şi calculatoare analogice, folosite în special în astronomie. Acestea sunt mecanisme în care informaţia nu este reprezentată prin numere, ca în cazul abacului, ci prin deplasări şi rotiri ale unor piese, deci prin mărimi cu variaţie continuă.
Din istoria informaticii - primele maşini de calcul numeric Prima maşină de calcul aritmetic a fost inventată de Wilhelm Schickard în anul 1623 şi a fost descrisă într-o scrisoare către Johannes Kepler. Maşina putea face adunări şi scăderi cu numere până la şase cifre în sistemul zecimal. Blaise Pascal a construit în 1641, la vârsta de 18 ani, o maşină de calcul aritmetic pentru adunări şi scăderi, care a fost comercializată. Pascal a continuat să o perfecţioneze timp de zece ani, construind aproximativ 50 de exemplare.
Din istoria informaticii - apariţia algoritmilor În secolul IX, matematicianul şi astronomul persan Al-Khwarizmi (Al-Horezmi) a scris cartea “Asupra calculării cu numere indiene”, tradusă în sec. XII în latină sub titlul “Algoritmi de numero indorum”. Cartea a contribuit la răspândirea sistemului de numeraţie indian în orientul mijlociu şi apoi în Europa şi descrie, printre altele, succesiuni de operaţii aritmetice care trebuie efectuate pentru a îndeplini o anumită sarcină. De aici şi denumirea de algoritm.
Din istoria informaticii - contribuţiile lui Leibniz În 1673, Gottfried Leibniz perfecţionează maşina lui Pascal, astfel încât să calculeze şi înmulţiri, împărţiri şi chiar rădăcini patrate, toate sub formă de succesiuni de adunări. Tot Leibniz a inventat sistemul de numeraţie binar, care este folosit în toate calculatoarele moderne. A aplicat acest sistem şi pentru dezvoltarea logicii booleene (publicată de George Boole în 1854), notând cu 1 şi 0 valorile logice adevărat (true) şi fals (false) şi efectuând asupra lor operaţii de calcul.
Din istoria informaticii - apariţia maşinilor programabile În 1725, Basile Bouchon a realizat un sistem de comandă programabil, cu bandă perforată, pentru maşina de ţesut. Invenţia a fost perfecţionată în anul 1728 de asistentul lui, Jean-Baptiste Falcon, care a introdus cartelele perforate. Ulterior. invenţia a fost perfecţionată şi comercializată de către Joseph-Marie Jacquard (pe care unii îl consideră inventatorul războaielor de ţesut comandate cu bandă perforată).
Din istoria informaticii - “maşina analitică” a lui Babbage Charles Babbage a descris în anul 1837 primul calculator programabil, numit “maşina analitică”. Era un calculator mecanic, acţionat de o maşină cu abur, care putea fi programat cu cartele perforate. Matematiciana Ada Lovelace (fiica lordului Byron) a colaborat cu Babbage, fiind cunoscută ca primul programator din istorie. Deşi maşina lui Babbage era concepută corect, ea nu a fost realizată din lipsă de fonduri şi datorită dificultăţilor tehnologice.
Din istoria informaticii - mecanografia Următoarea etapă în evoluţia tehnicii de calcul a fost apariţia şi dezvoltarea echipamentelor de prelucrare a informaţiei cu cartele perforate. Această tehnologie a fost dezvoltată de Herman Hollerith în vederea prelucrării datelor de la recensământul populaţiei din SUA din anul 1890. Modelul de cartelă perforată introdus de el (cu 80 de coloane şi 12 linii) a fost numit cartela Hollerith şi a fost utilizat până spre sfârşitul sec. XX. Principalele echipamente utilizate erau maşinile de perforat şi verificat cartele, sortatorul şi tabulatorul.
Din istoria informaticii - dezvoltarea bazelor teoretice ●
●
●
1931 - teorema incompletitudinii, a lui Kurt Gödel, urmată de dezvoltarea studiului sistemelor formale. 1936 - Alan Turing şi Alonzo Church dezvoltă independent unul de altul teoria algoritmilor (teza Church-Turing). 1936 - descrierea de către Turing a maşinii de calcul abstracte, cunoscută sub numele de maşina Turing, care este un concept fundamental în teoria algoritmilor.
Din istoria informaticii - Shannon şi teoria informaţiei ●
●
1937 - Claude Shannon publică teza sa de masterat, intitulată “Analiza simbolică a circuitelor cu relee şi circuite de comutare”, în care aplică la aceste circuite algebra booleană. Acesta este unul din conceptele de bază în studierea funcţionării calculatoarelor moderne. 1948 - Shannon publică lucrarea “O teorie matematică a comunicaţiei”, care stă la baza teoriei informaţiei. În lucrare se aplică teoria probabilităţilor pentru determinarea cantităţii de informaţie şi studierea codificării.
Din istoria informaticii - cartela perforată -
Cartela conţine 80 de coloane şi 12 linii. Fiecare coloană conţine codul perforat al unui caracter (literă, cifră, semn de punctuaţie)
Din istoria informaticii - tehnologia prelucrării datelor Odată cu mecanografia a apărut şi tehnologia prelucrarii mecanizate a datelor. De exemplu, într-o aplicaţie de gestiune, datele obiectului cu numar de inventar 5623, denumit “Dulap metalic”, cu valoarea de inventar 739,25 lei, din aflat in camera G301 din gestiunea cu codul 73 pot fi perforate pe o cartelă sub forma 5623Dulap metalic 739.25 G301 73 Cartelele pot fi sortate după gestiune şi după codul de categorie, apoi introduse în tabulator, care calculează totaluri şi subtotaluri
Din istoria informaticii - primul calculator electronic -
Primele calculatoare electronice numerice au fost Colossus Mark 1 (1945) şi Mark 2 (1944). Erau destinate. Erau destinate descifrării mesajelor cifrate ale inamicului. Funcţionau cu tuburi electronice, iar mesajele erau introduse pe bandă perforată.
Din istoria informaticii - ENIAC ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) a fost primul calculator electronic numeric Turing-complet, deci care putea fi reprogramat pentru a putea rezolva orice problemă care poate fi abordată cu o maşină Turing. Construit în intervalul 1943...1946. Memoria rapidă avea 20 cuvinte. Continea 80000 tuburi electronice, greutate 30 tone. Destinat iniţial pentru calcule balistice.
Din istoria informaticii - primul calculator comercial Calculatoarele prezentate anterior au fost construite pentru aplicaţii militare sau ştiinţifice. În anul 1951 a fost produs de firma Rand Corporation primul calculator destinat comercializării, UNIVAC I (Universal Automatic Computer). Avea 5200 de tuburi electronice şi consuma 125 kW. Memoria internă conţinea 100 cuvinte de 72 biţi (11 cifre zecimale şi semnul). Pentru prima dată s-a folosit ca memorie externă banda magnetică. S-au vândut 46 calculatoare.
Din istoria informaticii - primele calculatoare IBM Firma IBM (International Business Machines), care producea anterior echipamente de mecanografie, a lansat în anul 1951 calculatorul IBM 701, primul din seriile 700/7000. A fost denumit “Data Processing System” (sistem de prelucrare a datelor) şi înlocuia tabulatorul din sistemul de echipamente mecanografice. Datele erau perforate pe cartele şi introduse în calculator, care aplica programul de prelucrare. Memoria externă era cu bandă magnetică. La IBM 704 (lansat în 1954) s-a introdus şi memoria internă cu inele de ferită.
Din istoria informaticii - apariţia limbajului FORTRAN Primele calculatoare erau programate direct în codul binar folosit în memoria internă, numit şi cod maşină. Apoi, au apărut şi limbajele de asamblare, în care comenzile binare dincodul maşină erau înlocuite prin reprezentări simbolice. In anul 1953, la propunerea lui John W. Backus, a fost creat de firma IBM limbajul FORTRAN (FORmula TRANslator), primul limbaj de programare de nivel înalt, destinat calculelor ştiinţifice şi inginereşti. A fost introdus prima dată la calculatorul IBM 704.
Din istoria informaticii - limbajul COBOL Limbajul de programare COBOL (Common Business-Oriented Language) a fost creat în anul 1959, fiind destinat în special informaticii de gestiune. A fost standardizat în anul 1960 sub denumirea de COBOL-60. A fost perfecţionat ulterior, sub denumirile succesive de COBOL-68, COBOL-74, COBOL-85 şi COBOL-2002. A avut o influenţă importantă asupra extinderii utilizării calculatoarelor în domeniul economic.
Din istoria informaticii - generaţiile de calculatoare În dezvoltarea lor, calculatoarele au parcurs mai multe generaţii din punct de vedere hardware: ●
●
●
●
Generaţia I (1946-1955) - calculatoare cu tuburi electronice. Generaţia II (1955-1963) - calculatoare cu tranzistoare. Generaţia III (1963-1971) - calculatoare cu circuite integrate. Generaţia IV (după 1971) - calculatoare cu microprocesoare.
Din istoria informaticii - generaţii de limbaje de programare Limbajele de programare au evoluat, de asemenea, parcurgând mai multe generaţii: ●
Programarea în cod maşină.
●
Limbajele de asamblare.
●
● ●
Limbajele de programare de nivel înalt (FORTRAN, COBOL, Simula, APL etc.) Limbaje de programare structurată (Pascal, C). Limbaje de programare orientată obiect (C++, Java etc.)
Nu au fost însă cuprinse aici multe alte limbaje.
Din istoria informaticii -apariţia calculatoarelor personale În prima etapă de dezvoltare, calculatoarele erau mari, scumpe şi necesitau condiţii de instalare speciale şi personal de exploatare specializat. Dezvoltarea electronicii şi a tehnicii de calcul (în special crearea microprocesorului) a permis crearea unor calculatoare mici, ieftine şi care pot fi utilizate de persoane fără o pregătire de specialitate în domeniul informaticii. Acestea sunt calculatoarele personale. Au existat mai multe încercări, primul succes important fiind al firmei Apple (1976)
Din istoria informaticii - IBM PC Iniţial, firma IBM nu avea încredere în viitorul calculatoarelor personale. Ca urmare a succesului firmei Apple, IBM şi-a revizuit atitudinea şi în anul 1981 a lansat primul calculator IBM PC (Personal computer). Era echipat cu procesor Intel 8088 la 4,77 MHz şi avea sistemul de operare PC-DOS al firmei Microsoft. Cu acesta a început răspândirea masivă a calculatoarelor personale.
Din istoria informaticii - legea lui Moore Dezvoltarea tehnicii de calcul din ultimele decade este caracterizată de legea lui Moore, formulată de Gordon E. Moore (cofondator al firmei Intel) într-un articol publicat în anul 1965. Este o lege empirică, dar care a fost confirmată şi de evoluţia ulterioară. Moore remarca atunci că densitatea tranzistoarelor într-un microprocesor creşte exponenţial, dublându-se la fiecare 2 ani. Acum se consideră că legea se aplică şi altor caracteristici, cum sunt viteza de calcul, capacitatea de memorie a calculatoarelor ş.a.
Din istoria informaticii - reţelele de calculatoare 1960 - conceptualizarea reţelei de calculatoare în care datele se transmit sub formă de datagrame sau pachete, care pot fi comutate, înlocuind comutarea de circuite. 1965 - se crează prima reţea de calculatoare de arie mare (WAN - wide area network). 1969 - se crează ARPAnet, reţea care lega între ele mai multe universităţi din SUA. 1974 - prima utilizare a denumirii Internet pentru reţeaua globală de calculatoare. 1989 - se inventează WWW (World Wide Web).