1. OSNOVNI POJMOVI INFORMATIKE

Informatika je jedna od najmlađih ali i najsloženijih znanstvenih disciplina. Razvila se je kao samostalna znanstvenih disciplina šezdesetih godina ovog stoljeća u SAD i Velikoj Britaniji. Nastala je kao objedinjenje dostignuća iz većeg broja znanosti kao: formalna logika, matematika, teorija informacija, elektronika i drugih, što je čini kompleksnom. Pošto je informatika relativno mlada znanost, sve prisutnija u djelatnosti čovjeka u vrlo raznolikim sustavima, nužno je spoznati njenu definiciju i područje djelovanja. Općenito, sustav definiraju sljedeća tri obilježja:

• Sustav je tvorevina prirodna, društvena, tehnička ili mješovita, koja u zadanom okolišu djeluje samostalno s određenom svrhom.
• Tvorevina je skup elemenata koji stoje u takvom uzajamnom odnosu da ne postoji izdvojenih podskupova.
• Živa biča i njihove zajednice primjeri su prirodnih sustava. Zajednice ljudi su društveni sustavi (obrazovni sustav). Elektrana je primjer tehničkog sustava. Postoje i mješoviti sustavi.

Konstatacija 'Most je tvorevina a pokretni most je sustav' najbolje opisuje odnos navedenih pojmova. Most je konstrukcija sastavljena od elemenata koji čine kompaktnu cjelinu bez izdvojenih komponenti (podskupova) i djeluje samostalno sa svrhom. Pokretni most djeluje kao sustav iako je sam most tvorevina. Pokretni most i mehanizam upravljanja s njime mogu se kao pojedinačni elementi promatrati kao tvorevina jer djeluju samostalno s određenom svrhom. Pokretni most otvara prolaz prema potrebi ili u zadano vrijeme te djeluje kao sustav.

Informatika je znanstvena disciplina koja proučava zakonitosti i djelovanja mješovitog sustava i to prvenstveno: čovjek-računalo. Bavi se proučavanjem, razvojem i uporabom postupaka i uređaja za obradu podataka. Informatika i informacija nikako nisu isti pojmovi i treba ih razlučiti. U suštini mogu se sagledati kao dvije različite cjeline.

Informatički sustav je skup informatičkih i komunikacijskih uređaja (kao računalo) i tehnologija (kao operativni sustav) povezanih u jedinstvenu funkcionalnu cjelinu (umrežavanje na primjer). To podrazumijeva fizičke prostorne, računalne i komunikacijske resurse. Navedene resurse potrebno je projektirati, upogoniti i održavati. Prema navedenom opisu to je tehnički sustav koji treba naučiti koristiti, što znači da je potrebna nekakva informatička pismenost ; sposobnost korištenja računala i računalnih programa.

Informatička tehnologija sama za sebe nije dovoljna. Organizacijski uređen i svrhovit, odnosno sitematiziran skup aktivnosti, postupaka, metoda i tehnologija za prikupljanje, obradu, čuvanje i distribuciju podataka i informacija čini informacijski sustav, kao što je financijski informacijski sustav, knjižnični informacijski sustav i drugi. Navedenom je pretpostavaka informacijska pismenost ; posjedovanje znanja o tome kako naći, procijeniti i iskoristiti najbolje i najnovije informacije koje su na raspolaganju kako bi se riješio određeni problem ili donijela odluka o aktivnostima koje trebaju uslijediti.

Navedeni oblici pismenosti sigurno nisu isti, ali za jedan i drugi potrebna su određena znanja, s tim da je informatička pismenost preduvjet za informacijsku pismenost. Ovaj elektronički udžbenik treba doprinijeti informatičkoj pismenosti, a ECDL (European Computer Driving Licence) na primjer, je logičan izbor uz njega. ECDL se smatra osnovnom normom informatičke pismenosti. Tehnički i inženjerski pristup zahtijeva temeljitije osnove od ECDL i time se bavi ovaj udžbenik. Informacijska pismenost mnogo opsežnija tema koja u različitim djelatnostima traži različita znanja, ali je zajednički nazivnik isti: prikupiti i obraditi informacije i donijeti odluku (he! kakvu?).

Disciplina, koja sve više postaje dio obrazovnih programa je Računalstvo - znanost koja se bavi proučavanjem računala i postupaka koji se primjenjuju na računalima. Odnosi se na osnovnu građu i načela rada elektroničkih računala, te njegovu primjenu; matematička logika, teorija računanja, algoritmi, strukture podataka, programski jezici, programsko inženjerstvo, arhitektura računala, komunikacija i drugo. Strukovno orijentiran pristup. Ovaj udžbenik po svom sadržaju pripada ovom području.

1.1. POJAM INFORMATIKE

Brojne su definicije informatike i još uvijek nema neke opće priznate definicije koja bi obuhvatila sva područja koja informatika obuhvaća, ali evo temeljnih:

      Francuska akademija znanosti (1966) - Informatika je znanost
                                            o racionalnoj obradi
      INFORMACIJA, prvenstveno pomoću automatskih strojeva, kao
      nositelju znanja i komunikacije u oblasti znanosti, tehnike,
      ekonomije i drugim područjima ljudske djelatnosti.

      Opća enciklopedija (1966) - Informatika je znanstvena
                                  disciplina koja proučava
      strukturu i svojstva (ali ne i sadržaj) INFORMACIJA, te
      zakonitosti informatičke djelatnosti, njezinu teoriju,
      povijest, metodologiju, organizaciju i učinkovitost.

Izraz 'Informatika' koristi se u različitim zemljama s različitim tumačenjem te otuda i šarolike definicije. Potiče od francuskih riječi INFORMATION i AUTOMATIQUE, kao sinonim za automatsku obradu podataka (AOP). Povezana su dva pojma: informacija i automatski strojevi (računala).

U suštini predmet bavljenja informatike je razrada optimalnih metoda i sredstava primanja, pohranjivanja, prijenosa, obrade, pronalaženja i uporabe informacija.

Učinkovito djelovanje informatike čvrsto je spregnuto s računalom kao značajnog činbenika u obradi informacija, te nije ni čudo da je naziv 'Informatika' često sinonim za znanost o računalima i njihovoj uporabi, premda se računalo kao učinkovito informatičko sredstvo koristi nepuna dva desetljeća. Rezultat razvoja i primjene naprednih tehnologija i elektronike čini računalo dostupnim i učinkovitim informatičkim sredstvom.

Razvoj elektronike, posebno u tehnologiji izrade integriranih sklopova, omogućio je jeftinu izradu računalnih strojeva (svakim danom sve više), koji osim što računaju obavljaju čitav niz logičkih radnji glede omogućavanja rješavanja složenih zadaća. Osim navedenog, višestuko je porasla pouzdanost računalnih sustava, a dimenzije su se smanjile na mjeru prisupačnu radnom stolu, što računalo čini prihvatljivim za osobnu uporabu, gospodarstvo i društvo u cjelini. Mogućnost upravljanja procesima, simulacije i robotika nove su stranice čovjekove budućnosti omogućene informatikom i njenim dostignućima.

Osnovni element računalne tehnologije u svakodnevnoj praksi je MIKROPROCESOR, skup više miliona tranzistora integriranih u malom kućištu ne većem od kutije šibica, okosnica mikroračunalnog sustava, koji se može PROGRAMIRATI da izvrši zadaće prema željama korisnika. Naravno, moćnija računala (mini i mainframe sustavi i slično) sa složenijim procesorskim ustrojem mogu izvršiti složenije zadaće od mikroračunala, ali nisu predmet raširene svakodnevne uporabe. No načela rada su im sukladna. Procesor u suštini vrši obradu PODATAKA, prema zadanom programu, te se na osnovu saznanja u postojećim podacima stiču nova saznanja kao proizvod njihove obrade.

Podatak je u osnovi PORUKA koja može i ne mora iskoristiti. Ako postoji i najmanja vjerojatnost da se poruka jednoznačno i točno iskoristi, te predstavlja neoborivu činjenicu, tada predstavlja INFORMACIJU. Dakle, svaka poruka može i ne mora sadržavati informaciju.

Nužno je da računalo rezultat obrade podataka prikaže ili pošalje korisniku te podatke za obradu primi na odgovarajući način, odnosno treba ostvariti KOMUNIKACIJU i izvrši razmjenu informacija. Stanje ili proces materijalnog sustava koji prenosi informaciju (poruku) od izvora prema odredištu u obliku pogodnom za prijenos naziva se SIGNAL (akustički, električni, svijetlosni itd.), a medij kroz koji signal prolazi naziva se PRIJENOSNI PUT.

Pretvaranje poruke u signal vrši predajni uređaj , a pretvaranje signala u poruku vrši prijamni uređaj, a cjelokupni sustav prijenosa poruke predstavlja komunikacijski sustav. Shannon-ov model komunikacijskog sustava prikazan je na slici 1.1.1.

Slika 1.1.1 Model komunikacijskog sustava.

Poruka je proizvod izvora informacije. Svakodnevni primjer je telefon kad čovjek smislenim govorom stvara poruku sadržanu u akustičkom signalu, koju mikrofon pretvara u električni signal, koji se potom preko sustava vodiča prenosi do slušalice drugog telefona i ponovo pretvara u akustički signal kojeg primalac prepoznaje kao poruku. Tehnički oblikovan prijenosni sustav nazivamo KOMUNIKACIJSKI KANAL, koji je naravno dio cjelokupnog KOMUNIKACIJSKOG SUSTAVA. Komunikacijski kanal je skup uređaja koji osiguravaju prijenos SIGNALA po prijenosnom putu, a u najjednostavnijem prikazu prema slici 1.1.1 to su predajnik, prijenosni put i prijamnik. Šum i smetnje (slučajne ili namjerne) mogu u potpunosti onemogućiti prijamnik da iz primljenog signala 'izvuče' poruku.

Prijenos podataka, vijesti ili obavijesti između ljudi i mehanizam ili pak jednih i drugih međusobno, potreban u globalnom - najširem smislu kao komunikacije, predstavlja vrlo složen proces. U vezi s tim problem je multidisciplinaran i njegovom proučavanju zadiremo u različite znanstvene discipline kao: psihologija, biologija, filozofija, telekomunikacije i drugo. Globalno: komunikacije obuhvaćaju načine, mehanizme i medije uključene u prijenos informacija.

Informacija je riječ latinskog podrijetla, a znači obavijest, priopćenje, podatak ili poruka. Riječ komunikacija također ima korijen u latinskom jeziku, a znači izlaganje ili općenje. Informacijom se, u najširem smislu, koji se ovdje razmatra, bavi područje elektronike koje se zove telekomunikacije. Telekomunikacijski uređaji dio su našeg svakodnevnog života kao na primjer TV i radio prijamnik, uređaji za prijam slikovnih i zvučnih poruka koje moguće sadrže nekakve informacije.

Pod pojmom informacija podrazumijevamo PODATAK o rezultatu nekog događaja koji se treba dogoditi ili se je već dogodio, ali čiji ishod nije bio poznat. Informacija uklanja neizvjesnost. Podatak je gotova činjenica, a informacija je značenje pripisano podatku. Na primjer, rezultat nogometnog nadmetanja Hajduk:Dinamo=2:0 (podatak) znači da je Hajduk dobio utakmicu. Informacija je mjerljiva veličina, a neposredno je vezana uz vjerojatnost nastanka događaja o kojem nas obavještava. Tako kažemo da neka obavijest nosi veću količinu informacija, ako je manja vjerojatnost nastanka dogadaja o kojem nas obavještava. Signal sam po sebi nije ujedno i informacija. Signalima se informacije prenose. Pismo ili neki drugi način komuniciranja sastavljen od znakova koje razumiju oba učesnika, može se nazvati signalima kao nositeljem informacije.

Komunikacije moraju odgovoriti na tri pitanja:

• Kojom točnošću mogu biti preneseni simboli od kojih je sačinjena poruka (SINTAKSA)
• Koliko precizno preneseni simboli nose željeno značenje ili smisao poruke (SEMANTIKA)
• S kakvim uspjehom prenesena poruka kroz svoje značenje usmjerava na neku željenu aktivnost onoga kome je bila namijenjena (PRAGMATIKA).

Različite vrste poruka, pa stoga i mogućih informacija, možemo grupirati prema slijedećem:

• zvučna informacija (telefon)
• nepokretna slika (telefaks)
• pokretna slika (televizija)
• telesignalizacija (daljinsko upravljanje procesima)
• podaci (skupine znakova, slika ...)

Električni signal, kao neposredni nositelj informacije, od posebnog je značaja. No nije i jedini. Govorom u slušalicu telefonskog aparata (predaja), govorni organi proizvode akustički signal koji se pomoći mikrofona pretvara u električni signal koji sada u sebi sadrži govornu informaciju. U prijamu se električni signal pomoću slušalice ponovo pretvara u akustički signal gotovo istovjetan onome na izvoru, a kojega sada obrađuju slušni organi (prijam).

Kako se oblik akustičkog signala govora slaže s oblikom signala koji se prenosi komunikacijskim sustavom i pretvara u gotovo istovjetan oblik akustičkog signala u odredištu, te po obliku pri prijenosu ne doživljava izmjene i vjerno prati promjene izvora, takav signal naziva se ANALOGNI SIGNAL.

Slika 1.1.2 Vremenski prikaz veličine analognog signala.

Tijekom prolaska vodičem (prijenosni put) signal je izložen smetnjama i izobličavanju što ponekad može imati za rezultat nerazumljivost poruke u odredištu. Razumljiva poruka, po kojoj slijedi ispravna akcija, predstavlja - sadrži informaciju.

Izvor informacije može predati poruku i na drugi način. Poruka se prema DOGOVORU izvora i odredišta pretvori u signal sastavljen od kombinacije impulsa, svijetlosnih, akustičkih i slično, od kojih svaka pojedina kombinacija predstavlja neki znak, kao kod Morze-ove abecede. Takav način prijenosa impulsima nejednakog trajanja i duljine neprikladan je za brze komunikacije, te se je u računalnoj tehnici prihvatio dosljedniji način prijenosa impulsima. Na primjer, pritiskom na tipku TIPKOVNICE računala (ili teleprintera) stvara se odgovarajući SLIJED IMPULSA jednakih po obliku i duljini trajanja slijeda (broja mjesta za impulse), ali različit po broju impulsa u slijedu i njihovom rasporedu unutar slijeda za svaki znak tipkovnice. Takav slijed se s tipkovnice šalje računalu i sadrži poruku o pritisnutoj tipki i pripadnom joj znaku (slika 1.1.3).

Slika 1.1.3 Slijed impulsa od 8 mjesta za dva različita znaka.

Na istovjetan način razmjenjivati će se poruke između računala prema dogovorenoj tablici signala za pojedine znakove. Kako su broj mjesta, broj impulsa u slijedu i njihov međusobni raspored unutar slijeda elementi nekog brojevnog sustava, te računalo primljeni slijed prepoznaje kao odgovarajući BROJ, signal prikazan na predhodnoj slici naziva se DIGITALNI SIGNAL (digit=broj).

Sam oblik impulsa nije bitan za prijenos poruke u vidu digitalnog signala te je dozvoljeno i stanovito izobličenje impulsa. Bitno je u odredištu prepoznati njegovo postojanje a ne oblik, što upućuje na zaključak da je prijenos digitalnim signalom otporniji na smetnje od analognog signala, te time i znatno pouzdaniji. Vrlo često se stanje 'bez impulsa' prenosi kao negativni impuls (znak IIb), što dodatno pospješuje razlučivost između dva moguća stanja u promatranom vremenskom rasponu i time pridonosi sigurnosti u prepoznavanju. Zbog navedenog se budućnost svih komunikacijskih sustava temelji upravo na uporabi digitalnog signala za prijenos poruka. Računala kojima se rad temelji na uporabi digitalnog signala spadaju u grupu DIGITALNIH RAČUNALA, a takva su gotovo sva računala današnjice.

Predaja poruke digitalnog računala korisniku najčešće je u vidu slikovnog prikaza nama već poznatih znakova (slova, brojke, točka itd.) na ekranu monitora. Tipkovnica i monitor, dva temeljna uređaja za komunikaciju s računalom, nazivaju se KONZOLA ili TERMINAL, ovisno o načinu na koji komuniciraju s računalom.

Pod konzolom podrazumno je da su monitor i tipkovnica priključeni izravno na računalo i pod tim pojmom se danas smatra da se radi o izravnom pristupu i radu na nekom centralnom ili zajedničkom računalu (poslužitelju) preko njegovog vlastitog monitora i tipkovnice. Terminal podrazumno znači pristup udaljenom računalu preko nekakve računalne mreže, gdje su tipkovnica i monitor vezani za drugo računalo (klijent) s kojim se preko komunikacijskog kanala pristupa udaljenom računalu (poslužitelj) na način da je na monitoru klijenta slika koju šalje poslužitelj. Nekad su terminali bili fizički elektronički uređaji bez samostalne programske potpore; imali su samo dio za uspostavljanje komunikacije i prikaz slike na ekranu koju mu je slalo udaljeno računalo. Danas se pojam terminal koristi kada se s udaljenog osobnog računala emulira - 'glumi' rad nekadašnjeg fizičkog terminala.

Današnja osobna računala imaju vlastiti monitor i tipkovnicu te prateću programsku i sklopovsku potporu i omogućavaju samostalan rad glede obrade podataka. U pravilu su na neki način dio računalne mreže, preko modema, mrežne kartice ili nečeg drugog, te se uobičajeno nazivaju 'radna postaja' ili 'udaljeno osobno računalo' - 'workstation' ili 'host'.

Postoje i ANALOGNA računala koja za obradu koriste analogni signal. No vrlo su skupa i tehnološki složena, a kako je tehnologija omogućila pouzdanu i prihvatljivu pretvorbu analognog signala u digitalni (A/D) i obratno (D/A), s posebno za tu svrhu dizajniranim pretvornicima, digitalnim računalom vrlo se uspješno (pa čak i bolje) obrađuju analogni signali. Kombinacija analognog i digitalnog računala naziva se HIBRIDNO RAČUNALO.

Sama komunikacija između prijamnika i predajnika prikazana na slici 1.1.1 je jednosmjerna i odvija se jednim komunikacijskim kanalom (SIMPLEX). Primjer je prihvat i obrada TV signala. Ako se jedan komunikacijski kanal koristi za komunikaciju u oba smjera ali izmjenično (HALF-DUPLEX) oba učesnika moraju imati prijemnik i predajnik i sklopove za njihovo izmjenično priključivanje na prijenosni put. Istovremena dvosmjerna komunikacija po jednom kanalu (DUPLEX) moguća je samo u ponekim od vidova komunikacije i primjenom posebnih sklopovskih rješenja, na primjer komunikacija telefonom. S dva odvojena komunikacijska kanala moguće je vršiti prijem i predaju poruke u oba smjera istovremeno (FULL-DUPLEX), komunikacijski resursi potpuno su udvojeni i svaki za sebe u jednom smjeru djeluju kao simplex.

SAŽETAK:

U literaturi se često analogni signal opisuje kao KONTINUIRANI a digitalni signal kao DISKRETNI. Kako diskretnost opisuje definirana stanja ili nivoe bilo kojeg signala promatrano u zadanim skokovima, autor ovi redaka nije ljubitelj ovakve podijele, zbog toga jer se za signal sa slike 1.1.3 za 'znak IIb' može tvrditi da je signal neprekinut. Dapače, kada takav signal prođe kroz telekomunikacijskom kanala zbog utjecaja šuma, smetnji i različitih uvjeta rasprostiranja više 'sliči' analognom signalu. Pojam diskretnosti više je povezan uz parametre signala i njihovu analizu i može se uporabiti kod obje vrste signala. Na primjer, kod A/D, D/A pretvorbe pojam diskretnosti je posve nešto drugo.

U slijedu impulsa sadržan je jedan ili više znakova, već prema njegovom trajanju. Cjelokupni slijed, koji predstavlja smišljeni raspored znakova, sadrži poruku-informaciju. Kako vrijedi za svaki sadržaj (volume), tako je i za informaciju; znači da je mjerljiva, bilo kao broj impulsa ili znakova u sekundi ili neka druga mjera.

Obično se kaže da postoji malo ili puno informacije te da je dobra ili loša, istinita ili lažna, što su subjektivni termini neprihvatljivi u računalnoj tehnici. Stoga je informaciju potrebito definirati primjenjivim mjerilima da bi joj odredili KOLIČINU unutar neke poruke ili neke njene druge parametre. Navedeno su elementi teorije informacija.