Методические материалы, статьи

Обзорный материал для подготовки учащихся к рубежному тестированию по информатике по темам "Единицы измерения количества информации", "Определение количества информации" и "Кодирование информации".

Измерение и кодирование информации

Единицы информации

Бит - минимальная единица информации, представляющая собой наименьшую "порцию" памяти - 1 двоичный разряд. Бит обозначает количество информации, необходимое для различения двух равновероятных событий - значение размером в 1 бит представляет собой сообщение, уменьшающее неопределенность знания в два раза.

Байт - основная единица информации.

1 байт = 8 бит; 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт; 1 Мбайт = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт

Определение количества (объема) информации

Вероятностный подход к измерению количества информации - рассматривает информацию с точки зрения повышения определенности знания в результате ее получения:

Количество (объем) получаемой информации (I) при известном количестве возможных событий (N):

Для равновероятных событий: I = log 2 N

Для разновероятных событий: (формула Шеннона),

I - кол-во информации (бит), N - кол-во возможных событий, Pi - вероятность i-го события, i = 1, 2, …, N.

Алфавитный подход к измерению количества информации - рассматривает информацию с точки зрения ее представления как некоторой последовательности "знаков" (букв, цифр, кодов цвета точек изображения и т. п.). Алфавит знаковой системы - полный набор "знаков", используемых для формирования сообщений в данной знаковой системе. Объем информации, который несет каждый "знак" (информационная емкость "знака", объем занимаемой памяти): I = log2N, где N - кол-во знаков в алфавите.

Количество (объем) информации, которое содержит сообщение, закодированное с помощью знаковой системы, равно: Информационная емкость "знака" * Количество знаков в сообщении.

Представление информации в компьютере

Все виды информации в компьютере обрабатываются в двоично-кодированном виде - т. е. в виде последовательности нулей и единиц, на физическом уровне представляемой в форме электрических импульсов: 1 - есть импульс, 0 - нет импульса.

Логические последовательности нулей и единиц представляют собой машинный язык.

Кодирование текстовой информации

Принцип кодирования: каждому символу ставится в соответствие определенный уникальный числовой (двоичный) код. Таблица, устанавливающая такое соответствие, называется таблицей кодировки символов.

Количество различных символов (N), которые можно закодировать с помощью какой-либо таблицы кодировки, определяется числом двоичных разрядов (k), отводимых под кодирование одного символа: N=2 k . Наибольшее распространение получило 8-разрядное кодирование (на кодирование одного символа отводится 8 бит = 1 байт), позволяющее закодировать N=2 8 =256 различных символов.

В различных кодировках: коды от 0 до 32 - соответствуют управляющим клавишам (Enter, Esc и т. п.); от 33 до 127 - латинским буквам, цифрам, знакам арифметическим операций и знакам препинания; от 128 до 255 (расширенная часть таблицы кодировки) - для символов национальных алфавитов (в т. ч. кириллицы).

Наиболее распространенные 8-разрядные таблицы кодировок: ASCII (принята в качестве стандарта в MS-DOS), Windows-1251 (CP1251), КОИ-8, ISO.

UNICODE - 16-разрядная кодировка символов, позволяющая закодировать 2 16 = 65536 различных символов.

Кодирование графической информации

Минимальный объект кодирования растрового графического изображения - пиксель.

В основе кодирования цветных графических изображений - принцип декомпозиции цветов - т. е. разложение произвольного цвета на основные составляющие (например, по системе RGB: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue)).

Глубина кодирования (глубина цвета) - количество бит (двоичных разрядов), используемых для кодирования цвета одной точки. От глубины цвета (k) зависит количество отображаемых цветов (N) - т. е. количество возможных состояний одной точки изображения: N=2 k .

Наиболее распространенные значения глубины цвета: 4, 8, 16, 24 бита на точку.

Разрешение - количество точек (пикселей) изображения, приходящихся на единицу длины. От разрешения зависит размер пикселя.

Наиболее частот используемые экранные разрешения: 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024 точек.

Глубина кодирования и разрешение влияют на качество кодирования изображения.

Объем видеопамяти (V), необходимый для формирования графического изображения на экране: V = M * N * k, где M - кол-во точек изображения по горизонтали, N - кол-во точек изображения по вертикали, k - глубина цвета (бит).

Кодирование звуковой информации

Для кодирования непрерывного (аналогового) звукового сигнала производится его дискретизация по времени (временная дискретизация, оцифровка) - разбиение непрерывной звуковой волны на отдельные короткие временные участки с измерением для каждого из них интенсивности звукового сигнала (величины амплитуды). Это выполняется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). При воспроизведении закодированного (оцифрованного) звука выполняется обратное преобразование цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП) с последующим сглаживанием ступенчатого сигнала через аналоговый фильтр.

Глубина кодирования звука - количество бит (двоичных разрядов), используемых для кодирования уровня интенсивности (амплитуды) одного звукового сигнала. От глубины звука (k) зависит количество отражаемых в кодировании различных уровней звукового сигнала (N): N=2 k .

Частота дискретизации - количество измерений уровня (амплитуды, интенсивности) звукового сигнала в единицу времени. Количество измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, т. е. диапазон частоты дискретизации аналогового звукового сигнала: от 8 до 48 кГц.

Глубина кодирования и частота дискретизации влияют на качество кодирования звука.

Информационный объем моноаудиофайла (V): V = N * f * k, где N - общая длительность звучания (секунд), f - частота дискретизации (Гц), k - глубина кодирования (бит).

Представление чисел в памяти компьютера

Традиционная форма записи чисел, используемая в повседневной жизни, называется естественной формой записи чисел. Существует также экспоненциальная форма представления чисел: A q = m * q p , где q - основание системы счисления, m - мантисса числа, p- порядок числа. Для 10-ой с/с: A 10 = m * 10 p , для 2-ой с/с: A 2 = m * 2 p .

В компьютере числа представляются в одной из двух форм:

1. В форме с фиксированной точкой - соответствует естественной двоичной форме записи чисел с фиксированной разрядностью и указанием знака числа. В современных ЭВМ в такой форме представляются только целые числа.

2. В форме с плавающей точкой - соответствует экспоненциальной двоичной форме записи чисел с фиксированной разрядностью мантиссы и порядка и указанием знаков мантиссы и порядка. В компьютере числа в плавающей форме записываются в нормализованном виде (когда первая цифра мантиссы числа не равна нулю).

См. также:

(2 часа: лекция и практика)

Вспомнив понятие объекта, которое определяется как некоторая часть окружающего мира, рассматриваемая как единое целое, можно высказать предположение, что информационную модель, которая не имеет связи с объектом-оригиналом, тоже можно считать объектом, но не материальным, а информационным.

Информационный объект - это совокупность логически связанной информации.

Информационный объект, «отчужденный» от объекта-оригинала, можно хранить на различных материальных носителях. Простейший материальный носитель информации - это бумага. Есть также магнитные, электронные, лазерные и другие носители информации.

С информационными объектами, зафиксированными на материальном носителе, можно производить те же действия, что и с информацией при работе на компьютере: вводить их, хранить, обрабатывать, передавать. При работе с информационными объектами большую роль играет компьютер. Используя возможности, которые предоставляют пользователю офисные технологии, можно создавать разнообразные профессиональные компьютерные документы, которые будут являться разновидностями информационных объектов. Все, что создается в компьютерных средах, будет являться информационным объектом.

Литературное произведение, газетная статья, приказ - примеры текстовых информационных объектов . Рисунки, чертежи, схемы - это графические информационные объекты . Различные документы в табличной форме - это примеры табличных информационных объектов . Видео и музыка – аудиовизуальные информационные объекты .

Довольно часто мы имеем дело с составными документами, в которых информация представлена в разных формах. Такие документы могут содержать и текст, и рисунки, и таблицы, и формулы, и многое другое. Школьные учебники, журналы, газеты - это хорошо знакомые всем примеры составных документов, являющихся информационными объектами сложной структуры. Для создания составных документов используются программные среды, в которых предусмотрена возможность представления информации в разных формах. Другими примерами сложных информационных объектов могут служить создаваемые на компьютере презентации и гипертекстовые документы.

Для хранения и передачи электронных информационных объектов используют съемные цифровые носители. К ним относятся:

съемный жесткий диск - устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи, информация записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала,

дискета - портативный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных, представляющий собой помещённый в защитный пластиковый корпус гибкий магнитный диск, покрытый ферромагнитным слоем,

компакт-диск - оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера (CD-ROM и DVD-диск - предназначенный только для чтения; CD-RW и DVD-RW информация может записываться многократно),

карта памяти или флеш-карта - компактное электронное запоминающее устройство, используемое для хранения цифровой информации (они широко используются в электронных устройствах, включая цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, ноутбуки, MP3-плееры и игровые консоли),

USB-флеш-накопитель (сленг. флэшка) - запоминающее устройство, использующее в качестве носителя флеш-память и подключаемое к компьютеру или иному считывающему устройству по интерфейсу USB.

Все программы и данные хранятся в долговременной (внешней) памяти компьютера в виде файлов.

Файл - это определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти.

Имя файла состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имя файла и расширение , определяющее его тип (программа, данные и т. д.). Собственно имя файлу дает пользователь, а тип файла обычно задается программой автоматически при его создании.

В операционной системе Windows имя файла может иметь до 255 символов, причем допускается использование русского алфавита, разрешается использовать пробелы и другие ранее запрещенные символы, за исключением следующих девяти: /:*?"<>|. В имени файла можно использовать несколько точек. Расширением имени считаются все символы, стоящие за последней точкой.

Роль расширения имени файла чисто информационная, а не командная. Если файлу с рисунком присвоить расширение имени ТХТ, то содержимое файла от этого не превратится в текст. Его можно просмотреть в программе, предназначенной для работы с текстами, но ничего вразумительного такой просмотр не даст.

Атрибуты файла устанавливаются для каждого файла и указывают системе, какие операции можно производить с файлами. Существует четыре атрибута:

Только чтение (R);

Архивный (A);

Скрытый (H);

Системный (S).

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Роль информации в современном обществе

Двоичные цифры... В этой системе счисления числа записываются с помощью двух символов и... Произношение...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Роль информации в современном обществе
Для развития человеческого общества необходимы материальные, инструментальные, энергетические и другие ресурсы, в том числе и информационные. Настоящее время характеризуется небывалым ростом объема

Основные этапы в информационном развитии общества. Информационные революции.
В истории человеческого общества несколько раз происходили радикальные изменения в информационной области, которые можно назвать информационными революциями. Первая информационная рев

Этапы развития технических средств и информационных ресурсов
По мере развития современной цивилизации участие в информационных процессах требовало уже не только индивидуальных, но также обобщенных знаний и опыта, способствующих переработке информации и приня

ИЗМЕРЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
В информатике используются различные подходы к измерению информации: Содержательный подход к измерению информации.Сообщение – информативный поток, который в процессе перед

Принципы обработки информации компьютером
Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации. Аппаратное обеспече

АЛГОРИТМЫ И СПОСОБЫ ИХ ОПИСАНИЯ
12. Под алгоритмом принято понимать точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату. Таким о

Атрибут файла «Системный».
Этот атрибут устанавливается для файлов, необходимых операционной системе для стабильной работы. Фактически он делает файл скрытым и только для чтения. Самостоятельно выставить системный атрибут дл

Запись информации.
Запись информации - это способ фиксирования информации на материальном носителе. Способы записи информации на компакт-диски: с помощью специальных програм

Цели архивации
Архивация используется как средство для уменьшения размера файла – в архиве файла, как правило, занимает меньше места, чем в обычном состоянии, и применяется в основном для следующих целей:

Программы – архиваторы
Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами архиваторами. Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на нескольких дисках (томах). Такие а

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вы

Скорость передачи данных - количество бит информации, передаваемой за единицу времени.
Обычно скорость передачи данных измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с. Соотношения между единицами измерения: 1 Кби

Существует три основных вида топологии сети: шина, звезда и кольцо.
Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам.

Понятие о глобальных сетях
Теперь поговорим о глобальных сетях. Глобальная сеть – это объединения компьютеров, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов. На

Что такое программное обеспечение
Возможности современного ПК столь велики, что все большее число людей находят ему применение в своей работе, учебе, быту. Важнейшим качеством современного компьютера является его "дружественно

Типы программного обеспечения
В программном обеспечении компьютера есть необходимая часть, без которой на нем просто ничего не сделать. Она называется системным ПО. Покупатель приобретает компьютер, оснащенный

Состав прикладного программного обеспечения
Программы, с помощью которых пользователь может решать свои информационные задачи, не прибегая к программированию, называются прикладными программами. Как правило, все пользователи предпоч

Что такое операционная система
Для чего нужны прикладные программы, понять несложно. А что же такое системное программное обеспечение? Главной частью системного программного обеспечения является операционная сис

Интерактивный режим
Во время работы прикладная программа сама организует общение с пользователем, но когда программа завершила работу, с пользователем начинает общаться операционная система. Это общение происходит в т

Объекты базы данных
БД может содержать разные типы объектов. Каждая СУБД может реализовывать свои типы объектов. Таблицы– основные объекты любой БД, в которых хранятся все данные, имеющиеся в

ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА. ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ. СТРУКТУРА ПОЧТОВОГО СООБЩЕНИЯ. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА
Доступ к информации в глобальной сети осуществляется через специальные протоколы, программы, компьютеры-серверы. Эти компоненты, собранные вместе для обеспечения одной из услуг Интернета, называютс

Виды компьютерной графики
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при ото

Цифровое представление информации
Двоичная система счисления, бит. В повседневной жизни мы используем десятичную систему счисления. В ней имеется 10 цифр: 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Самое древнее счетн

Кодировка информации, байт.
С помощью бита можно описать два варианта. Но это очень мало. Представьте себе язык, в котором всего два слова. Для того чтобы «слов» появилось больше, нужно объединять биты в группу и называть (ко