- Главная
- Информатика
- Информация
Содержание
- 2. Виды информации. Многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам. По признаку «область возникновения» информация
- 3. Представление звуковой информации. Современные персональные компьютеры умеют работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату,
- 4. Представление информации в компьютере. Когда человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, то стремится зафиксировать ее
- 5. Представление графики №1. Любое изображение на мониторе компьютера представляет собой набор светящихся точек (пикселей). Качество картинки,
- 6. Представление графики №2. Так происходит потому, что при оцифровке часть информации теряется. Для того чтобы понять,
- 7. Представление графики №3. Цветные картинки на мониторе мы видим благодаря смешению трех составляющих цвета: красной, зеленой
- 8. Представление числовой информации. Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера. Один из них используется
- 9. Единицы измерения объема информации. Впервые объективный подход к измерению информации был предложен американским инженером Р. Хартли
- 10. Задачи 1. Текст состоит из 20-ти символов (каждый символ кодируется 8 битами). Сколько места в памяти
- 11. Задача 2. Какое максимально возможное количество цветов в изображении, если цвет кодируется 24 битами? Решение: Для
- 12. Задача 3. Задача 3. Пусть имеется колода из 32 карт (в колоде отсутствуют шестерки). Задумана одна
- 13. Задача 4. В корзине 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации несет сообщение о том,
- 14. Задача 5. Для записи текста использовали 64-х символьный алфавит. Каждая страница содержит 30 строк по 40
- 15. Задача 6. В коробке лежат 16 цветных карандашей. Какое количество информации содержит сообщение, что из коробки
- 16. Задача 7. Какое кол-во информации (в Unicode и в ASCII) несет в себе слово орхидея? Решение:
- 18. Скачать презентацию
Виды информации.
Многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам. По
Виды информации.
Многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам. По
Информацию об окружающем мире человек получает с помощью пяти чувств: вкуса, обоняния, осязания, слуха и зрения. Поэтому различают виды информации по способу передачи и восприятию. Запахи и вкусы, воспринимаемые нами, называют органолептической информацией. Информацию, передаваемую звуками, называют звуковой (аудиальной), видимыми образами и символами – визуальной, ощущениями – тактильной, по запаху – обонятельная, по вкусу – вкусовая.
Информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению делят на массовую, на специальную и на личную. К массовой информации относят общественно-политическую и научно-популярную, к специальной – техническую, экономическую и управленческую.
К сожалению, современные компьютеры не умеют воспроизводить запахи, вкусы и ощущения. Компьютер обрабатывает лишь следующие виды информации: текстовую, числовую, графическую и звуковую. Осталось разобраться, каким образом все эти виды информации представляются в современном компьютере.
визуальная
звуковая
тактильная
обонятельная
вкусовая
Представление звуковой информации.
Современные персональные компьютеры умеют работать со звуковой информацией. Каждый
Представление звуковой информации.
Современные персональные компьютеры умеют работать со звуковой информацией. Каждый
Программное обеспечение компьютера в настоящее время позволяет непрерывный звуковой сигнал (аналоговый) преобразовывать в последовательность электрических импульсов, измеряя характеристики звука (период, амплитуду) через равные промежутки времени. Этот процесс выполняется в компьютере аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и называется дискретизацией (или оцифровкой).
Дискретизация – процесс преобразования аналогового сигнала в набор чисел, соответствующих характеристикам звука, измеренным через равные промежутки времени, называемые шагом квантования.
Для выполнения обратного преобразования служит цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), которых получает ступенчатый сигнал и сглаживает его. Хранение звука в виде цифровой записи занимает достаточно много места на компьютере, поэтому существуют другие способы. Так, с начала 80-х годов XX века разрабатывается MIDI запись, представляющая собой набор команд-указаний MIDI-синтезатору, на каком инструменте и какую ноту играть. Любой MIDI-синтезатор может воспроизводить звучание более 150 различных музыкальных инструментов, имеющих свои номера и названия. Проигрывание идёт одновременно на 16 каналах (треках) в 16 оркестровых группах, состоящих из одинаковых инструментов. На каждом канале одновременно может звучать до 32 голосов – нот, извлекаемых из инструмента. Получается целый оркестр, в котором одновременно может звучать 512 голосов! Число голосов на одном канале характеризует полифонию синтезатора.
Представление информации в компьютере.
Когда человек воспринимает информацию с помощью органов чувств,
Представление информации в компьютере.
Когда человек воспринимает информацию с помощью органов чувств,
Кодирование -процесс представления данных последовательностью символов.
Имеются и такие системы знаков, для которых нет какого-то общепринятого порядка, то есть, нет алфавита. К таким системам, например, относятся азбука Брайля (для слепых), язык жестов, язык цветов, знаки генетического кода и т.д.
В отличие от человека, компьютер может обрабатывать информацию, представленную только в цифровой форме в виде последовательности цифр. Причем «компьютерный алфавит» состоит только из двух символов 0 и 1. Это связано с тем, что устройства, которые могут принимать только два устойчивых состояния: намагничено (1) – не намагничено (0), высокое напряжение (1) – низкое напряжение (0) и т.д., являются самыми надежными и дешевыми. В современной электронике развитие аппаратной базы компьютеров идет именно в этом направлении. Поэтому предварительно вся информация, представленная в компьютере, и текстовая, и графическая, и звуковая должна пройти оцифровку.
Оцифровка – приведение чего-либо к числовому виду или кодирование чего-либо с помощью чисел.
Для представления текстовой информации в компьютере или для ее кодирования используют специальные кодовые таблицы. В таких таблицах с каждым символом сопоставляется число. Примером может служить таблица ASCII кодов.
Кодирование, при котором с каждым символом алфавита сопоставляется код, называется алфавитным кодированием.
Заметим, что таблица ASCII кодов стандартизирует только первые коды с 32 по 127. Эти коды являются стандартными и обязательными для всех стран и всех компьютеров, а во второй половине (128–255) каждая страна может создавать свой стандарт – национальный.
В конце 80-х годов прошлого века многие осознали необходимость создания единого стандарта на кодирование символов, учитывающего национальные стандарты, что и привело к появлению Unicode. Этот стандарт использует для кодирования 65536 кодов символов, в отличие от 256, принятого в стандарте ASCII, что оказывается достаточным для всех существующих языков, математических символов и других знаков. Первые 256 индексов используется для совместимости со стандартом ASCII.
Представление графики №1.
Любое изображение на мониторе компьютера представляет собой набор светящихся
Представление графики №1.
Любое изображение на мониторе компьютера представляет собой набор светящихся
Пиксель (pixel) – сокращение от «picture element» – «элемент рисунка». Пиксель это минимальный блок информации на экране монитора, наименьшая из составляющих изображения.
Разрешение – количества пикселей по горизонтали и вертикали. Рисунок 1. Изображение с различным разрешением.
Рисунок 1. Изображение с различным разрешением.
Представление графики №2.
Так происходит потому, что при оцифровке часть информации теряется.
Представление графики №2.
Так происходит потому, что при оцифровке часть информации теряется.
Процесс усреднения происходит следующим образом, если большинство пикселей в области черные, то цвет всей области будет черным и наоборот.
Рисунок 2. Искажение изображения при оцифровке.
Представление графики №3.
Цветные картинки на мониторе мы видим благодаря смешению трех
Представление графики №3.
Цветные картинки на мониторе мы видим благодаря смешению трех
Когда графическое изображение представлено в виде таблицы, в каждой ячейке которой хранится информация о яркости пикселя, составляющего картинку, то говорят о растровой графике.
На рисунке 3 представлено, как искажаются цвета картинки, если в палитре около 16 миллионов цветов (левая картинка), если 256 цветов (центральная картинка), и если 16 цветов (правая картинка).
Pисунок 3. Искажение цвета при оцифровке.
Представление числовой информации.
Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера.
Представление числовой информации.
Существуют два основных формата представления чисел в памяти компьютера.
234=2*102+3*101+4*100
Другими словами, мы с вами работаем с числами в позиционной системе счисления и представляем число как сумму цифр умноженных на соответствующую степень десяти, то есть в десятичной системе счисления. Компьютер же работает с числами, записанными в двоичной системе. В этой системе счисления всего лишь две цифры: 0 и 1, а числа записываются по степеням двойки. Например, число пять кодируется как 101, потому что
Cистема счисления – искусственная информационная система, созданная с целью выработки наиболее удобного способа записи чисел.
Позиционными называют системы счисления, в которых вклад каждой цифры в величину числа зависит от её положения (позиции) в последовательности цифр, изображающей число.
В десятичной системе счисления используют 10 цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7,8 и 9. Вклад каждой цифры в число определяется ее местом расположения. Самая крайняя цифра вносит вклад пропорциональный 100, вторая с конца цифра – 101, третья – 102 и т.д. Подробнее о системах счисления Вы можете прочитать во второй теме нашего учебника.
По словам знаменитого математика и физика XVIII – XIX веков П.Лапласа: «Мысль выражать все числа десятью знаками, придавая им, кроме значения по форме, еще значение по месту, настолько проста, что именно из-за этой простоты трудно понять, насколько она удивительна».
5=1*22+0*21+1*20=1012
Каждый регистр арифметического устройства компьютера, каждая ячейка памяти представляет собой совокупность однородных элементов, каждый из которых может принимать два состояния и используется для записи соответствующего разряда числа. Нумерацию разрядов в ячейке принято вести справа налево.
Рисунок 4. Восьмиразрядная ячейка.
Единицы измерения объема информации.
Впервые объективный подход к измерению информации был предложен
Единицы измерения объема информации.
Впервые объективный подход к измерению информации был предложен
Вероятность - численная мера достоверности случайного события, которая при большом числе испытаний близка к отношению числа случаев, когда событие осуществилось с положительным исходом, к общему числу случаев. Два события называют равновероятными, если их вероятности совпадают.
Примеры равновероятных событий
1. при бросании монеты: «выпала решка», «выпал орел»;
2. на странице книги: «количество букв чётное», «количество букв нечётное»;
3. при бросании игральной кости: «выпала цифра 1»,«выпала цифра 2»,«выпала цифра 3»,«выпала цифра 4»,«выпала цифра 5»,«выпала цифра 6».
Неравновероятные события
Определим, являются ли равновероятными сообщения «первой из дверей здания выйдет женщина» и «первым из дверей здания выйдет мужчина». Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Во-первых, как известно количество мужчин и женщин неодинаково. Во-вторых, все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины.
Поскольку каждый регистр арифметического устройства и каждая ячейка памяти состоит из однородных элементов, а каждый элемент может находиться в одном из двух устойчивых состояний (которые можно отождествить с нулем и единицей), то К. Шенноном была введена единица измерения информации – бит.
Бит – слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица – байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).
Широко используются также еще более крупные производные единицы информации:
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
В последнее время в связи с увеличением объемов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.
За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.
Задачи 1.
Текст состоит из 20-ти символов (каждый символ кодируется 8
Задачи 1.
Текст состоит из 20-ти символов (каждый символ кодируется 8
Решение:
Раз каждый символ занимает 8 бит, то 20 символов будут занимать 20 х 8 = 160 бит = 20 байт
Задача 2.
Какое максимально возможное количество цветов в изображении, если цвет кодируется
Задача 2.
Какое максимально возможное количество цветов в изображении, если цвет кодируется
Решение:
Для того чтобы вычислить максимальное количество цветов, достаточно возвести два в степень 24.
2 в степ.24=16 777 216
Ответ: 24 битами можно представить 16 777 216 цветов . текст содержит 20 байт
Задача 3.
Задача 3. Пусть имеется колода из 32 карт (в колоде
Задача 3.
Задача 3. Пусть имеется колода из 32 карт (в колоде
Двоичным называют вопрос, который предполагает только два взаимоисключающих ответа «да» или «нет».
Решение:
Сколько бит информации несет сообщение о задуманной карте? Давайте рассуждать. Сначала, все карты нам нужно разбить на два подмножества так, чтобы вероятности принадлежности задуманной карты к ним, были равными. Разобьем карты по цветам масти: красная и черная.
Первый вопрос: Задумана карта черной масти?
Сколько бит информации мы получили? 1 бит информации. Почему? Потому что уменьшили неопределенность ровно вдвое.
Далее, описанную процедуру следует повторить.
Второй вопрос: Масть карты пики? (1 бит информации)
Третий вопрос: Задумана карта-картинка? (1 бит информации)
Четвертый вопрос: Задумана карта старше дамы? (1 бит информации)
Пятый вопрос: Это король? (1 бит информации)
Ответ: задуманная карта несет 5 бит информации, поэтому нужно задать пять двоичных вопросов.
Задача 4.
В корзине 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации
Задача 4.
В корзине 8 шаров. Все шары разного цвета. Сколько информации
N=8, b=? N=2в степ.b b=3
Ответ: 3 бита.
Задача 5.
Для записи текста использовали 64-х символьный алфавит. Каждая страница содержит
Задача 5.
Для записи текста использовали 64-х символьный алфавит. Каждая страница содержит
Решение: N=64 30 стр. 40 симв
N=2 в степ.b N=64 b=6
30х40=1200 симв. В 1 стр.
1200х4=48000 на 5 стр.
4800х7=33600 V текста.
Ответ: 33600
Задача 6.
В коробке лежат 16 цветных карандашей. Какое количество информации содержит
Задача 6.
В коробке лежат 16 цветных карандашей. Какое количество информации содержит
Решение: N=16 b=? N =2 в степ.b b=3
Ответ:3 бит
Задача 7.
Какое кол-во информации (в Unicode и в ASCII) несет в
Задача 7.
Какое кол-во информации (в Unicode и в ASCII) несет в
Ответ: 56 бит, 112 бит.