Информатика. Информация, информационные процессы, свойства, виды информации, системы счисления

1. Лекция: Информатика. Информация, информационные процессы, свойства, виды информации, системы счисления, измерение и

представление
информации: текстовой,
графической.
1

2. Вопросы:

1. Что изучает предмет информатика?
2. Что называется информацией?
3. Какие бывают информационные процессы?
4. Перечисли виды информации.
5. Перечисли свойства информации.
6. Какие бывают системы счисления? Для чего они используются?
7. Приведи примеры перевода чисел из десятичной системы
счисления в двоичную и наоборот.
8. Представление информации в компьютере. Назови правила
кодирования чисел, букв и знаков в компьютере.
9. Как кодируется рисунок?
10. Измерение информации. Основная формула измерения
количества информации.
2

3. Вопросы по теме «Информация. Информационные процессы»

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Что является предметом изучения информации?
Что такое информация для каждого из нас?
Перечисли виды информации.
Перечислите свойства информации и раскройте их суть.
Приведите примеры, которые бы иллюстрировали каждое из свойств информации.
Перечислите действия, которые можно выполнять с информацией. Дайте краткую характеристику каждого
из них.
Посредством чего может передаваться информация?
Что такое язык передачи информации? Какие языки вам известны?
Приведите примеры ситуаций, в которых вы являетесь передатчиком информации и при этом пользуетесь
различными «языками».
В чем суть понятия «информационный процесс»? Какие бывают информационные процессы?
Приведите примеры различных способов получения, хранения, обработки информации?
В каких случаях принято считать сообщение несет информацию человеку?
Приведите пример, когда полученное сообщение не несет для вас информацию.
Какой из следующих источников содержит для вас «нулевую» информацию:
а) книга на китайском языке
б) сборник стихов, который вы знаете наизусть
в) вчерашняя газета, которую вы полностью прочитали
г) свежая газета
д) учебник по теории электрических цепей для вуза?
В каких случаях и по какой формуле можно вычислить количество информации, содержащейся в
сообщении ( с точки зрения алфавитного и вероятностного подхода) ?
Назовите известные вам единицы измерения информации.
Объясните, что такое бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт? Как они связаны между собой?
Как можно оценить объем информации в 5 килобайт? (Одна страница текста содержит 50 строк по 60
символов в строке)
Совпадает ли количество информации в двух текстах, имеющих одинаковое число символов, но
написанных на разных языках?
3

4.

Информатика – наука, изучающая вопросы преобразования
информации с помощью компьютера
4

5.

I. Информатика – наука, изучающая вопросы преобразования
информации с помощью компьютера.
Предметом изучения информатики являются все аспекты
получения, хранения, преобразования, передачи и использования
информации.
Лат. «informatio»- разъяснение, осведомление, изложение.
Информация присутствует во всем, что нас окружает. Она
содержится в сведениях, которые мы получаем, читая книги,
слушая радио, общаясь с друзьями, она заложена в каждой
клетке живого организма, и это позволяет ему расти, развиваться,
справляться с болезнями. Когда человек мал, он знает немного
не потому , что глуп, а потому что мало жил (новые сведения,
новые знания об окружающей жизни).
Информация – это знания, которые человек получает из
различных источников. Это сведения, факты, сообщения, данные
Определение информации соответственно областям знаний,
где это определение является рабочим.
5

6.

Отраженное многообразие
Философия
в теории информации под информацией
понимают сведения об объектах и явлениях
окружающей среды, их параметрах, свойствах и
состоянии, которые уменьшают имеющуюся о
них степень неопределенности, неполноты
знаний.
Теория информации
Сообщения в виде сигналов и
знаков, которые могут храниться,
передаваться, обрабатываться
Техника
Совокупность данных и методов
их обработки
Информатика
Часть знаний, используемая для
ориентирования, активного
воздействия, управления в целях
сохранения, совершенствования
системы.
Кибернетика
6

7.

Информационные процессы – совокупность
последовательности действий, производимых над информацией
для получения какого-либо результата.
Это передача (ввод, вывод), хранение, обработка
информации.
Примеры преобразования информации:
выполнение мыслительных операций (сравнение, классификация,
получение определения понятий и объектов)
выполнение математических вычислений и логических
рассуждений
изменение формы представления информации без изменения её
содержания; перевод текста с разных языков, шифровка текста
упорядочение информации; сортировка списка учеников в
алфавитном порядке; упорядочение расписания поездов по
времени отправления;
поиск нужной информации в некотором массиве; поиск номера
телефона в телефонной книге; поиск перевода иностранного
слова в словаре
7

8.

Информационный процесс
Определение
Передача информации
Распространение информации в
пространстве
Хранение информации
Распространение информации во
времени
Обработка информации
Изменение формы
представления информации или
её содержания
Отбор информации
Анализ и оценка свойств
информации в соответствии с
выбранным критерием
Защита информации
Система мероприятий,
направленных на охрану
информационных данных
Кодирование информации
Преобразование одного набора
знаков в другой
8

9.

Примеры информации
Вид информационных
процессов
Беседа с друзьями
Передача
Игра по нотам
Передача, обработка
Заучивание
стихотворения
Хранение
Решение
математических
примеров
Просмотр книги
Обработка
передача
9

10.

Хранение: диски, книги, материальные носители(глиняные таблички),память
человека (чтение газет, заучивание правил, фотографирование), компьютера,
кинофильмы, пластинки.
Способы передачи: способы получение И.: просмотр картинной выставки
(визуальная, графическая И.), слушание радиопередачи (аудиальная, звуковая),
слушание электронного письма (виз., аудиал.,текст.,зв.), разговор по телефону
(ауд., звуковая), чтение книги (виз., текст.), запись в телефонный справочник (виз,
числ.), просмотр фильма (виз., графич.)
Способы обработки информации: научные эксперименты: наблюдение за
животными и растениями, постановка диагноза врачом, упорядочивание книг по
информатике в библиотеке, поиск переводимого слова в словаре, перевод текста,
построение логического рассуждения «Если a<b и b<c, то a<c», написание
сочинения, решение сложной задачи.
Защита: сбой компьютера: архивирование файлов, резервирование файлов
(сохранение на 2-х носителях), автоматическое подтверждение команды, отмена
последнего действия, разграничение доступа, антивирусные программы ,
кодирование.
Кодирование: перевод текста, ребусы (слова, закодированы с помощью
комбинации фигур, букв, знаков), шифровка, семафорная азбука, азбука Брайля,
азбука Морзе.
Отбор: поиск нового слова в словаре, поиск телефона в телефонной книге, поиск
времени отправления поезда в расписании, поиск нужной книги, упорядочение
информации; сортировка списка учеников в алфавитном порядке; упорядочение
расписания поездов по времени отправления;
10

11.

Источник информации, приемник информации.
Средства получения информации человеком 5 органов
чувств: зрение (глаза), слух (уши), осязание (кожа), обоняние
(нос), вкус (язык).
Средства передачи информации: устная речь, материальный
носитель, средства связи – телефон, телеграф, радио,
телевидение, комп. сети.
Виды информации
Виды информации по
по форме представления:
способу восприятия
1) текстовая, символьная (записка)
1) визуальная
2) числовая (таблица умножения)
2) аудиальная
3) звуковая (радиопередача)
3) обонятельная
4) графическая (рисунок)
4) тактильная
5) мимика и жесты
5) вкусовая
6) световая, электромагнитная, тепловая
11

12.

Примеры средств получения информации:
динамик компьютера издает специфический
звук, хорошо знакомый Васе, —
следовательно, пришло новое сообщение по
ICQ;
с вертолета пожарной охраны в глубине леса
замечен густой дым — обнаружен новый
лесной пожар;
всевозможные датчики, расположенные в
сейсмологически неустойчивом районе,
фиксируют изменение обстановки, характерное
для приближающегося землетрясения.
12

13.

Примеры информации
Вид информации по форме
представления
Номер телефона
числовая
Звонок будильника
звуковая
Почтовый индекс
числовая
Сборник сказок
текстовая
Мультфильм
Графическая, звуковая
13

14.

Объект
Носитель
информации
Вид информации
По способу
восприятия
По форме
представления
Электронное
письмо
Электромагнитные
Визуальная,
волны,
аудиальная
распространяющие
ся по проводникам;
микросхемы
оперативной памяти
Текстовая, звуковая
Выступление
симфонического
оркестра
Акустические
волны,
распространяющие
ся в воздухе
Аудиальная
Звуковая
Сборочный чертеж
изделия
Бумага
Визуальная
Графическая
Вкус лимона
Вкусовые
рецепторы
Вкусовая
-
14

15.

Свойства информации:
Сообщение несет информацию человеку (информативно), если
содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и
понятными.
Свойство
Определение
Полнота
Информации достаточно для понимания и
принятия решения
Понятность
Информация выражена на языке, доступном
получателю
Новизна (актуальность)
Информация важна, существенна для
настоящего времени
Достоверность
Информация отражает истинное положение дел
Объективность
Информация не зависит от чьего-либо мнения,
суждения
Ценность
Оценивается по задачам, которые можно решить
с помощью полученной информации
Доступность
свойство информации, характеризующее
возможность ее получения данным
потребителем;
Защищенность
свойство, характеризующее невозможность
несанкционированного использования или
изменения информации;
15

16.

Привести примеры, которые иллюстрируют каждое из свойств
информации.
1) полнота «Найди периметр прямоугольника, если одна сторона в 2
раза больше другой (эта сторона равна 8 см»
2) понятность «Содержимое учебников по любимому предмету
школьной программы, список учащихся, реферат по истории,
сочинение на любимую тему»
3) новизна (актуальность) «содержимое сегодняшней газеты, данные из
Интернета по теме реферата»
4) ценность « определения свойств информации, алгоритм решения
отдельного класса задач по алгебре»
5) объективность «аксиомы, постулаты, правила по математике a*b=b*a,
c2=a2+b2, правила по русскому языку, процессор – устройство
обработки информации»
6) достоверность «2*2=4, таблица умножения, 1 байт=8 битов,
процессор-центральное устройство компьютера, виды памяти
компьютера внутренняя и внешняя»
16

17.

Виды сигналов
Сигнал - способ передачи информации. Это физический процесс, имеющий
информационное значение.
Он может быть непрерывным или дискретным.
- сигнал, непрерывно изменяющийся по
амплитуде и во времени.
Понятие аналоговый основано на природе
сигнала, который аналогичен или подобен
исходному потоку звукового сигнала.
Аналоговая передача информации использ
в некоторых известных бытовых приборах:
телевизорах, радиоприемниках и телефонн
системах.
Для иллюстрации аналоговой природы
звукового сигнала рассмотрим такой приме
когда я разговариваю со своей сотруднице
Сьюзен,
звуковые волны по воздуху достигают ее у
барабанные перепонки вибрируют, колеба
интерпретируются кохлеарным аппаратом
как слова.
Работа обычного аналогового телефона во
многом подобна этому процессу.
Когда кто-то говорит в телефонную трубку,
звуковых волн вибрирует диафрагма,17
расположенная внутри трубки.

18.

Сигнал называется дискретным (от лат. discretus — раздельный,
прерывистый), если он может принимать лишь конечное число
значений в конечном числе моментов времени.
Сигналы, несущие текстовую, символическую информацию,
дискретны.
Такие сигналы называются цифровыми сигналами, им соответствуют
дискретные значения, которые обычно обозначаются единицами и
нулями.
Говорить об информации вообще, а не применительно к какому-то ее конкретному виду беспредметно.
18

19. Задание.

приведите примеры информации, действий с
информацией:
в неживой природе (например, в геологии или
археологии);
в биологических системах (например, из
жизни животных и растений);
в технических устройствах (например,
телевидение, телеграфные сообщения);
в жизни общества (например, исторические
сведения, реклама, средства массовой
информации, общение людей).
19

20.

IY. Единицы измерения информации.
Любое число несет какое-то количество информации о
соответствующей величине. Количество информации, которое
несет одноразрядное двоичное число ( один разряд двоичного
числа) называется бит. Бит – минимальное единица
количества информация.
Любое запоминающее устройство ЭВМ
состоит из ячеек, в каждой из которых
можно записать не более чем 8разрядное двоичное число (один байт
информации). В такую ячейку можно
поместить натуральное число не более
чем 28-1 и число чисел не более 256 (28).
Из байтов, как из кирпичиков можно
складывать более крупные ячейки, но в
каждую записывают только одно число .
Так можно создать ячейки из 2, 4-х байт –
в них можно поместить большие числа –
216, 232. Существуют ячейки содержащие
до 1000 байт.
1 байт=8 бит
1 Кбайт=210байт=1024 байт
1 Мбайт=210Кбайт=1024Кбайт
1 Гбайт=210Мбайт=1024Мбайт
20

21.

Выберем алфавитный подход к измерению информации.
Алфавит – все множество, используемых в языке символов:
букв, знаков препинания, цифр, скобок.
Полное число символов алфавита – мощность алфавита N.
Количество информации, содержащееся в символьном
сообщении равно k*I, где k- число символов в сообщении, а I –
информационный вес символа, который находится из
уравнения 2i=N, N- мощность используемого алфавита.
Алфавит мощностью 256 (лат, пр.б.,стр. б., зн., арифметич.
Операции, скобки, знаки препинания, значки для черчения рамок),
256=28, 1 символ в компьютерном алфавите весит 8 битов или 1
байт.
21

22.

• Для цветного изображения при подсчете его объема число точек,
которые занимает изображение нужно умножить на i, где i число
битов для кодирования одного цвета. Это число считается по
формуле 2i=N, N- мощность используемого алфавита цветов.
Количество информации, передаваемой за единицу времени,
называется скоростью передачи информации или скоростью
информационного потока
Каналы связи – телефонная линия, кабельная линия,
радиоустройства (скорость канала связи- пропускная способность
канала). USB – порт, шина (универсальная последовательная
шина) пропускная способность 12Мбайт/с. Количество
информации, которая нервная система человека способна
передать в мозг при чтении текстов 16бит/с. Эта порция
удерживается в сознании 10с, одновременно в сознании
удерживается 160 бит информации.
22

23.

Чтобы записать число , его разлагали на сумму этих единиц. Число
записывали слева направо, по убыванию значений единиц. Каждый
меньший знак, поставленный справа от большего, прибавляли к его
значению, а каждый меньший знак, поставленный слева от большего,
вычитали из него.
CXXVIII, MCMXCIX=1000+1000-100 + 100-10 + 10-1=1000+900+90+9=1999
Позиционная СС – числовое значение цифры зависит от ее места в
записи числа. Основные характеристики ПСС: количество цифр,
используемых в записи числа – основание ПСС, алфавит –
множество цифр, используемых в записи числа.
Пример: ССХХХII = 232
I
V
X
L
C
D
M
1
5
10
50
100
500
1000
MCMXCVI =1996
23

24.

Система
счисления
Основ Алфавит
ание
Пример
Развернутая
запись
Десятичная
10
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
23910
2*102+3*101+9*100
Двоичная
2
0,1
1012
1*22+0*21+1*20
Восьмеричная
8
0,1,2,3,4,5,6,7
7568
7*82+5*81+6*80
Шестнадцатер
ичная
16
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,
А(10), В(11), C(12),
D(13), E(14), F(15)
19D16
1*162+9*161+13*160
24

25.

Развернутая форма записи чисел
Обычно, числа мы записываем в так называемой
свёрнутой форме (555).
В развёрнутой форме любое число можно записать
как сумму произведений цифр на основание
системы счисления в соответствующей номеру
позиции степени.
Например:
1. 55510= 5·102 + 5 ·101 + 5 ·100
2. 555,5510= 5·102 + 5 ·101 + 5 ·100 + 5 ·10-1 + 5 ·102
2 + 0 ·21 + 1 ·20 + 0 ·2-1 + 1 ·2-2
3. 2101,01
=
1·2
1 0 -1 2-2
25

26.

Способы записи чисел:
1) запись числа с фиксированной точкой 123,456
2) запись числа с плавающей точкой (экспоненциальная запись)
2,1Е+3=2,1*103=2100
3) запись чисел в разных системах счисления
Правила перевода:
Из десятичной в двоичную: Делить число на 2, а затем каждый раз
новое частное от деления на 2 делить до тех пор, пока новое частное
не станет меньше 2. После чего записать последнее частное и все
остатки от делений в обратном порядке. 13 =11012
Обратное правило из двоичной в десятичную:
11012=1*23+1*22+0*21+1*20 =13
Десятичное значение двоичного числа равно сумме десятичных
значений его разрядных единиц (сумме разрядных слагаемых,
цифра в записи на степень числа 2).
Двоичная СС: 1+1=2=102=1*21+0*20
1-012
8-10002
15-11112
2-102
9-10012
3-112
10-10102
4-1002 11-10112
11012
5-1012 12 11002
6-1102 13-11012
7-1112
14-11102
26

27.

Перевод целого числа из
десятичной системы в двоичную.
1.
2.
1.
Делим число на
основание системы
счисления (на 2) до
тех пор пока неполное
частное будет меньше
2 (равно 1).
Для записи числа
запишем последнее
неполное частное и
затем остатки от
последнего к первому.
33 / 2=16 (ост.1)
16 / 2 = 8 (ост.0)
8 / 2 = 4 (ост. 0)
4 / 2 = 2 (ост. 0)
2 / 2 = 1 (ост. 0)
Неполное частное
100001
Переведите из десятичной в двоичную в
систему счисления число 27
48

28.

III. Представление чисел, символов в ЭВМ.
В ЭВМ числа, знаки представляются в двоичной системе
счисления. В ЭВМ используется 256 символов, кодом каждого из
них является некоторое восьмиразрядное двоичное число. В
десятичной системе счисления эти коды представлены числами от
0 до 255. Все указанные символы делятся на две группы. 1-ая
группа – символы с кодами 1…127 выполнены по американскому
стандарту : ASCII. Это группы заглавных, строчных букв
латинского алфавита, цифр 0…9, пробел, пусто и др.
Символы 2-й группы включают символы русского алфавита и
символы псевдографики (таблица кодировки КОИ 8)
28

29.

В кодировочной таблице знаки кодируются в
шестнадцатиричной системе счисления. Буквы А, B, C, D, E,
F означают 10, ….15 в десятичной системе счисления.
7A16=7*161+10*160= 112+10=122
«tuv» - последовательность чисел 116, 117, 118.
01110100 01110101 01110110
t
u
v
Текстовая и прочая информация представляется в виде чисел и
обработка ее сводится к операциям над числами. Код каждого
символа записывается в отдельный байт запоминающего
устройства.
29

30.

Закодируйте монохромный рисунок с помощью двоичного
алфавмта {0,1} в соответствии с матричным принципом.
30

31. Подзоголовок

31