Двоичная форма, представленная с технической точки зрения проста и удобна (есть ток - нет тока, намагничено - размагничено, высокое напряжение - низкое напряжение).
Одноразрядное двоичное число - бит. Может принимать всего два значения: 1 - Да - Истина; 0 - Нет - Ложь.
Сколько различных вариантов информации можно закодировать с помощью 2 бит?
00, 01, 10, 11 - 4 варианта (22)
3 бита: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 - 8 вариантов (23)
4 бита: 16 вариантов (24)
n бит: 2n вариантов.
Чем больше вариантов требуется закодировать, тем больше бит требуется.
K – количество вариантов
n – необходимое для кодирования число разрядов (бит)
| n
| 2n
|
Т.е. например, для кодирования 64 вариантов необходимо 6 бит.
Т.е. например, с помощью 9 бит можно закодировать 512 различных вариантов
|
|
|
|
|
|
|
| |
В системе очень важно выделить объекты, определить их свойства и связи между объектами. Связи (отношения) между объектами могут быть двух видов:
 
При взаимодействии объекты могут менять свойства и переходить в различные состояния. Если объект меняет состояние и свойства, то говорят, что происходит процесс, в котором этот объект участвует.
Процесс - последовательная смена состояний объекта, в результате произведенных действий.
В окружающем мире также постоянно происходят процессы, которые называются явления.
Гроза, дождь, землетрясение, радуга, полярное сияние.
Для описания объектов, процессов и явлений необходимы соответствующие сведения, совокупность которых называется информация. Термин "информация" происходит от латинского слова information, что означает разъяснение, осведомление, изложение.
Человек сталкивается с информацией на каждом шагу, даже порой, не осознавая этого. Информация используется во всех областях деятельности человека: науке, технике, производстве, медицине, образовании, машиностроении, управлении, бухгалтерии и т.д. Для каждой области существует свое определение информации.
Существует специальная наука, которая занимается изучением принципов создания и обработки информации с помощью вычислительной техники - информатика. Термин "информатика" возник в 1960-х г.г. во Франции. Это слово получилось путем слияния 2 слов: information (информация) + automatique (автоматика).
В нашей стране этот термин был утвержден в 1983г.
Информация - это сведенья, которые объект получает от внешней среды или от другого объекта.
Информация - это совокупность сведений, повышающих уровень знаний об окружающем мире.
Информационные ресурсы - это знания, подготовленные человеком для их | |
В этой системе для тесной связи между потребителем и системой вводится обратная связь, по которой передается реакция потребителя на полученную информацию.
Например: при покупке билета на киносеанс в системе фиксируется информация по проданному билету.
Измерение информации
Для измерения информации применяются два параметра: количество информации (I) и объем данных (V).
Зная значения этих параметров можно оценить полезность информации и ее смысловое содержание.
I = N - K
I - количество информации,
N - начальная неопределенность,
K - конечная неопределенность.
Существует три меры информации:
1. Семантическая (смысловая) - используется для определения смыслового содержания информации.
Для этого используется тезаурусная мера, которая связывает смысл информации со способностью потребителя эту информацию понимать.
Тезаурус - это совокупность сведений, которыми обладает человек (пользователь) или система.
2. Прагматическая - используется для определения полезности информации для потребителя.
| |
| дальнейшего использования, зафиксированные на материальных носителях информации.
Информатика - это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействия со средой применения.
Информатика - это наука, исследующая структуру и общие свойства информации, а также законы и методы ее создания, накопления, хранения, преобразования, передачи и применения в различных средах человеческой деятельности с помощью компьютера. (Л.И. Долинер, 2005, стр.5).
Информационная культура - это умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи компьютерные информационные технологии и другие современные технические средства и методы. (орг.техника, телефоны, факс).
Если говорить о человеке, то он получает информацию от внешней среды (окружающей среды) с помощью органов чувств, т.е. человек воспринимает:
· зрительную информацию;
· звуковую информацию;
· запах (обоняние);
· вкусовую информацию;
· осязательную информацию (органолептическая).
Информация может быть передана различными способами:
1. Устно (беседа, лекция, спор, радио, рассказ).
2. Письменно (газета, книга, журнал).
3. С помощью знаков и символов (чертеж, схема, таблица).
Информация нужна для того, чтобы уменьшить неполноту знаний об объектах, процессах, явлениях. Поэтому можно определить количество информации, которая была получена.
I = N - K
I - количество информации,
N - начальная неопределенность,
K - конечная неопределенность.
В ПК информация передается в виде сигналов по каналам связи. Существует два вида сигналов, в зависимости от сигнала выделяют два вида информации:
· аналоговая (непрерывная);
· дискретная, цифровая (прерывная).
| |
· обеспечить необходимый уровень достоверности информации.
Структура информационной системы и ее функции должны соответствовать целям, поставленным данной организацией. Система должна предоставлять достоверную, надежную и своевременную информацию.
Работой системы нужно уметь правильно управлять.
Управление - обеспечение достижения поставленной цели при заданных условиях.
Информационная система должна обеспечить прием, хранение, обработку и передачу информации, т.е. информационные процессы.
Любая информационная система может действовать по правилам замкнутой и разомкнутой схемы управления.
Разомкнутая схема управления
В такой системе потребитель не влияет на систему, полученная информация используется произвольно.
Пример: справочная служба (библиотеки, музея, вокзала, города).
Замкнутая схема управления
| |
 
аналоговый сигнал цифровой сигнал
Сигнал называется дискретным, если параметр сигнала может принимать, лишь конечное число значений и существенен, лишь в конечном числе моментов времени (возможно, периодически повторяющихся).
Компьютер может обрабатывать только цифровую информацию. Вся другая информация (звуки, изображения) для обработки должна быть преобразована в дискретную форму.
Высокий уровень сигнала (есть сигнал) - 1 (от 2,4... 5 В); низкий уровень сигнала (нет сигнала) - 0 (от 0... 0,4 В).
Любая информация обладает следующими свойствами:
1. Доступность - информация является доступной, понятной, если она выражена на том языке, на котором говорит объект, для которого информация предназначена.
2. Достоверность - информация достоверна, если она отражает истинное положение дел.
3. Полнота - информация является полной, если ее достаточно для понимания и принятия решения.
4. Ценность - ценность информации зависит от того, какие задачи можно решать с ее помощью.
Актуальность, своевременность, точность, содержательность, адекватность, объективность.
Информационные процессы
Процессы, которые связаны с информацией, называют информационными.
Основные: Дополнительные:
Сбор Формализация
Хранение Фильтрация
Обработка Сортировка
Передача (транспортировка) Архивация
Кодирование (преобразование) Защита
Поиск
| |
Кодирование натуральных чисел
Например, 12735 заменяется числом 00010001 10111111.
Количество цифр должно быть кратно 8, поэтому, впереди числа добавлено три 0. (В данном примере - 2 байта).
Если бы это число было закодировано как текст, то потребовалось бы 5 байт.
Кодирование целых чисел
Они кодируются как натуральные, но в первый бит записывается знак: 0 - "+", 1 - "-".
-12735 = 1001000110111111
Кодирование вещественных чисел
Самое сложное кодирование. Число представляется в нормализованном виде.
m - мантисса 
p - порядок числа
N - основание системы счисления
256,73 = 0,26573 * 103 0,0025 = 0,25 * 10-2
Информационная система. Система управления.
Системой называется объект, который одновременно рассматривается и как единой целое и как совокупность разнородных объектов, объединенных для достижения определенного результата.
Системы различаются по составу, функциям и цели функционирования.
В информатике используется понятие "информационная система".
Информационная система - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке информации.
Задача: Решить уравнение, используя ПО компьютера.
| Решения уравнения
| =
| ПК
| +
| MathCAD
| +
| пользователь
| |
|
| ↓
|
| ↓
|
| ↓
| |
|
| Техническое средство
|
| ПО (метод)
|
| Персонал
| Создание и использование информационных систем позволяет решить следующие задачи:
· автоматизировать работу организации;
· оптимизировать процесс обработки информации на ПК;
| |
Сбор информации
Органы чувств человека не точны и могут не воспринимать всякую информацию. Для получения более точной и полной информации используются специальные технические устройства - датчики.
Телескоп - наблюдение за звездами; Барометр - атмосферное давление; Микроскоп – микромир; Термометр, градусник – температура; Гидрометр – влажность; Компас - ориентирование, направление.
Сбор - накопление информации с целью обеспечения их достаточной полнотой.
Любой измерительный прибор является датчиком, т.е. прибором, поставляющим информацию.
Хранение информации
Этот процесс очень важен и удобен тем, что сохраненной информацией в дальнейшем в любой момент можно воспользоваться. То, на чем можно хранить информацию, называют носители информации.
Носитель информации - это материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации.
Бумага, кинопленка, книга, оптический диск, фотография, перфолента, жесткий диск, карта.
Носители характеризуются следующими свойствами:
· разрешающая способность - количество данных, которые могут быть записаны на единице измерения, принятой для данного носителя;
· динамический диапазон - логарифм отношения интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигнала.
 При плохом динамическом диапазоне достоверность информации снижается.
Обработка информации
Входная информация - информация об объектах, процессах, явлениях, которую получает человек или система (устройство).
Выходная информация - информация, которая получается после обработки человеком или устройством.
| |
| Также в информации о файле (кроме цвета) хранится значение количества строк и столбцов сетки, сжатие.
Векторный способ
Изображение хранится не в виде точек, а в виде элементарных объектов (линий, отрезков, окружностей, дуг...). Базовый элемент: линия. Она, как и любой объект, обладает свойствами:
Все остальные объекты состоят из линий.
Объект векторных файлов значительно меньше, чем растровых, т.к. линия описывается математической формулой, а формула кодируется как буквенно-цифровая информация.
Кодирование звуковой информации
Существует два основных метода кодирования:
1. Метод FM (Frequency modulation) - частотная модуляция
Аналоговый сигнал раскладывается на сигналы разных частот. А простейший сигнал может быть описан числовыми характеристиками, т.е. кодом.
Такое преобразование выполняют устройства АЦП (Аналогово-цифровые преобразователи). Обратное преобразование выполняют ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи). Но такое преобразование некачественное (низкое качество), неизбежны потери информации. Но при таком методе кодирования получается компактный код.
2. Метод таблично-волнового синтеза (Wave-Table)
Такое кодирование соответствует современному уровню развития техники. В подготовленной таблице хранятся образцы звуков различных музыкальных инструментов. Такие образцы называются сэмплы. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и другие параметры. Т.к. за образец берутся "реальные" звуки, то качество получается очень высокое.
Кодирование числовой информации
Если числовая информация не предназначена для вычислений, то кодирование осуществляется с помощью таблицы ASCII. Числовая информация может храниться с помощью представления в разных системах счисления: 2, 8 (раньше), 10, 16.
Существуют определенные правила для перевода чисел и выполнения вычислений с ними.
| |
Входная и выходная информации могут быть представлены в разной форме.
Если для информации на входе и выходе устройства используются различные физические носители, то такое устройство связи называется преобразователь.
АЦП - аналогово-цифровой преобразователь
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
Передача информации
Канал связи - среда, по которой носитель информации перемещается в пространстве от источника к потребителю.
Основная характеристика канала: пропускная способность - это максимальное количество (объем) информации, проходящее по каналу за единицу времени.
Поиск информации
Очень часто используется большой объем информации. Поэтому необходимо иметь возможность быстро и правильно извлекать нужную информацию. Для этого можно хранить информацию в определенном порядке (оглавление, расписание, предметный указатель, сортировка, группировка, фильтрация).
Фильтрация - отсечение от информационного шума с целью увеличения достоверности и адекватности информации.
Сортировка - упорядочивание информации по какому-то признаку.
Кодирование информации
Для обработки информации необходимо представить в удобном для этого виде. В вычислительной технике информация обрабатывается в закодированном виде.
Для этого используется система кодирования, которая заменяет объект (или его название) на условное обозначение (код).
Система кодирования - совокупность правил кодового обозначения объектов.
кодирование (шифровка)
декодирование (дешифровка)
| |
| | | | | | | | |
| | | В технике информация представляется в виде кода, состоящего из двух символов: 0 и 1.
Например: код 100000 обозначает код клавиши ПРОБЕЛ.
Каждый из символов 1 или 0 называется бит.
Бит - наименьшая единица измерения объема информации.
Bit - binary digit (двоичный знак, двоичная цифра).
Т.к. вычислительная техника может обрабатывать информацию разного вида (текст, графика, звук, видео), поэтому и существуют разные способы кодирования.
Кодирование текстовой информации
Для кодирования текста используется таблица ASCII (1961г.).
ASCII - American Standard Code for Information Interchange (Американский стандартный код для обмена информацией). В этой таблице для каждого символа соответствует свой код, всего 256 кодов (8-ми разрядный код).
ASCII таблица состоит из 2 частей:
· основная (общая) (0 - 127) - хранятся управляющие коды (для управляющих команд) и стандартные коды;
0 - 31 - Управляющие коды (13 - Enter, 27 - ESC)
3 - 127 Стандартные коды (32 - Пробел, "o" - 48, "A" - 64, "+" - 43, "Z" - 90)
· дополнительная (118 - 255) - хранятся символы национального алфавита, символы псевдографики (для рисования рамок)
"А" - 128, "Я" - 159, "а" - 160 и т.д.
Общая часть является неизменной, а дополнительная может изменяться в зависимости от страны. Дополнительная часть является расширением основного кода ASCII на основе международного стандарта ISO - 8859-5 (International Standards Organization). Это делает возможным использование таблицы в любой стране мира.
В настоящее время распространено несколько кодировок. Операционная система Windows и ее приложения используют кодировку. ANSI (American National Standards Institute). Отличие только в дополнительной части таблицы.
В России для работы в ОС Windows используется кодовая страница 1251, где имеются символы кириллицы.
В настоящее создан и повсеместно внедряется новый цельный универсальный 16-ти разрядный код UNICODE. Для того чтобы сократить множество существующих кодировок, чтоб он стал единственным и универсальным, но для этого необходим соответствующий уровень мировой компьютерной техники.
| | | Кодирование графической информации
Существует несколько видов компьютерной графики (растровая, векторная, фрактальная, трехмерная). Но для кодирования графики используется 2 способа:
растровый векторный
 
Растровый способ
На изображение накладывается сетка, т.е. происходит разбиение на клетки - растризация (растрирование). Чем меньше размер клетки, тем выше разрешение, тем точнее закодировано изображение.
Клетку называют точка, растр, пиксель (в зависимости от того на каком этапе происходит обработка изображения).
Пиксель (пиксел) - picture + element (элемент изображения)
Объем одной точки растрового изображения в черно-белом представлении равен 1 биту: 1- черный, 0 - белый.
Для цветного изображения: 8 цветов - 3 бита (2^3);
16 цветов - 4 бита (2^4);
32 цвета - 5 бит (2^5);
256 цветов - 1 байт (2^8).
| |
| |
| | | | | |
2015-05-12
826
