Основные информационные процессы. Программный принцип работы компьютера

Основные информационные процессы. Программный принцип работы компьютера

Цель: закрепить и углубить знания по теме: «Основные информационные процессы. Программный принцип работы компьютера»

1. Хранение информации

Теоретическая часть

Важно отметить, что в процессе хранения информация размещается на некотором носителе. Основные группы носителей информации (бумажные, магнитные, оптические).

Важнейшие характеристики: долговечность, надёжность, информационная ёмкость, время доступа к информации.

Для характеристики времени хранения важным моментом является его длительность (чем оно (время) больше, тем лучше). А время доступа к информации должно быть, как можно меньше.

Организации информационных хранилищ важно для понимания процесса хранения информации. Студенты должны четко представлять, что основной информационной единицей хранения является конкретный документ (анкета, книга и т.д), а примерами хранилищ являются архивы, справочники, библиотеки, компьютерные базы данных. Важнейшей характеристикой хранилища является организация его данных, которая влияет на другие свойства (объем, надёжность, время доступа, наличие защиты информации).

Практическая часть

В качестве закрепления теоретического материала составим таблицу, в которой систематизированы основные характеристики цифровых носителей информации (пример начала таблицы – в таблице 1). Данную работу выполните на компьютере, с использованием текстового редактора.

Закончить работу над таблицей:

Виды цифровых носителей информации и их характеристики

1. Передача информации

Теоретическая часть

В процессе изучения данной темы ключевыми понятиями являются источник информации, приемник информации, информационный канал, кодирование. Техническую модель передачи информации необходимо выполнить в тетради. Важно, чтобы студенты понимали, что информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов, знаков.

Обратить внимание на проблемы, возникающие в процессе передачи информации, на способы защиты каналов и борьбы с шумом. Понятие пропускной способности каналов становится все более актуальным с развитием информационно-коммуникационных технологий, их проникновением в жизнедеятельность человека. Обратите внимание, что при разработке технических систем передачи информации приходится решать две взаимосвязанные задачи: как обеспечить наибольшую скорость передачи информации и как уменьшить потери информации при передаче.

В результате сделать вывод, что пропускная способность канала зависит от его технической реализации и уровня шума (который требуется минимизировать). Сформулируйте и запишите теорему Шеннона.

Практическая часть

Решение задач на определение скорости передачи информации по объему и времени передачи.

1. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 256000 бит/c. Передача файла через это соединение заняла 2 минуты. Определите размер файла в килобайтах.

2. Скорость передачи данных через модемное соединение равна 51 200 бит/с. Передача текстового файла через это соединение заняла 10 с. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode.

3. Предположим, что длительность непрерывного подключения к сети Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 минут. Определите максимальный размер файла в Кбайтах, который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информация в среднем со скоростью 32 килобита/с.

1. Передача информации. Защита от шума.

Теоретическая часть

Способы защиты информации от потерь подробно описываются в учебнике стр.86-93 10 класс ч.1

В понимании проблемы защиты от шума важным является аспект, связанный с видом сигнала – аналоговый или дискретный. Необходимо знать:

• почему даже при плохой телефонной связи все же можно понять суть передаваемой информации;

• от избыточности передачи речи человека с помощью разговорного языка родился метод защиты цифровой информации через дублирование;

• что происходит с временным фактором, если информация регулярно повторяется? (Время передачи информации существенно увеличивается).

• основные способы защиты информации от потерь при воздействии шума:

• метод N-кратного дублирования данных. Какие проблемы возникают? (Увеличение избыточности кода и, соответственно, уменьшение скорости передачи информации);

• вычисление контрольной суммы.

• Рассмотреть блок-схему алгоритма коррекции сообщения и понять - что является результатом реализации данного алгоритма? Позволяет ли метод исправить обнаруженную ошибку?

• Обратить внимание, что исправление ошибки возможно разными способами. Например:1) повторная передача данных; 2) использование корректирующих кодов.

Практическая часть

Решение задач №8, №9 (стр.90)

Ответы к задачам: №8 - t0.008 (сек.), №9 - t0.094 (сек.)

При решении задач обратите внимание на приведение к единым единицам измерения информации, а в задаче №9 информационный объем текста надо умножить на коэффициент 1.2, так как избыточность кода составляет 20%.

Ответьте на вопрос №7 после параграфа: Какой метод борьбы с шумом эффективнее: регулярное дублирование данных или блочное контрольное суммирование? Как может зависеть эффективность защиты данных от размера блоков при использовании контрольного суммирования?

Самостоятельная работа

1. Прочитать теоретический материал параграфа 1.5.3 (до раздела «учимся программировать») и ответить на вопросы после параграфа.

2. Пользуясь таблицей Хемминга, определить, какое сообщение передано, если по каналу связи передается следующий код:

1001100 0001011 0000001 0110010 0110100

(Ответ: 92067). Сколько ошибок вы обнаружили? (Ответ: 4 ошибки)

1. Определите, можно ли с помощью таблицы 1.9 расшифровать код 1001111? (Ответ: нет, так как в слове 2 ошибки)

Передача информации. Коррекция ошибок при передаче данных. Помехоустойчивый код Хемминга.

В учебнике данный материал отмечен как материал повышенной сложности. Между тем, материал параграфа 1.5.3 может быть полезен как дополнительный тем студентам, которые интересуются проблемами защиты информации, хотят расширить свои знания по этому вопросу, а также в области программирования.

1. Обработка информации

Третьим информационным процессом является обработка информации. Из курса информатики 8-9 классов студенты владеют многими понятиями данной темы, такими как «исполнитель», «правила обработки», «алгоритм обработки» и т.д.

Все множество задач обработки информации можно классифицировать. В процессе рассмотрения видов обработки необходимо обратить внимание, что обработка информации выполняется по определённым правилам. Записать определение понятия «правила обработки данных» и привести примеры обработки информации человеком и компьютером.

Важнейшим условием, при котором выполнение обработки информации будет выполнено успешно, является достаточность (полнота) исходных данных.

Изучить представленные в учебнике примеры алгоритмов умножения многозначных чисел. Метод перемножения чисел записать, используя два примера (например, 32*18, 40*21). Эти два алгоритма демонстрируют принцип алгоритмической множественности, который свойственен всем алгоритмически разрешаемым задачам.

Для обработки информации, так же как для процессов хранения и передачи информации, актуальным является временно́й фактор. Для обработки информации – это время выполнения алгоритма. Так что, если некоторая задача может быть решена несколькими способами (а как правило, так и бывает), то необходимо выбрать наиболее оптимальный алгоритм.

1. Программный принцип работы компьютера

В XIX веке английским математиком и инженером Чарльзом Бэббиджем был разработан проект вычислительной машины, которая предназначалась для автоматического проведения длинных цепочек вычислений. Главной особенностью конструкции этой машины является программный принцип работы.

• Чарльза Беббиджа считают изобретателем компьютера – он впервые соединил механический арифмометр с идеей программного управления.

• По своему назначению компьютер – это универсальный прибор для работы с информацией.

• В основу работы компьютеров положен программный принцип управления. Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам.

Подведение итогов занятия: Обсуждение основных понятий после параграфа, ответить на вопросы (стр. 81 -85, 10 класс ч.1), (стр. 86-90, 10 класс ч.1)

Дополнительно решить задачи:

• Передача данных через ADSL-соединение заняла 2 минуты. За это время был передан файл, размер которого3750 Кбайт. Определите минимальную скорость(бит/c), при которой такая передача возможна.

• Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36864 бит/с. Сколько секунд понадобится модему, чтобы передать 4 страницы текста в 8-битной кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2304 символа?

• Сколько дискет емкостью 1440 Кбайт потребуется для размещения содержимого жесткого диска объемом 1 Гбайт?

Литература

И.Г.Семакин, Т.Ю.Шеина, Л.В.Шестакова. Информатика, углубленный уровень,10 класс, ч.1, БИНОМ, 2014 год

7