Подходы к измерению информации

Занятие по рабочей программе №02

Дисциплина: БД.08 «Информатика»

Раздел 1. Информация и информационная деятельность человека.

Тема: Подходы к измерению информации.

1. Цель занятия:

   1. Дидактическая:

• сформулировать представление студентов об информации и информационных процессах;

• выяснить состав программного обеспечения ПК;

• проверить опытным путём работу файловой системы ПК;

• систематизировать и обобщить знания по программному обеспечению компьютера;

• углубить и закрепить знания по дисциплине «Информатика».

Воспитательная:

• развивать коммуникативные способности;

• развивать аналитические способности;

• развивать творческий подход к процессу обучения.

• воспитывать самостоятельность, дисциплинированность;

• стимулировать студентов к изучению дисциплины;

• побуждать к формированию активной жизненной позиции;

• прививать уважение и любовь к будущей профессии.

Вид занятия: практическая работа.

Тип занятия: обобщение и систематизация знаний.

Форма проведения занятия: репродуктивная и эвристическая беседа.

Междисциплинарные связи:

Обеспечивающие Математика, Охрана труда, Безопасность жизнедеятельности.

Обеспечиваемые

Информационные технологии в профессиональной деятельности, и др.

Методическое обеспечение: опорный конспект.

Литература:

1. Колесниченко, О.В., Шишигин, И.В. Аппаратные средства PC. 5-е издание. СПб. БХВ - Петербург, 2006, стр. 8 – 10

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Ознакомление с темой, целью и планом занятия.

Тема: Подходы к измерению информации.

ПЛАН

1. Представление информации в компьютере.

2. Двоичная система счисления.

3. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

4. Единицы измерения количества информации.

5. Способы представления информации для ввода в ЭВМ.

6. ASCII — базовая кодировка текста для латиницы

2. Изложение и изучение нового материала.

ЛИТЕРАТУРА: [1], стр. 8 – 10

1. Представление информации в компьютере

Для счета используется десятичная позиционная система счисления. Любое число можно записать с помощью 10 цифр от 0 до 9. Позиция цифр в числе показывает то, какой разряд занимает эта цифра.

Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) – электрическое устройство, поэтому любую информацию в виде, понятном любому электрическому устройству: есть сигнал – нет сигнала, включено – выключено. Наличие сигнала условно считается единицей, отсутствие сигнала - нулем. Поэтому для работы с ЭВМ необходимо представлять информацию в двоичной системе счисления.

2. Двоичная система счисления

Двоичная система счисления с основанием 2 также является позиционной.

Правило перевода двоичных чисел в десятичные

Каждая цифра двоичного числа умножается на 2 в соответствующей степени, а затем все эти произведения суммируются. Степень двойки равна номеру позиции занимаемой цифры, если считать справа налево, начиная с нуля.

Крайняя единица слева называется старшим значащим разрядом, а крайняя единица справа – младшим значащим разрядом.

Один разряд двоичного числа называется битом. В ЭВМ обычно применяют восьмиразрядные двоичные цифры – байты.

16 бит = 1 слово;

32 бит = двойное слово;

64 бит = учетверенное слово.

Наличие единицы в младшем разряде указывает на нечетность числа.

Правило перевода десятичного числа в двоичное

С пособ 1.

37 2

36 18 2

1 18 9 2

0 8 4 2

1 4 2 2

0 2 1

0

Десятичное число последовательно делим на 2, каждый раз записываем остаток от деления, начиная с младшего разряда. Деление продолжаем до тех пор, пока в результате не получим единицу, которую записываем в самый старший разряд.

Способ 2.

Представляем десятичное число в виде суммы чисел – степени двойки. Записываем единицы в те разряды, которые в этой сумме представлены в виде , n- номер разряда. Все остальные разряды дополняем нулями.

Запись двоичных дробных чисел

В двоичной системе счисления дробная часть записывается справа от целой части числа и отделяется от нее точкой. Для определения «веса» какой-либо цифры в дробной части числа, необходимо эту цифру умножить на , где n- номер позиции цифры в числе. Счет начинаем с единицы и ведем слева направо.

.

Правило перевода дробных десятичных чисел в двоичную систему счисления

Дробную часть числа последовательно умножаем на 2. Если получаем результат меньше единицы, то в соответствующий разряд записываем 0. если результат умножения больше единицы, то в соответствующий разряд записываем 1. Продолжаем умножение, не забывая, что в нем участвует только дробная часть числа, т.е. в дальнейшем умножении полученные единицы участие не принимают. Запись результата умножения производится слева направо после точки. Умножение производим до тех пор, пока не получим все нули в дробной части числа, либо пока не достигнем требуемой точности (число бит после точки).

3. Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления

Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления необходимы пользователю для более компактной и удобной записи чисел. ЭВМ работает только двоичной системой счисления.

Восьмеричная система счисления – система счисления с основанием 8, использует для записи десятичной цифры от 0 до 7. для представления двоичных чисел восьмеричными, двоичные символы, начиная с младшего разряда, объединяют в триады (группы по 3). Каждую триаду преобразуют в восьмеричный эквивалент, т.е. заменяют восьмеричной цифрой.

В шестнадцатеричной системе счисления используется 16 символов: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Для представления двоичных чисел шестнадцатеричными, биты, начиная с самого младшего, объединяют в тетрады (группы по 4). Каждую тетраду преобразуют в шестнадцатеричный эквивалент.

4. Единицы измерения количества информации

В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять один бит (англ. bit — binary digit — двоичная цифра).

Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений («орел — решка», «да — нет» и т. п.).

В вычислительной технике битом называют наименьшую «порцию» памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков 0 и 1, используемых для машинного представления данных и команд.

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.

Поскольку бит — слишком мелкая единица измерения, на практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. В частности, восемь бит требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов основного компьютерного кода ASCII (256 = 2⁸).

Используются также более крупные производные единицы информации:

Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ = 1024 байт;

Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ = 1 048 576 байт;

Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ = 1 073 741 824 байт.

В последнее время в связи с увеличением объемов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ = 1 099 511 627 776 байт;

Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт;

Эксабайт = 2⁶⁰ байт и пр.

Для описания скорости передачи данных можно использовать термин бод. Число бод равно количеству значащих изменений сигнала (потенциала, фазы, частоты), происходящих в секунду. Первоначально бод использовался в телеграфии. Для двоичных сигналов нередко принимают, что бод равен биту в секунду, например, 1200 бод = 1200 бит/с. Однако единого мнения о правильности использования этого термина нет, особенно при высоких скоростях, где число битов в секунду не совпадает с числом бод.

5. Способы представления информации для ввода в ЭВМ

Двоичное кодирование числовой информации заключается в том, что числа в компьютере представлены в виде последовательностей 0 и 1, или бит. В начале 1980-х гг. процессоры компьютеров были 8-разрядными, за один такт работы процессора компьютер мог обработать 8 бит, т.е. максимальное обрабатываемое целое десятичное число не могло превышать 11111111 в двоичной системе. При дальнейшем повышении разрядности процессоров до 64-разрядных возросла и величина максимального числа, обрабатываемого за один такт.

При двоичном кодирование текстовой информации используют для кодирования каждого символа 1 байт (8 двоичных разрядов), что позволяет закодировать N=28=256 различных символов, которых обычно бывает достаточно для представления текстовой информации: прописные и заглавные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы. Присвоение символу конкретного двоичного кода произведено в соответствии с принятым соглашением, зафиксированным в кодовой таблице.

В различных кодировках одному и тому же двоичному коду соответствуют различные символы. Каждая кодировка задается своей собственной кодовой таблицей.

При двоичном кодировании текстовой информации каждому символу соответствуют своя уникальная последовательность из восьми нулей и единиц, уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (десятичный код от 0 до 255).

Первые 33 кода (с 0 по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и т.д.). Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания. Коды с 128 по 255 являются национальными, т.е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы.

В настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв, поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут аналогично отображаться в другой.

Одним из первых стандартов кодирования русских букв на компьютерах был код КОИ-8 (код обмена информацией 8-битный), который применяется на компьютерах с операционной системой UNIX. Наиболее распространенной является стандартная кириллическая кодировка Microsoft Windows, обозначаемая СР1251 (СР - Code Page — кодовая страница), которую поддерживают все Windows-приложения, работающие с русским языком.

В среде операционной системы MS-DOS используется «альтернативная» кодировка, в терминологии фирмы Microsoft — кодировка СР866.

Новый международный стандарт Unicode отводит на каждый символ не один байт, а два, и потому с его помощью можно закодировать не 256 символов, a N=216 = 65 536 различных символов. Эту кодировку поддерживает платформа Microsoft Windows @ Office 97.

6. ASCII — базовая кодировка текста для латиницы

Но все же отправной точкой для развития современных кодировок текстов стоит считать знаменитую ASCII (American Standard Code for Information Interchange, которая обычно произносится как «аски»). Она описывает первые 128 символов из наиболее часто используемых англоязычными пользователями — латинские буквы, арабские цифры и знаки препинания.

Еще в эти 128 знаков, описанных в ASCII, попадали некоторые служебные символы навроде скобок, решеток, звездочек и т.п.

Именно эти 128 символов из первоначального вариант ASCII стали стандартом, и в любой другой кодировке вы их обязательно встретите и стоять они будут именно в таком порядке.

Но дело в том, что с помощью одного байта информации можно закодировать не 128, а целых 256 различных значений (двойка в степени восемь равняется 256), поэтому вслед за базовой версией Аски появился целый ряд расширенных кодировок ASCII, в которых можно было кроме 128 основных знаков закодировать еще и символы национальной кодировки ( русской).

Кракозябры, вылазящие вместо русского текста, были результатом некорректного использования кодировки данного языка, которая не соответствовала той, в которой было закодировано текстовое сообщение изначально

Контрольные вопросы

1. Как необходимо представлять информацию в компьютере?

2. Правило перевода двоичных чисел в десятичные.

3. Правило перевода десятичного числа в двоичное.

4. Как записывают двоичные дробные числа?

5. Правило перевода дробных десятичных чисел в двоичную систему счисления

6. Для чего придумали восьмеричную и шестнадцатеричную системы счисления.

7. Что принято за единицу измерения количества информации?

1. Какие единицы измерения информации вам известны, их соотношение?

2. Каким образом можно измерить количество информации? Привести формулы, связывающие между собой количество возможных исходов N и количество информации I

3. Как кодируются символы текста?

4. Какие существуют кодировки русских букв?

5. Чем различаются существующие кодировки русских букв?

6. В чем разница между традиционными 8-битными кодировками и новой кодировкой Unicode?

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

1. Составить конспект лекции

2. Ответить письменно на контрольные вопросы.

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы.

Основные источники:

1. Симонович, С. В. Информатика. Базовый курс : Учебник для вузов. 3 - е изд. Стандарт третьего поколения. – СПб., 2016

2. Гохберг, Г.С. Информационные технологии : учебник для студ. сред. проф. Образования / Гохберг, Г.С, Зафиевский, А.В., Короткин, А.А.- 5-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2010. – 208с.

3. Филимонова, Е.В. Информационные технологии в профессиональной деятельности : учебник. – Изд-е 2-е, доп. и перераб. – Ростов н/Д : Феникс, 2008. – 381. – (СПО).

Дополнительные источники:

1. Колесниченко, О.В., Шишигин, И.В. Аппаратные средства PC. 5-е издание. СПб. БХВ - Петербург, 2006.

2. Ральф Вебер. Сборка, конфигурирование, настройка, модернизация и разгон ПК. - ДиаСофт, 2007.

3. Гребенюк, Е.И., Гребенюк, Н.А. Технические средства информатизации: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Е. И. Гребенюк, Н.А.Гребенюк. – 9-е изд., перераб. и доп. – М. : Издательский центр «Академия», 2014. – 352 с.

4. Максимов, Н. В., Партыка, Т. JI., Попов, И. И. Технические средства информатизации : учебник / Н. В. Максимов, Т. JI. Партыка, И. И. Попов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : ФОРУМ, 2010. — 608 с.

5. Гук, М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. – СПб. : Питер, 2003. – 928 с.

6. Технические средства информатизации. Учебное пособие. / Составитель А.Н. Попов. – Нижневартовск : НГСГК, - 2007. – 331 с.

Интернет - источники:

1. Электронный учебник по информатике и информационным технологиям - http://www.ctc.msiu.ru/

2. Тесты по информатике - http://www.ege.ru/