Основные понятия информатики А М Штейнберг N

Основные понятия информатики А. М. Штейнберг

N ДЕ Наименование дидактической единицы ГОС 1 Основные понятия и методы теории информатики и кодирования. Сигналы, данные, информация. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации N задания Тема задания 1 Сообщения, данные, сигнал, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации. Системы передачи информации 2 Меры и единицы количества и объема информации 3 Позиционные системы счисления 4 Логические основы ЭВМ

ИНФОРМАТИКА: ПРЕДМЕТ и КОМПОНЕНТЫ ИНФОРМАТИКА (computer science) - сводное название областей науки и техники, связанных с использованием вычислительной техники и современных средств коммуникации. КОМПОНЕНТЫ и ЗАДАЧИ ИНФОРМАТИКИ Компьютеры, средства связи Данные, информация Как представить и сохранить? Как работать? Алгоритмы, программы Как составить и выполнить?

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРА Устройства ввода Память Процессор Устройства вывода 1)Память - ячейки с числами, кодирующими любые данные. 2)Процессор выполняет над числами из памяти простые операции (сложение, умножение…). 3)Каждая операция по команде (откуда взять, что сделать, куда результат). Последовательность команд - программа. 4)Команды кодируются числами и размещаются в памяти архитектура фон Неймана.

ИНФОРМАЦИЯ и НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ Полная неопределенность (беспорядок) Информация Неопределенность (энтропия) Полностью упорядоченная (известная) структура

ИЗМЕРЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ (ЭНТРОПИИ) N равновероятных вариантов Ищем 1 - неизвестный заранее Неопределенность (Энтропия): H(N) = log 2(N) [бит] H(N) - Число вопросов с ответом «да» или «нет» , необходимых для поиска Формула Хартли (1928)

ИЗМЕРЕНИЕ ЭНТРОПИИ: пример N деталей стандартного веса, кроме 1 бракованной другого веса

ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ . . . Ситуация 1: N=N 1+N 2 Сообщение . . . Ситуация 2: N 1 Информация в сообщении - изменение неопределенности: I = H 1 - H 2 = log 2 N - log 2 N 1 = log 2(N/N 1) [бит]

ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ: примеры 1)В двух стопках по 4 монеты, одна монета фальшивая и ее нужно найти. Количество информации в сообщении о том, что фальшивая монета в левой стопке = ? ? ? 2)1 человек из 64 выиграл приз. Количество информации в сообщении о том , что он блондин = 2 бита. Число блондинов среди этих 64 человек = ? ? ?

ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ: примеры и ответы 1)В двух стопках по 4 монеты, одна монета фальшивая и ее нужно найти. Количество информации в сообщении о том, что фальшивая монета в левой стопке = 1 бит 2)1 человек из 64 выиграл приз. Количество информации в сообщении о том , что он блондин = 2 бита. Число блондинов среди этих 64 человек = 16 (log 264 - log 2 x = 2)

СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ

ИНФОРМАЦИЯ - ДАННЫЕ - СИГНАЛЫ

ИЗМЕРЕНИЕ ОБЪЕМА ДАННЫХ МИНИМАЛЬНАЯ ЕДИНИЦА ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ - 1 БИТ (binary digit) - элемент памяти (ячейка, регистр), принимающий 1 из 2 состояний (0, 1) Объем данных - целое число бит Пол - 1 бит Возраст (3 группы) Возраст (4 группы) М-0 2 бита Ж-1 ребенок - 00 подросток - 01 взрослый - 10 средний - 10 пожилой - 11 N вариантов признака N бит 2 Текстовый символ: Кириллица (33*2)+Латиница(26*2) Цифры(10)+Вспомогательные символы (около 20) 256 вариантов 8 бит = 1 байт (б)

ЕДИНИЦЫ ОБЪЕМА ДАННЫХ

КОДИРОВАНИЕ ТЕКСТОВЫХ (СИМВОЛЬНЫХ) ДАННЫХ

КОДИРОВАНИЕ ТЕКСТОВЫХ ДАННЫХ : примеры 1. Сколько требуется бит в ASCII для записи слова «информатика» ? 1) 8 бит 2) 88 бит 3) 11 бит 2. В текстовом файле хранится код объемом 400 страниц по 1600 символов на каждой. Если используется кодировка КОИ-8, размер файла составит: 1) 640 Кб 2) 64 Мб 3) 0, 6 Мб 4) 625 Кб

КОДИРОВАНИЕ ТЕКСТОВЫХ ДАННЫХ : примеры и ответы 1. Сколько требуется бит в ASCII для записи слова «информатика» ? 1) 8 бит 2) 88 бит 3) 11 бит 2. В текстовом файле хранится код объемом 400 страниц по 1600 символов на каждой. Если используется кодировка КОИ-8, размер файла составит: 1) 640 Кб 2) 64 Мб 3) 0, 6 Мб 4) 625 Кб

КОДИРОВАНИЕ ДВУМЕРНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

РАСТРОВАЯ ГРАФИКА ПИКСЕЛ (pixel - picture element)- точка растра RGB - Red, Green, Blue (Красный, Зеленый, Синий) CMYK - Cyan, Magenta, Yellow, blac. K (Голубой, Пурпурный, Желтый, Черный)

КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ: примеры (1) 1. Наименьший элемент поверхности визуализации, которому можно независимо задать цвет и интенсивность, называется: 1)байт 2)кодон 3)пиксел 4)слово 2. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение (без градаций серого) размером 100*100 точек. Информационный объем этого файла: 1)10 000 бит 2)40 000 б 3)10 Кб 4)1000 бит 3. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого размером 10*10 точек. Информационный объем этого файла: 1)100 бит 2)400 б 3)400 бит 4)100 б 4. Растровый графический файл содержит цветное изображение с палитрой из 256 цветов размером 10*10 точек. Информационный объем этого файла: 1)800 б 2)800 бит 3)8 Кб 4)100 б

КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ: примеры и ответы (1) 1. Наименьший элемент поверхности визуализации, которому можно независимо задать цвет и интенсивность, называется: 1)байт 2)кодон 3)пиксел 4)слово 2. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение (без градаций серого) размером 100*100 точек. Информационный объем этого файла: 1)10 000 бит 2)40 000 б 3)10 Кб 4)1000 бит 3. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого размером 10*10 точек. Информационный объем этого файла: 1)100 бит 2)400 б 3)400 бит 4)100 б 4. Растровый графический файл содержит цветное изображение с палитрой из 256 цветов размером 10*10 точек. Информационный объем этого файла: 1)800 б 2)800 бит 3)8 Кб 4)100 б

КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ: примеры (2) 5. Файл описывает рисунок, используя 256*256 цветов. Детальность изображения уменьшили до 256 цветов. Во сколько раз можно сократить объем этого файла? 1)256 раз 2)2 раза 3)8 раз 4)16 раз 6. Звуковая плата с возможностью 16 -битного кодирования позволяет воспроизводить звук с числом уровней интенсивности: 1)8 2)16 3)256 4)65 536

КОДИРОВАНИЕ ГРАФИКИ: примеры и ответы (2) 5. Файл описывает рисунок, используя 256*256 цветов. Детальность изображения уменьшили до 256 цветов. Во сколько раз можно сократить объем этого файла? 1)256 раз 2)2 раза 3)8 раз 4)16 раз 6. Звуковая плата с возможностью 16 -битного кодирования позволяет воспроизводить звук с числом уровней интенсивности: 1)8 2)16 3)256 4)65 536

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ НЕПОЗИЦИОННЫЕ VI 30323 3*104 3*102 +1 3*1 ПОЗИЦИОННЫЕ 10 -я 10 цифр: {0, 1, …, 9} 2 -я 2 цифры: {0, 1} 52410 = 10102 = 1 8 5 100 0 4 2 8 IX -1 2 10 4 1 1 2 0 = (1*8+1*2)10 = 1010 1 = 5*100+2*10+4*1 5 4 = (5*64+2*8+4*1)10 = 34010 64 1 16 -я 15 цифр: {0, 1, …, 9, A, B, C, D, E, F} A=1010 B=1110 C=1210 D=1310 E=1410 F=1510 5 B 4 5 B 416 = = (5*256+11*16+4*1)10 = 146010 256 16 1 Двоично-десятичная: 39510 = 0011 1001 01012 -10 = 11100101012 -10 8 -я 8 цифр: {0, 1, …, 7} 5248 =

ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ МЕЖДУ СИСТЕМАМИ 10 --> 2 6110 --> 64 Остаток: 1 1 32 16 29 13 10 -->8 6110 --> 1 8 5 1 4 1 Остаток: 10 -->16 6110 --> Остаток: 2 --> 8 1 010 101 2 = 1258 1 2 5 8 --> 2 1258 = 1 010 1012 256 3 16 13 1 1 0 --> 1111012 7 8 5 64 0 2 1 5 1 0 --> 758 13 (D) 1 0 2 -->16 16 --> 2 --> 3 D 16 101 0101 5 5 2 = 5516 23 A 16 = 10 0011 10102

ДЕЙСТВИЯ С ЧИСЛАМИ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ: примеры 11102 + 11012 = ? ? ? E 216 + 708 + 1012 = ? ? ?

ДЕЙСТВИЯ С ЧИСЛАМИ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ: примеры и ответы 11102 + 11012 = (8+4+2+0)10 + (8+4+0+1)10 = 2710 E 216 + 708 + 1012 = (14*16+2)10 + (7*8+0)10 + (1*4+0*2+1)10 = = 28710

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В КОМПЬЮТЕРЕ Естественная форма (с фиксированной запятой) Нормализованная форма (с плавающей запятой, экспоненциальная) 200 000 0, 0000004 -30, 57 0, 2*1012 0, 4*10 -11 -0, 3057*102 0, 003057 +0, 3057*10 - 2 знак числа мантисса порядок В 10 -й системе A = ±M*10 ± p 0, 1 <= M <= 1 Если под число 32 разряда (бита): 31 30 29 ………… 23 22 ………………… 0 знак числа знак порядка цифры мантиссы знак порядка

список литературы • Информатика: Учебник для вузов. - / Под ред. С. В. Симоновича. – СПб. : Питер, 2001. • Могилев и др. Информатика: Учебное пособие для вузов / А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; Под. ред. Е. К. Хеннера. - М. : Изд. центр "Академия", 2000 • Кураков Л. П. , Лебедев Е. К. Информатика. – М. : Вуз и школа, 2004. – 636 с. • Информатика. - / Под ред. Н. В. Макаровой. – М. : Финансы и статистика, 2003. – 768 с. • Острейковский В. А. Информатика. – м. : Высшая школа, 2001. - 512 с. • Першиков В. И. , Савинков В. М. Толковый словарь по информатике. – 2 -е изд. Доп. – М. : Финансы и статистика, 199 • Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователей. – М. : 1995. • Власов В. К. , Королев Л. Н. Элементы информатики. / • Под. Ред. Л. Н. Королева. - М. : Наука, 1988 г. • Алексеева И. В. Сборник задач и упражнений по курсу «Информатика» . • – Обнинск: Обнинский институт атомной энергетики, 1996. • Якубайтис Э. А. Информационные сети и системы: • Справочная книга. - М. : Финансы и статистика, 1996

Разработал доц. , к. э. н. А. М. Штейнберг