Теоретические основы информатики Информация — это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, увеличивающие знания и уменьшающие энтропию (незнание). Энтропия — мера неопределенности в выборе управляющих решений. Информация — сведения о фактах, концепциях, объектах, (Information) событиях и идеях, которые в данном контексте имеют вполне определенные значения. Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, передачи, распространения и использования информации. Сообщение — элемент информационного обмена в материальной форме
Язык – знаковая система представления информации Алфавитный подход к измерению информации Языки бывают: - естественные (разговорные) - национальные (русский) - формальные – искусственные языки профессионального общения (язык музыки, математики) Основа любого языка – алфавит Алфавит языка интерпретации сообщений — конечное множество входящих в него знаков Слово — конечная последовательность знаков алфавита Длина слова — количество знаков в слове Словарный запас — множество различных допустимых слов в алфавите. (словарь) Мощность алфавита (N) — полное число (количество) слов (знаков) (N=2 h) алфавита. h — информационный вес (емкость) одного слова (знака) данного алфавита
Кодирование информации N = 2 h h=8 N = 28 = 256 1 байт = 8 бит Кодирование — преобразование сообщений из формы, удобной для непосредственного использования, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки информации В вычислительной технике используется двоичное кодирование, которое основано на представлении данных последовательностью двух знаков: 0 и 1 (двоичными цифрами от англ. Binary digit). Бит (Bit) — минимальная единица представления данных в ПК. 1 бит — количество информации, которое соответствует сообщению о выборе одной из 2 -х равновероятных альтернатив Байт (Byte) — единица хранения (измерения, передачи) данных в виде групп из 8 бит. 1 байт — количество информации, которое соответствует сообщению о выборе одной из 256 равновероятных альтернатив
Количество информации - число, адекватно характеризующее величину разнообразия (набор состояний, альтернатив и т. д. ) в оцениваемой системе. Единицы измерения информации в (байтах) 1 Килобайт (Кбайт) = 210 байт = 1024 байт Название Символ Степень Значение 1 байт Б 2 0 1024 килобайт KБ 2 10 мегабайт МБ ГБ ТБ ПБ ЭБ ЗБ
223 бит = 220 * 23 бит = =220 * 8 бит = 220 * 1 байт = 1 Мбайт
Кодирование текстовой информации Каждому символу алфавита сопоставляется определенное целое число (код), который хранится в 1 байте в кодовой таблице. Институт стандартизации США ( ANSI – American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США). В этой системе закреплены две таблицы кодирования: - базовая (номера от 0 до 127) и - расширенная (номера от 128 до 255). Первые 32 кода базовой таблицы ( с 0 по 31) отданы производителям технических средств, компьютеров и печатающих устройств. Начиная с 32 по 127 код размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.
Код символа в 10 тичной системе счисления (номер) 8 -битный код символа в двоичной системе счисления (номер) Кодируемый символ 0 1 2 00000001 00000010 Пусто ☻ … ………. 65 66 01000001 01000010 … ………. . . A B ………. . 255 1111 Пробел В России широкое распространение получила кодировка КОИ-8 (koi 8 -r). Microsoft ввела кодировку символов русского языка – Windows-1251. В настоящее время получила распространение универсальная система, основанная на 16 -разрядном кодировании символов, - UNICOD, которая позволяет обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов, что позволило объединить все существующие национальные кодовые таблицы и специальные кодовые таблицы
33 символа * 16 бит = 528 бит
Информационный объем текста равен сумме информационных весов всех символов, составляющих текст. Подсчитайте информационный объем книги. Пусть в этой книге 500 страниц, на каждой странице 52 строки, в каждой строке 63 символов. Ответ запишите в Килобайтах Мегабайтах. 500 * 52 * 63 = 1638000 символов = 1638000 байт/ 1024 = 1599, 6 КБ = 1, 56 Мб
500 * 20 * 64 символов * 1 байт = 640000 / 1024 кбайт = = 625 кбайт
Системы счисления Система счисления – это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита. Системы счисления делятся на : - позиционные - непозиционные В позиционных системах счисления количественное значение цифры зависит от ее позиции (положения) в числе. Система счисления Основание Алфавит цифр Двоичная 2 0, 1 Восьмеричная 8 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Десятичная 10 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Шестнадцатеричная 16 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А(10), B(11), C(12), D(13), E(14), F(15)
Кодирование числовой информации Каждый бит двоичного кода хранится в одном разряде памяти. Разряды объединяются в ячейки памяти фиксированного размера. Ячейки разных размеров называются по разному: 8 бит - байт 16 бит - слово 32 бит - двойное слово Знак числа кодируется в старшем разряде, причем: плюс обычно - кодируется нулем, минус – единицей. Каждый разряд имеет свой номер, начиная с нуля (0) 7 6 5 4 3 2 1 0 БАЙТ СЛОВО 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Перевод целых чисел из десятичной системы счисления в двоичную систему счисления используют так называемый "алгоритм замещения", состоящий из следующей последовательности действий: 1. Делится десятичное число на 2. Частное - запоминается для следующего шага, а остаток - записывается как младший бит двоичного числа. 2. Если частное не равно 0, принимается его за новое делимое и процедура повторяется, описанная в шаге 1. Каждый новый остаток (0 или 1) записывается в разряды двоичного числа в направлении от младшего бита к старшему. Алгоритм продолжается до тех пор, пока в результате выполнения шагов 1 и 2 не получится частное = 0 и остаток = 1.
Арифметические операции в двоичной системе счисления В двоичной системе счисления арифметические операции выполняются по тем же правилам, что и в десятичной системе счисления, т. к. они обе являются позиционными (наряду с восьмеричной, шестнадцатеричной и др. ). Сложение одноразрядных двоичных чисел выполняется по следующим правилам: 0 + 0 = 0 1 + 0 = 1 0 + 1 = 1 1 + 1 = 10 В последнем случае, при сложении двух единиц, происходит переполнение младшего разряда, и единица переносится в старший разряд. Переполнение возникает в случае, если сумма равна основанию системы счисления (в данном случае это число 2) Выполнить сложение: 1101 + 101 = 10010
Арифметические операции в двоичной системе счисления Вычитание одноразрядных двоичных чисел выполняется по следующим правилам: 0 - 0 = 0 1 - 0 = 1 0 - 1 = 1(заем из старшего разряда) 1 - 1 = 0 Выполнить вычитание: 1110 - 101 = 1001
Прямой и дополнительный код числа Прямой код – это представление числа в двоичной системе счисления, при котором первый (старший) разряд отводится под знак числа. Дополнительный код —способ представления отрицательных целых чисел в компьютерах 1 0001100 - прямой код числа Формирование дополнительного кода: 1. Все разряды (кроме старшего) инвертируются, т. е. заменяются противоположными (0 на 1, а 1 на 0). 1 1110011 – инверсный (обратный) код числа 2. К получившемуся инверсному (обратному) коду прибавляется единица 1 1110011 + 1 = 1 1110100 – дополнительный код числа
Скачать презентацию Теоретические основы информатики Информация это сведения об
ИНФОРМАТИКА-Ланько С.В. - ПЗ-3_2013.ppt