Основные понятия информатики А.М.Штейнберг

N ДЕ Наименование дидактической единицы ГОС N за- да- ния Тема задания 1 Основные понятия и методы теории информатики и кодирования. Сигналы, данные, информация. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации 1 Сообщения, данные, сигнал, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации. Системы передачи информации 2 Меры и единицы количества и объема информации 3Позиционные системы счисления 4Логические 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 Как работать? Данные, информацияАлгоритмы, программы Как представить и сохранить?Как составить и выполнить?

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРА ПамятьПроцессор Устройства ввода 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) Полностью упорядоченная (известная) структура Информация Неопределенность (энтропия)

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

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

ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ Ситуация 1: N=N1+N Ситуация 2: N1 Сообщение Информация в сообщении - изменение неопределенности: I = H1 - H2 = log 2 N - log 2 N1 = log2(N/N1) [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 = 1бит 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 log 2 x = 2)

СВОЙСТВА ИНФОРМАЦИИ

ИНФОРМАЦИЯ - ДАННЫЕ - СИГНАЛЫ

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

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, blacK (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 изобра- жение (без градаций серого) размером 100*100 точек. Информационный объем этого файла: 1) бит 2) б 3)10 Кб 4)1000 бит 3.Растровый графический файл содержит черно-белое изобра- жение 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 изобра- жение (без градаций серого) размером 100*100 точек. Информационный объем этого файла: 1) бит 2) б 3)10 Кб 4)1000 бит 3.Растровый графический файл содержит черно-белое изобра- жение 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 поз- воляет 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 поз- воляет воспроизводить звук с числом уровней интенсивности: 1)8 2)16 3)256 4)65 536

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ ПОЗИЦИОННЫЕ *10 4 3*10 2 3*1 НЕПОЗИЦИОННЫЕ VI IX +1 ПОЗИЦИОННЫЕ 10-я 10 цифр: {0,1,…,9} = = 5*100+2*10+4*1 2-я 2 цифры: {0,1} = = (1*8+1*2) 10 = я 8 цифр: {0,1,…,7}524 8 = = (5*64+2*8+4*1) 10 = я 15 цифр: {0,1,…,9,A,B,C,D,E,F} A=10 10 B=11 10 C=12 10 D=13 10 E=14 10 F= B4 16 = B = (5*256+11*16+4*1) 10 = Двоично-десятичная: = =

ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ МЕЖДУ СИСТЕМАМИ 10 --> > > Остаток: 10 --> > > Остаток: > > 1 13 (D) Остаток: --> 3D > = > = > = > 2 23A 16 =

ДЕЙСТВИЯ С ЧИСЛАМИ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ : примеры = ??? E = ???

ДЕЙСТВИЯ С ЧИСЛАМИ В РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ СЧИСЛЕНИЯ : примеры и ответы = ( ) 10 + ( ) 10 = E = (14*16+2) 10 + (7*8+0) 10 + (1*4+0*2+1) 10 = =

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЧИСЕЛ В КОМПЬЮТЕРЕ Естественная форма (с фиксированной запятой) Нормализованная форма (с плавающей запятой, экспоненциальная) ,2* , ,4* ,57 -0,3057*10 2 0, ,3057* мантисса порядок знак числа знак порядка В 10-й системе A = ±M*10 ± p 0,1

список литературы Информатика: Учебник для вузов.- / Под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 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, – 636с. Информатика.- / Под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, – 768 с. Острейковский В.А. Информатика. – м.: Высшая школа, с. Першиков В.И., Савинков В.М. Толковый словарь по информатике. – 2-е изд. Доп. – М.: Финансы и статистика, Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей. – М.: 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, Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы: Справочная книга.- М.: Финансы и статистика, 1996

Разработал доц., к.э.н. А.М.Штейнберг