«Информатика» Конспект лекций

Министерство образования и науки

Федеральное агентство по образованию

Ирбитский мотоциклетный техникум

«Информатика»

Конспект лекций

Содержание

 

1. Информатизация общества. 5

2. Понятие информационной системы.. 7

3. Понятие информации. 8

4. Способы передачи информации. 11

5. Классификация информации. 12

6. Качество информации (свойства информации) 14

7. Меры информации. 16

8. Синтаксическая мера информации. 16

9. Семантическая мера информации. 20

10. Прагматическая мера информации. 21

11. Компьютерный подход к измерению информации. 22

12. Язык и информация. Кодирование информации. Алфавит кода. 22

13. Представление и кодирование информации в компьютере. 23

14. Единицы измерения информации. 26

15. Кодирование информации. 27

16. Кодирование текстовой информации. 27

17. Кодирование графической информации. 30

18. Формирование растрового изображения. 30

19. Кодирование звуковой информации. 31

20. Двоичная система счисления. 33

21. История развития. Разнообразие систем счисления. 33

22. Понятие о системах счисления. Запись систематического числа. 34

23. Классификация систем счисления. 35

24. Запись чисел в разных системах счисления. 35

25. Перевод числа из одной системы счисления в другую... 36

26. Понятие алгоритма: свойства, способы описания………………

27. Информационные процессы. Общность информационных процессов в живой природе, технике, обществе. 41

Информатика ‑ предмет и задачи

Термин informatigue (информатика) возник в 60-х гг. во Франции и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации».… Информатика– это область человеческой деятельности, систематизирующая приемы… Главная функция информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в…

Задачи информатики

· исследование информационных процессов любой природы;

· разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

· решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеспечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информация кодирование компьютерное счисление

Информатизация общества

    Человеческое общество прошло по мере своего развития этапы овладения:

Понятие информационной системы

Технические средства - оборудование для ввода, хранения, преобразования и вывода данных, в том числе ЭВМ, устройства сопряжения ЭВМ с объектами,… Программное обеспечение (программные средства) – совокупность программ,… Функции информационных систем состоят в выполнении требуемых актов обработки данных: ввода, хранения, преобразования и…

Понятие информации

Термин информация происходит от латинского слова informatio, что означает разъяснение, осведомление, изложение. В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен… Информация может существовать в виде:

Способы передачи информации

Носителями информации являются сигналы. Это физические процессы различной природы, например: • процесс протекания электрического тока в цепи, • процесс механического перемещения тела,

Классификация информации

По месту возникновения:

• Входная – информация, поступающая в фирму или ее подразделения.

• Выходная - информация, поступающая из фирмы в другую организацию.

• Внутренняя – информация, возникающая внутри объекта.

• Внешняя – информация, возникающая за пределами объекта.

По стабильности:

• Переменная – отражает фактические количественные и качественные характеристики, может меняться (например, кол-во произведенной в смену продукции, затраты на доставку сырья и т.п.)

• Постоянная (условно-постоянная)- неизменная и постоянно используемая в течении длительного периода информация, может быть справочной, нормативной, плановой.

По стадии обработки:

• Первичная – возникает в процессе деятельности объекта и регистрируется на начальной стадии.

• Вторичная – получается в результате обработки первичной и может быть промежуточной и результатной

• Промежуточная – используется в качестве исходных данных для последующих расчетов

• Результатная - получается в результате обработки первичной и промежуточной и используется для выработки управленческих решений.

По способу отображения:

• Текстовая – совокупность символов, с помощью которых информация представляется на физическом носителе (на бумаге, на экране монитора).

• Графическая – различного рода графики, диаграммы, рисунки, схемы и т.д.

По функции управления:

• Плановая – информация о параметрах объекта управления на будущий период (например, план выпуска продукции, планируемая прибыль, ожидаемый спрос и т.п.)

• Нормативно-справочная – содержит различные нормативные и справочные данные, ее обновление происходит достаточно редко (например, оклад служащего, время для изготовления типовой детали, адрес поставщика и т.п.)

• Учетная – характеризует деятельность фирмы за определенный прошлый период времени (например, информация бухгалтерского или оперативного учета, статистическая информация).

• Оперативная – используется в оперативном управлении и характеризует производственные процессы в текущий период времени (например, кол-во изготовленных деталей за час, смену, день, кол- во проданной продукции за день, объем сырья от поставщика на начало рабочего дня и т.д.).

По способу передачи и восприятия:

• Визуальная (воспринимаемая зрительно)

• Аудиальная (воспринимаемая на слух)

• тактильная (ощущения)

• органолентическая (запах и вкус)

• машинно-выдаваемая и воспринимаемая средствами вычислительной техники

В философском аспекте:

• Мировоззренческая

• Эстетическая

• Религиозная

• Научная

• Бытовая

• Техническая

• Экономическая

• Технологическая

Качество информации (свойства информации)

 

Эффективность использования информации определяется показателями ее качества, т.е. информацию возможно эффективно использовать, если она обладает следующими свойствами:

· достоверность;

· полнота;

· точность;

· ценность;

· актуальность;

· своевременность;

· понятность;

· доступность;

· устойчивость

· краткость и т. д.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со временем может статьнедостоверной, так как она обладает свойством устаревать, т. е. перестает отражать истинное положение дел.

Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека.

Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и ее задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной. Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по-разному излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, всевозможных инструкциях.

Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.

Меры информации

Ко второй половине ХХ века земной шар гудел от передающейся информации, бегущей по телефонным и телеграфным кабелям и радиоканалам. А потом… И тут сказался двойственный характер информации. При проектировании систем… Каждое сообщение несет четко определенное количество информации, независимо от ее ценности. Передающей системе важно…

Синтаксическая мера информации

Для измерения информации вводится два параметра: • количество информации (I); • объем данных (Vд)

Выводы

• Чем меньше вероятность события, тем больше информации несет сообщение о его появлении.

• Если вероятность события равна 1 (достоверное событие), количество информации в сообщении о его появлении равно 0.

«Конкурс выиграет один из участников: A или B» - это априорная (предварительная) информация о системе, утверждающая, что система может находиться в одном из 2-х состояний.

После получения любого сообщения из:

• конкурс выиграл B Vд =17 символов

• B стал победителем Vд =18 символов

• A проиграл Vд = 10 символов

неопределенность снизилась до одного варианта из двух изначально возможных. Чему равно количество информации, которое несет это сообщение?

Для синтаксической оценки количества информации не важно в каком именно состоянии находится система, важно только возможное количество состояний системы и их априорные вероятности.

Пусть до получения информации потребитель имеет некоторые априорные сведения о системе a. Мерой его неосведомленности о системе является функция H(a), которая служит и мерой неопределенности состояния системы.

После получения некоторого сообщения b получатель приобрел некоторую дополнительную информацию I_b(a), уменьшившую его априорную неосведомленность так, что апостериорная (после получения сообщения b) неопределенность состояния системы стала H_b(a).

Тогда количество информации I_b(a) о системе, полученной в сообщении b, определяется как

 

I_b(a) = H(a) - H_b(a),

 

т.е. количество информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния системы.

Формула Шеннона

Энтропия системы H(a) согласно формуле Шеннона равна:       где H(a) – энтропия системы;

Расчет количества информации по Хартли

        где I – количество информации, бит

Семантическая мера информации

Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система. Максимальное количество семантической информации потребитель приобретает когда… Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертеж,…

Прагматическая мера информации

Определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная… Например, в экономической системе ценность информации можно определить…

Компьютерный подход к измерению информации

 

Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов, звуков и т. п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

Язык и информация. Кодирование информации. Алфавит кода

В письменном тексте содержатся буквы, знаки препинания, цифры и другие символы. Устная речь тоже складывается из знаков. Только эти знаки не… Человеческая речь и письменность тесно связаны с понятием языка. У каждого… Язык — это знаковая система представления информации. Общение на языках — это процесс передачи информации в знаковой…

Представление и кодирование информации в компьютере

Системы кодирования предназначены для замены названий объектов на условные обозначения (код) для обеспечения удобной и более эффективной работы по… Системой кодированияназывают совокупность правил кодового обозначения… Присваиваемый код характеризуется:

Единицы измерения информации.

Байт – основная единица измерения информации На основании 1 байта, исходя из формулы Хартли, можно получить 256 различных…   min   …

Кодирование информации

  Примеры систем кодирования: на естественных языках на …  

Кодирование текстовой информации

    Коды от 0 до 32 ‑ специальные (управляющие) клавиши; от 33 до 127 ‑ цифры, знаки и буквы латинского алфавита;

Задача 1.

Решение: 1) 1 символ – 1 b 2) Символов на 1 странице: 32 * 64 = 25 * 26=211

Задача 2.

Решение: 1) Символов в 1 досье: 16*32*64 = 24*25*26=215 2) Памяти на 1 досье: 215b

Кодирование графической информации

В процессе кодирования изображений происходит их пространственная дискретизация. Изображение разбивается на отдельные фрагменты (точки) и каждому фрагменту присваивается код цвета.

Качество кодирования изображения тем выше

• чем меньше размер точки;

• чем большее количество цветов в используемой палитре.

Формирование растрового изображения

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая… Для кодирования черно-белого изображения без градаций серого необходим один… Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для…

Задача 3.

Решение: 1) Всего точек: 128 * 256 = 27 * 28 = 215 2) Всего памяти в байтах: 32 Kb = 32 * 210 b = 25*210 b = 215 b

Задача 4.

Информация о каждой точке на экране монитора с разрешающей способностью 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита хранится в видеопамяти компьютера. Рассчитать необходимый объем видеопамяти.

Решение:

1) Всего точек на экране: 800 * 600 = 480 000

2) Объем видеопамяти: 480 000 * 24 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт = 1 406,25 Кбайт = 1,37 Мбайт

Кодирование звуковой информации

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.  

Двоичная система счисления

История развития. Разнообразие систем счисления.

  5 При счете пальцами одной руки. При таком счете пальцы второй руки называют теми же словами, что и пальцы первой руки, но…   20 У большинства народов, применявших пятеричный счет,…  

Понятие о системах счисления. Запись систематического числа

В основе всякой системы счисления лежит следующий принцип: некоторое определенное число единиц составляет одну единицу следующего высшего разряда.… · q=2 двоичная СС; · q=3 троичная СС;

Классификация систем счисления

Системы счисления
Позиционные	Непозиционные
В позиционных СС вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число. Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая – 7 единиц, а третья – 7 десятых долей единицы. Сама же запись числа 757,7 означает сокращенную запись выражения: 700+50+7+0,7= =7*102+5*101+7*100+7*10-1=757,7 Значение каждой цифры зависит от ее положения (позиции) в числе.	В непозиционных системах вес цифры (т.е. вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа. Так в римской СС в числе XXXII (32) вес цифры X в любой позиции равен просто десяти. Значение цифры не зависит от места (позиции) в числе. Примером является Римская система счисления

Количество цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления.

Запись чисел в разных системах счисления

Например, в привычной для нас десятичной системе счисления алфавит состоит из десяти символов – это цифры от нуля до девяти, а в римской системе… · двоичная (используются цифры 0, 1); · восьмеричная (используются цифры 0, 1, … , 7);

Перевод числа из одной системы счисления в другую

При переводе целого десятичного числа в систему с основанием q (q = 2,8,16) его необходимо последовательно делить на q до тех пор, пока не останется… Пример. Перевести число 75 из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и…  

Перевод числа из двоичной (8-,16-ричной) системы в десятичную

Примеры: 1011,12 = 1 * 23 + 0 * 22 + 1 * 21 + 1 * 20 + 1 * 2-1 = 11,510 276,58 = 2 * 62 + 7 * 81 + 6 * 80 + 5 * 8-1 = 190,6210

Арифметические операции в позиционных системах счисления

Сложение

2. Переполнение разряда наступает тогда, когда величина числа в нем становится равной или большей основания системы счисления, в которой…   Примеры:

Вычитание

Примеры:   1110110112 325708 14С5916

Умножение

2. Полученные при умножении каждой цифры произведения представляются в соответствующей системе счисления. Примеры:  

Деление

2. Полученные при умножении цифры произведения представляются в соответствующей системе счисления. 3. Примеры:

Алгоритм. Основные свойства. Способы представления алгоритмов

Алгоритм – это точное предписание по выполнению некоторого процесса обработки данных, который через разумное конечное число шагов приводит к решению… Последовательность действий для выполнения алгоритма: 1. ввести в компьютер… 4. вывести, например на экран, полученное значение Y.

Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения

В информационной сфере, меры их предупреждения

Исторически традиционным объектом права собственности является материальный объект. Информация сама по себе не является материальным объектом, но… Интенсивность этого процесса существенно возросла в связи с тотальным… Принимая во внимание, что информация практически ничем не отличается от другого объекта собственности, например…

Информационные процессы. Общность информационных процессов в живой природе, технике, обществе

Предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств, называются… Информацию можно: создавать принимать комбинировать …  

Развернуть

Открыть в широком формате