Реферат: Понятие об информации

РАЗДЕЛ 1 Информационная картина мира

Тема 1

Понятие об информации

Тема 2

Представление информации

Тема 3

Информационная деятельность человека

Тема 4

Информационные процессы

Тема 5

Информационные основы процессов управления

Тема 6

Представление об объектах окружающего мира

Тема 7

Представление о модели объекта

Тема 8

Представление о системе объектов

Тема 9

Основы классификации (объектов)

Тема 10

Классификация моделей

Тема 11

Основные этапы моделирования





Окружающий мир очень разнообразен и состоит из огромного количества взаимосвязанных объектов. Чтобы найти свое место в жизни, вы с раннего детства вместе с родителями, а затем с учи­телями шаг за шагом познаете все это многообразие. В школе вы приобретаете знания, которые накопило человечество за многие тысячелетия. Каждая учебная дисциплина помогает вам познать мир с позиции своей области знаний.

Так, на уроках географии вы изучаете географические объек­ты и процессы, происходящие на планете Земля, а на уроках ис­тории знакомитесь с этапами развития человеческого общества. Объектами изучения биологии являются представители живой природы: растения, животные, человек. На уроках физики вы изучаете физические свойства объектов и физические процессы, а на уроках химии — химические свойства объектов и химиче­ские процессы. Таким образом, вы формируете физическую, биологическую, историческую и другие картины мира.

Чтобы свести эти представления в единое целое, надо попытать­ся найти что-то общее во всем этом многообразии. Этим общим является информация. Человек получает информацию из окружаю­щего мира и на основании этой информации формирует свое пред­ставление о нем, то есть создает информационную картину мира. Очень важно, чтобы человек научился правильно воспринимать мир, получая и обрабатывая для этого необходимую информацию.

Этот раздел позволит вам встать на путь формирования пред­ставления об информационной картине мира. Что для этого надо? Окончательный ответ на этот вопрос сегодня дать очень трудно. Однако совершенно очевидно, что сначала надо научиться целе­направленной работе с информацией.

Любой человек воспринимает информацию с помощью орга­нов чувств и представляет ее в удобной для дальнейшей работы форме с помощью какого-либо языка. Важно правильно выбрать язык и форму представления информации, чтобы они были по­нятны окружающим. Форма представления информации может быть различной в зависимости от области ее использования и воз­можностей человека, работающего с ней. Для того чтобы ориенти­роваться в огромном море разнообразной информации, необходимо знать, какими свойствами она обладает и какие действия с ней можно совершать.

Однако информация существует не сама по себе. Информация несет человеку знания обо всем, что его окружает и происходит вокруг, то есть об объектах, процессах и явлениях реального мира. В этом разделе вы познакомитесь с такими понятиями, как объект, система, информационный процесс, научитесь выделять наиболее существенную о них информацию, чтобы составленная вами информационная картина мира достаточно полно отража­ла многообразие окружающего мира.

Очень важное значение имеют темы, посвященные моделям и моделированию. Что такое информационная модель и как ее создать, чем отличаются информационная модель объекта и системы, что такое моделирование и какие этапы надо пройти, чтобы получить ожидаемый результат — это только небольшая часть во­просов, на которые вы получите ответы, изучив материал этого раздела.

В окружающем мире всюду протекают различные информа­ционные процессы, управление которыми позволяет человеку грамотно организовать не только производство, но и отношения между людьми. Для того чтобы принимать продуманные, а не скоропалительные решения, надо учиться анализировать все, что происходит вокруг, и уметь делать выводы. Это возможно только при условии, что вы научитесь работать с информацией, привлекая при необходимости современные технические средст­ва, в том числе и компьютер.

Из этого раздела вы узнаете, как человек воспринимает ин­формацию об окружающем мире, в чем заключается информа­ционная деятельность человека, какие устройства ему в этом по­могают, какую роль играет при этом компьютер.

Приобретение, хранение, умножение знаний основывается на умении собирать и целенаправленно обрабатывать информацию об объектах окружающего мира.

Тема 1 Понятие об информации

Изучив эту тему, вы узнаете:

что означает термин «информация»;

какие виды информации существуют;

как человек воспринимает информацию;

какими свойствами обладает информация.

1.1. Что такое информация

Познавая окружающий мир, каждый из нас формирует свое представление о нем. Ежедневно мы узнаем что-то новое — получаем информацию.

Термин «информация» в переводе с латинского означает «разъяснение, изложение, набор сведений». Информация — это очень емкое и глубокое понятие, которому не просто дать четкое определение.

Информацию вы получаете из разных источников: когда чи­таете или слушаете, смотрите телепередачу или разглядываете картину в музее, дотрагиваетесь до предмета или пробуете ка­кую-нибудь еду и пр. Информация всегда предназначена кон­кретному получателю, в некоторых областях деятельности назы­ваемому приемником.





Существует информация для узкого круга людей, специализирующихся в определенной научной области: химии, биологии, математике, физике, информатике, литературе и пр. Такую информацию называют научной.

Информация, которую вы получаете при знакомстве с произведени­ем искусства (картины, музыкаль­ные произведения, танцы, киноис­кусство), вызывает разнообразные чувства, эмоции, настроение. Такую информацию называют эстетической.

Для человека важную роль также играют сведения, распространяемые средствами массовой информации: радио, телевиде­нием, газетами и журналами. Это и общественно-политическая, и научно-популярная, и культурологическая информация, кото­рая позволяет человеку узнавать о событиях в мире, науке и ис­кусстве.

Есть еще информация, предназначенная только для одного человека — совершенно секретная или очень личная. Например, готовя подарок ко дню рождения своего друга, вы постараетесь сохранить эту информацию в тайне.

Информация несет человеку знания об окружающем мире.

В наши дни человечество накопило огромное количество ин­формации! Подсчитано, что общая сумма человеческих знаний до недавнего времени удваивалась каждые 50 лет. Сейчас объем информации удваивается через каждые два года. Представьте себе колоссальную библиотеку, содержащую эти сведения! От умения человека правильно воспринимать и обрабатывать ин­формацию зависит во многом его способность к познанию окру­жающего мира.

1.2. Восприятие информации

Мир вокруг нас полон всевозможных образов, звуков, запахов, и всю эту информацию доносят до сознания человека его органы чувств: зрение, слух, обоняние, вкус и осязание. С их помощью человек формирует свое первое представление о любом предмете, живом существе, произведении искусства, явлении и пр.

Глазами люди воспринимают зрительную (визуальную) информацию. Это может быть текст книги, картина в музее, географическая карта, дорожный знак, танец балерины.

Органы слуха доставляют информацию в виде звуков (аудиальную): речь, звонки телефона, пение птиц, музыку, шум. У разных людей этот орган чувств может работать по-разному: одни слышат лучше, другие — хуже. Современники великого скрипача Николо Пага­нини утверждали, что он слышал переговаривающихся шепотом людей на расстоянии 10 метров.

Органы обоняния позволяют че­ловеку ощущать запахи. Обычно вы не задумываетесь о том, что окру­жающие вас запахи — это тоже очень важная информация. Когда вы хоти­те охарактеризовать запах, то ста­раетесь дать ему сравнительную оценку: тяжелый, легкий, пряный, приятный. Существует очень редкая специальность — «парфюмер». Этот человек смешивает экстракты разных цветов, фруктов и полу­чает новое сочетание, которое используется при изготовлении духов, туалетной воды и других парфюмерных изделий. Ино­гда запахи усиливают восприятие окружающего мира. Напри­мер, запах бергамотного масла обостряет зрительные ощуще­ния, а запах герани — слух.

Органы вкуса несут человеку информацию о вкусе еды. Представьте себе, что было бы, если бы вы не обладали этим чувством! Вы не смогли бы отличить апель­син, например, от соленых огур­цов. Исторические исследования показали, что встречаются люди с обостренным чувством вкуса. Например, найдены записи о том, что древнеримские гастро­номы по вкусу рыбы определя­ли, в каком месте реки Тибр она была выловлена.

Органы осязания позволяют получить другую информацию, например о температуре предме­та (горячий или холодный), о со­стоянии поверхности (гладкая или шершавая, мокрая или су­хая). Такая информация называется тактильной. Оказавшись в полной темноте, вы не сможете отличить черный шарик от бе­лого. Зато если один из них сделан из резины, а другой из стек­ла, то вы без труда их различите. Для этого достаточно их ощу­пать кончиками пальцев.

Каждый запах, цвет и звук действуют на человека. Одни цве­та раздражают, другие успокаивают. Например, красный цвет считается согревающим, активным, жизнерадостным; желтый цвет — теплым, веселым. Звуки оказывают влияние на эмоции и физическое состояние человека. Например, грустная музыка учащает и углубляет дыхание и пульс, радостная — имеет обрат­ное воздействие.

Виды информации, которые человек получает с помощью ор­ганов чувств, называют органолептической информацией. Прак­тически 90 % информации человек получает при помощи орга­нов зрения, примерно 9 % — посредством органов слуха и толь­ко 1 % — при помощи остальных органов чувств.

Однако информацию может воспринимать не только человек, но и животные и растения. Вы много читали или слышали о способностях собак, работающих в спасательных службах. Их органы обоняния настолько чутки, что позволяют находить лю­дей даже под снегом. Собаки чувствительны к запахам следов, но у них понижено восприятие запахов трав, цветов, которые об­разуют фон. Многие животные слышат высокие звуки, которые не способен воспринять человек. Органы чувств человека и жи­вотных по-разному воспринимают окружающий мир.


1.3. Свойства информации

Люди, обмениваясь между собой информацией, постоянно долж-яы задавать себе вопросы: понятна, актуальна и полезна ли она а;ля окружающих, достоверны ли полученные сведения. Это по­зволит лучше понять друг друга, найти правильное решение в любой ситуации. Вы постоянно анализируете свойства информа­ции, часто не придавая этому значения. В повседневной жизни эт свойств информации часто зависят жизнь и здоровье людей, экономическое развитие общества.

В каком классе информации дают больше — в 8-м или 10-м? «Конечно, в десятом», — скажете вы. Может быть, сразу пойти в 10-й класс, полу­чить всю информацию за один год и быстрее закончить школу? Оказыва­ется, не все так просто. В 10-м классе информации вы получите больше, но вот поймете ли ее? Учеб­ник по физике 8-го класса содержит для вас полезную инфор­мацию, но для ученика 10-го класса в нем нет ничего нового. Учебник по физике 10-го класса совершенно непонятен восьми­класснику, так как в нем содержатся «странные» термины и фор­мулы. Информация становится понятной, если она выражена языком, который воспринимает тот, кому она предназначена. Предположим, к вам обратится иностранец с просьбой объяс­нить, как пройти к какому-нибудь памятнику архитектуры. Смогли бы вы ему помочь, не зная иностранного языка?

Однако не только это важно в жиз­ни. Лишь актуальная — вовремя полученная информация может при­нести пользу людям. Недаром су­ществуют прогнозы погоды, а уче­ные стараются найти более надеж­ные способы предупреждения о землетрясениях, ураганах, других стихийных бедствиях.

Иногда бывает, что в процессе разговора по телефону рас­слышать собеседника мешает шум, из-за чего вы не всегда точно воспринимаете информацию. Такое случается и в других ситуа­циях. Если вы отправили теле­грамму с просьбой встретить вас на вокзале, а телеграфист ошибся в дате, то вряд ли вас встретят во­время. Недостоверная информа­ция может привести к неправильному пониманию или приня­тию неверного решения.

Если двое договорились о встрече в определенное время, то едва ли они найдут друг друга, не договорившись еще и о месте встречи. Если вы сели за руль автомобиля, не зная, как им управлять, то вряд ли далеко уедете — вы обладаете неполной информацией для управления автомобилем. Неполнота инфор­мации сдерживает принятие решений или может повлечь ошиб­ки. Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Значит, информация должна быть еще пол­ной и достоверной.

В любой ситуации, даже очень простой и обыденной, вам нужна актуальная, достоверная, полная, понятная и полезная информация. Рассмотрим несколько ситуаций.

Утром, собираясь в школу, вы обязательно смотри­те на часы — вам нужна только достоверная информация. Кроме того, вы наверняка выглянете в окно или посмотрите на термометр, чтобы решить, что надеть. Это актуальная информация. Затем идете в школу и находите кабинет согласно расписанию. Вам нужна полная и достоверная инфор­мация, иначе невозможно отыскать нужный кабинет.

Вы часто пользуетесь географической картой для определе­ния маршрута поездки, знакомства с новой страной, изучения исторических событий. Карта всегда служила человеку источником информации о земной поверхно­сти. Она также является важным ин­струментом для исследования в раз­личных областях. Такие задачи, как соотнесение с реальной местностью и координирование строительных ра­бот, геодезия, геология, решают с по­мощью карт. Поэтому здесь жизнен­но важно соответствие карт реальной местности — их достоверность и пол­нота. Сейчас создаются «Геоинформационные системы» — живые карты на компьютере. Информация в них поступает со спутников, ана­лизируется, обрабатывается. Такие системы позволяют решать даже нетрадиционные задачи:

прогноз объема продаж и потенциала рынка, так как могут отображать информацию о расположении магазинов, ассор­тименте товаров, демографические данные;

анализ ситуации и выбор оптимального решения для ликви­дации последствий экологических аварий;

построение моделей гидрографической сети и определение участков затоплений;

построение моделей рельефа поверхности Земли.

Все карты описаны специальным языком, который понятен лишь специалисту. Это означает, что информация доступна не всем. Каждый символ для специалиста несет большой объем дос­товерной, объективной и понятной информации, которая недос­тупна тем, кто не знает этого языка.

В современных «космических технологиях», используемых, в частности, на борту космической станции «Мир», решающую роль играет информация, полученная с помощью различных при­боров. Например, расположение станции относительно Солнца важно для работы солнечных батарей. Малейшая неточность, и корабль лишится энергии. Такая информация должна быть актуальной, достоверной и полной.


Контрольные вопросы и задания

Как вы понимаете, что такое информация?

Какую роль играет информация в жизни человека?

Приведите примеры специальной информации, с которой вы встречаетесь на уроках.

Как называется информация, получаемая человеком с помо­щью органов чувств?

Перечислите виды информации, воспринимаемые человеком. Приведите примеры.

Приведите примеры восприятия информации животными, растениями.

Какими свойствами обладает информация? Дайте характери­стику каждому свойству.

Зависят ли свойства информации от человека — получателя? Объясните.

Приведите примеры актуальной, достоверной информации, используемой в повседневной жизни.

Какими свойствами обладает информация, с которой вы встречаетесь на уроках?

Приведите примеры, доказывающие жизненную важность достоверной, актуальной, полной информации.

Тема 2 Представление информации

Изучив эту тему, вы узнаете:

что является основой представления информации;

какие бывают формы представления информации;

что такое код и кодирование информации;

какие единицы измерения используются для определения объема информации;

как кодируется в компьютере текстовая, числовая, графическая и звуковая информация.


2.1. Форма и язык представления информации

Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.

Музыкальную тему композитор мо­жет наиграть на пианино, а затем за­писать с помощью нот. Образы, на­веянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворе­ния, хореограф выразить танцем, а ху­дожник — в картине.

Человек выражает свои мысли в ви­де предложений, составленных из слов. Слова, в свою очередь, состоят из букв, 'то — алфавитное представление информации.

Форма представления одной и той же информации может быть различной. Это зависит от цели, которую вы перед собой поста­вили. С подобными операциями вы сталкиваетесь на уроках математики и физики, когда представляете решение в разной форме. Например, решение за­дачи: «Найти значение математического выражения

у = 5х + 3, при х = -3; -2; -1; 0; 1; 2; 3» можно представить в табличной или графической форме. Для этого вы пользуетесь визуальными средствами пред­ставления информации: числами, таблицей, рисунком.

Таким образом, информацию можно представить в различной форме:

знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых принято выделять:

символьную в виде текста, чисел, специальных символов (например, текст учебника);

графическую (например, географическая карта);

табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);

в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулиров­щика дорожного движения);

устной словесной (например, разговор).

Форма представления информации очень важна при ее пере­даче: если человек плохо слышит, то передавать ему информа­цию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обо­няние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с по­мощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы пред­ставления и способа передачи информации, она всегда передает­ся с помощью какого-либо языка.

На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики.

На уроках физики при рассмотрении какого-либо физическо­го явления вы используете характерные для данного языка спе­циальные символы, из которых составляете формулы. Форму­ла — это слово на языке физики.

На уроках химии вы также используете определенные симво­лы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.

Существует язык глухонемых, где символы языка — опреде­ленные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук.

Основу любого языка составляет алфавит — конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых формируется сообщение.

Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные зыки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка, например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.


2.2. Кодирование информации

С появлением языка, а затем и знаковых систем расширились возможности общения между людьми. Это позволило хранить идеи, полученные знания и любые данные, передавать их различными способами на расстояние и в другие времена — не только своим совре­менникам, но и будущим поколе­ниям. До наших дней дошли творе­ния предков, которые с помощью 1зличных символов увековечили себя и свои деяния в памятниках и надписях. Наскальные рисунки (петроглифы) до сих пор служат загадкой для ученых. Возможно, таким способом древ­не люди хотели вступить в контакт с нами, будущими жителями планеты и сообщить о событиях их жизни.

Каждый народ имеет свой язык, состоящий из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Вы уже познакомились с языком математики, физики, химии. Представление информации с помощью какого-либо языка часто бывают кодированием.

^ Код — набор символов (условных обозначений) для представления информации. Кодирование — процесс представления информации в виде кода.

Водитель передает сигнал с помощью гудка или миганием фар. Кодом является наличие или отсутствие гудка, а в случае свето­вой сигнализации — мигание фар или его отсутствие.

Вы встречаетесь с кодированием информации при переходе дороги по сигналам светофора. Код определяют цвета светофора — красный, желтый, зеленый. В основу естественного языка, на котором общаются люди, тоже положен код. Только в этом случае он называется алфавитом. При разговоре этот код передается звуками, при письме — буквами. Одну и ту же информацию можно представить с помощью различных кодов. Например, за­пись разговора можно зафиксировать посредством русских букв или специальных стенографических значков.

По мере развития техники появлялись разные способы ко­дирования информации. Во второй половине XIX века амери­канский изобретатель Сэмюэль Морзе изобрел удивительный код, который служит человечеству до сих пор. Ин­формация кодируется тремя «буква­ми»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.

Люди всегда искали способы быстрого обмена сообщениями. Для этого посылали гонцов, использовали почтовых голубей. У народов существовали различные способы оповещения о надви­гающейся опасности: барабанный бой, дым костров, флаги и т. д. Однако использование такого представления информации требу­ет предварительной договоренности о понимании принимаемого сообщения.

Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную и простую систему представления чисел. «Вычисление с помощью двоек... является ля науки основным и порождает новые открытия... при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».

В 1676 году Лейбниц занялся исследованием математических законов применительно к двоичной системе счисления. Лейбницу первому пришла мысль использовать двоичные числа в вычислительном устройстве. Однако числа в двоичной системе представлялись длинными цепочками двоичных разрядов, и это трудно было воспроизвести в техническом устройстве. Поэтому разработанная Лейбницем механическая разностная машина выполняла арифметические действия над десятичными числами.

В 1816 году английский математик Джордж Буль подхватил идею Лейбница и создал универсальный логический язык, подчиняющийся математическим законам. С помощью этого языка Буль предложил кодировать высказывания, а затем манипулировать ими подобно тому, как в математике манипулируют Зычными числами.

В 1867 году американский ученый Чарльз Сандерс Пирс применил законы математической логики для описания электрических переключательных схем.

С помощью двух цифр 0 и 1 можно отображать не только числа, но и знакомые всем жизненные понятия, которые по своей сути имеют два противоположных состояния, например день ночь, добро и зло, свет и тьма, истина и ложь и т. д.

Достижения ученых и изобретателей, вносивших свой вклад в развитие двоичной математики и логики на протяжении многих лет, нашли реальное воплощение только в середине X века, когда была создана первая цифровая вычислительная машина. С тех пор прошло много лет, но и по сей день основе работы всех устройств современного компьютера лежат законы математики и логики применительно к двоичной стеме счисления.


2.3. Представление информации в компьютере


^ Единицы измерения объема информации в компьютере

Способ преобразования разнообразной информации в последова­тельность нулей и единиц двоичного кода, то есть записи ее на строгом математическом языке, широко используется в техни­ческих устройствах, в том числе и в компьютере.

С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сооб­щение. При создании первой вычислительной машины такой способ представления информации привлек к себе внимание именно простотой технической реализации: есть сигнал — это 1, нет сигнала — это 0.

Символы двоичного кода 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit — двоичный знак). Бит является минимальной единицей измерения объема инфор­мации. Объем информации в сообщении определяется количест­вом битов.

^ Бит — наименьшая единица измерения объема информации.

Более крупной единицей измерения объема информации слу­жит 1 байт, состоящий из 8 битов.

Принято также использовать и более крупные единицы изме­рения объема информации, которые приведены в таблице 2.1. Число 1024 (210) является множителем при переходе к более вы­сокой единице измерения.

Для преобразования информации в двоичные коды и обратно в компьютере должно быть организовано два процесса:

кодирование — преобразование входной информации в ма­шинную форму, то есть в двоичный код; .

декодирование — преобразование двоичного кода в форму, понятную человеку.

Кодирование обеспечивается устройствами ввода, а декодиро­вание — устройствами вывода.

таблица 2.1. Единицы измерения объема информации

Название

Условное обозначение

^ Соотношение с другими единицами

Килобит

Кбит

1 Кбит = 210бит = 1024 бит  1000 бит

килобайт

Кбайт (Кб)

1 Кбайт = 210байт = 1024 байт  1000 байт

Мегабайт

Мбайт (Мб)

1 Мбайт = 210 Кбайт = 220 байт = = 1024 Кбайт  1000 Кбайт

гигабайт

Гбайт (Гб)

1 Гбайт = 210 Мбайт = 220 Кбайт =

= 230 байт = 1024 Мбайт  1000 Мбайт

терабайт

Тбайт (Тб)

1 Тбайт = 210 Гбайт = 220 Мбайт = 230 Кбайт = = 240байт = 1024 Гбайт  1000 Гбайт


^ Кодирование числовой информации

Числа в компьютере представляются в двоичной системе счисления, то есть посредством двух цифр — 0 и 1. Это позиционная система, из чего следует, что вес цифры 1 зависит от места (позиции), которое эта цифра занимает в числе. Любое число можно разложить по степеням основания системы счисления, в том числе и двоичной. Принято при работе с разными системами счисления внизу около числа ставить цифру для обозначения конкретной системы счисления, например, 11012, 12013, 32045, 05810, 8B50D16.

Для сравнения рассмотрим два примера представления чисел:

в десятичной системе счисления число 305810 можно пред­
ставить следующим образом:

305810 = ЗхЮ3 + ОхЮ2 + бхЮ1 + 8x10° = ЗхЮ3 + бхЮ1 + 8x10°,

где степени числа 10 (основания системы) соответствуют номеру позиции цифры в числе;

в двоичной системе счисления число 11012 можно представить следующим образом:

11012 = 1х23 + 1х22 + 0x2х + 1x2° = 23 + 22 + 2° = 1310,

где степени числа 2 (основания системы) соответствуют но­меру позиции цифры в числе.

В компьютере различают представление целых и действитель­ных чисел.

Целые числа представляются в виде одного, двух или четырех байт со знаком или без знака. Форматы без знака существуют только для положительных чисел. В форматах со знаком знак числа определяет старший разряд: 0 — положительное, 1 — от­рицательное. Такое представление получило название представ­ления с фиксированной точкой.

Действительные числа в двоичной системе счисления пред­ставляются в экспоненциальном виде:

А2 = ±М2х2Р,

где М2 — мантисса числа в виде правильной дроби, а Р — по­рядок, показывающий, на сколько разрядов должна пере­меститься десятичная точка мантиссы для получения исход­ного числа.

Такое представление получило название представления с пла­вающей точкой.


^ Кодирование текстовой информации

Нажатие любой алфавитно-цифровой клавиши на клавиатуре приводит к тому, что в компьютер посылается сигнал в виде дво­ичного числа, представляющего собой одно из значений кодовой таблицы. Кодовая таблица — это внутреннее представление сим­волов в компьютере. Долгое время во всем мире в качестве стан­дарта была принята таблица ASCII (American Standard Code for Informational Interchange — Американский стандартный код информационного обмена).

При таком кодировании для хранения двоичного кода одного символа выделялся 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит может принимать значение 1 или 0, количество возможных ко­довых комбинаций (сочетаний единиц и нулей) для отображе­ния символов равнялось 28 = 256.

В стандарте ASCII коды первых 128 символов от 0 до 127 от­водились для цифр, букв латинского алфавита и управляющих символов. Вторая половина кодовой таблицы (от 128 до 255) американским стандартом не была определена и предназнача­юсь для символов национальных алфавитов, псевдографики и некоторых математических символов.

В настоящее время для кодирования текстовой информации ; основном используется стандарт Unicode, как результат сотрудничества Международной организации по стандартизации

ведущими производителями компьютеров и программного обеспечения. Цель создания этого стандарта — единая таблица ;ля всех национальных языков (для 25 реально существующих письменностей).

Для кодирования алфавитов всех национальных языков достаточно 16-битного представления (по 2 байта на символ). Каждому национальному алфавиту выделен свой блок с кодами символов этой письменности.

К настоящему времени кодирование всех официальных письменностей можно считать завершенным. Unicode 3.2 помимо русского языка поддерживает следующие языки народов России с дополнительными кириллическими буквами: башкирский, бурятский, калмыцкий, коми, ненецкий, осетинский и многие другие.

Как перспектива развития стандарта Unicode — это освоение 1-битного пространства кодов для кодирования письменности мертвых» языков, дополнительных китайских иероглифов и искусственно созданных алфавитов.


^ Кодирование графической информации

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами — как растровое или как векторное изображение. Для каждого вида изображения используется свой способ кодирования.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем астрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Чем больше цветов, тем длиннее должен быть код данного цвета. Количество битов на кодирование одного цвета принято называть глубиной цвета.

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами — 0 или 1.

Рассмотрим, сколько потребуется бит для отображения цвет­ной точки: для 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 256 цветов — 8 битов (1 байт).

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из графических примитивов. Каждый при­митив состоит из элементарных отрезков кривых, параметры которых (координаты узловых точек, радиус кривизны и пр.) описываются математическими формулами. Для каждой линии указываются ее тип (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщина и цвет, а замкнутые фигуры дополнительно ха­рактеризуются типом заливки. Кодирование векторных изобра­жений выполняется различными способами в зависимости от прикладной среды. В частности, формулы, описывающие отрез­ки кривых, могут кодироваться как обычная буквенно-цифро­вая информация для дальнейшей обработай специальными про­граммами.


^ Кодирование звука

Звук представляет собой непрерывный сигнал — звуковую вол­ну с меняющейся амплитудой и частотой. Громкость сигнала зависит от его амплитуды (чем больше амплитуда, тем громче сигнал). Тон сигнала зависит от его частоты (чем больше частота сигнала, тем выше тон). Частота звуковой волны выражается чис­лом колебаний в секунду и измеряется в герцах (Гц, Hz). Чело­веческое ухо способно воспринимать звуки в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. Этот диапазон частот называют звуковым.

При кодировании звуковой информации непрерывный сигнал разбивается на равные по длительности интервалы времени (дискреты). При этом предполагается, что на каждом участке сигнал не изменяется, то есть имеет постоянный уровень, который может быть представлен двоичным кодом. Очевидно, что такая замена реального сигнала на совокупность уровней отражается на качестве звука. Поэтому чем меньше временные интервалы (дискреты), тем точнее сигнал можно представить в виде кодов.

Важной характеристикой при кодировании звука является частота дискретизации — это количество измерений уровней сигнала за 1 секунду. Другой важной характеристикой является глубина кодирования звука — количество битов, отводимое на >дно измерение уровня звукового сигнала.

Кто хоть раз играл в компьютерные игры или, например, получал справку о текущем времени по телефону, имел дело с синтезированным звуком. Вывод подобных звуков осуществляется синтезатором, который считывает из памяти последовательность хранящихся там звуковых кодов. На подобном принципе осно­ван таблично-волновой способ кодирования. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков окружающего мира, музыкальных инструментов и пр. и их числовые коды. Число­вые коды выражают высоту тона, продолжительность и интен­сивность звука и прочие параметры, характеризующие особен­ности звука. Поскольку в качестве образцов используются «ре­альные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к реально­му качеству звучания.


контрольные вопросы и задания

Какие формы представления информации вы знаете?

Представьте информацию о погоде в различной форме.

С помощью чего передается информация?

Что такое алфавит? Приведите примеры алфавитов.

Где применяются естественные языки? Приведите примеры.

Где применяются формальные языки? Приведите примеры.

Что такое код и кодирование?

Приведите примеры кодирования информации, используемой в математике, физике, химии, биологии, географии.

Какое значение имеет кодирование в развитии человечества?

Придумайте три своих способа кодирования русских букв, используя различные формы представления информации.

Какой алфавит нашел наибольшее распространение в различ­ных сферах деятельности? Как называются символы этого алфавита?

Что такое один байт?

Укажите, что принято за единицу измерения объема инфор­мации: 1 байт, 1 бит, 1 килобит?

Что больше — 1 Кбайт или 1000 байт?

Какие единицы измерения объема информации вы знаете?

Укажите правильный порядок возрастания единиц изме­рения объема информации и укажите их соотнесение друг с другом:

бит, байт, гигабайт, килобайт;

байт, мегабайт, килобайт, гигабайт;

байт, килобайт, мегабайт, гигабайт;

байт, килобайт, гигабайт, мегабайт.

На стандартно оформленной машинописно