Практическая работа №2

Тема: Количество и единицы измерения информации.

Цели: Приобрести практические навыки расчета количества информации. Изучить возможные способы кодирования информации.

Студент должен

знать:

принципы кодирования информации;

функции языка как способа представления информации;

основные единицы измерения информации;

уметь:

решать задачи на определение количества информации;
Теоретическое обоснование.

1. Количество информации

В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутри машинного представления данных и команд.

Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица —  байт,  равная  восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=2⁸).

Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:

• 
  1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт,
  
• 
  1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт,
  
• 
  1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.
  

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

• 
  1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт,
  
• 
  1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.
  

За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.
2. Измерение информации.

Количество информации, заключенное в сообщении, определяется объемом знаний, который несет это сообщение получающему его человеку. При содержательном подходе возможна качественная оценка информации: полезная, безразличная, важная, вредная…

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний человека в два раза, несет для него 1 бит информации.

---

Пусть в некоторое сообщение содержаться сведения о том, что произошло одно из N равновероятностных событий. Тогда количество информации, заключенное в этом сообщении, –Х бит и число N связаны формулой:

2^х=N.

Пример1.

В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Сколько информации содержит сообщение о первом выпавшем номере (например, выпал шар №15)

Решение: поскольку вытаскивание любого из 32 шаров равновероятностное, то количество информации об одном выпавшем номере находиться из уравнения:

2^х=32.

Но 32=2⁵. Следовательно, х=5 бит. Очевидно, ответ не зависит от того, какой именно выпал номер.

Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Полное количество символов в алфавите называется мощностью. Если весь текст состоит из К символов, то при алфавитном подходе размер содержащейся в нем информации равен:

I=K*i,

где i – информационный вес одного символа в используемом алфавите (количество бит на один символ).
Пример 2.

Книга, набрана с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице–40 строк, в каждой строке – 60 символов. Какой объем информации в книге?

Решение: мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ равен 1 байт информации. Значит, страница содержит 40*60=240 байт информации. Объем всей информации в книге :

240*150=360000 байт.

360000/1024=351,5625 Кбайт.
Пример 3.

Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если все сообщение содержит 1125 байт?

Решение: переведем байты в биты: 1125*8=9000. Найдем общее количество символов в заданном тексте: 3*25*60=4500 символов. Далее определим информационный вес одного символа в используемом алфавите (количество бит на один символ) из формулы I=K*i,

i=I/K.

Подставим известные величины: i=9000/4500

i=2.

Если информационный вес одного символа в используемом алфавите (количество бит на один символ)равен 2 , то мощность алфавита составляет 4 символа : 2²=4.
3. Кодирование информации.

В процессе преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую осуществляется кодирование. Способ кодирования зависит от цели, ради которой оно осуществляется: сокращение записи, засекречивание информации, удобство обработки. Средством кодирования служит таблица соответствия, которая устанавливает взаимное однозначное соответствие между знаками двух различных знаковых систем.

---

Полный набор символов, используемых для кодирования текста, называется алфавитом или азбукой.

Тексты на естественных языках, числа, математические и специальные символы должно иметь возможность быть введенным в компьютер. В силу безусловного приоритета двоичной системы счисления при внутреннем представлении информации в компьютере кодирование «внешних» символов основывается на сопоставлении каждому из них определенной группы двоичных знаков. При этом из технических соображений и из соображений удобства кодирования-декодирования следует пользоваться равномерными кодами, т.е. двоичными группами равной длины.

Для кодирования двух естественных алфавитов минимально достаточное иметь равномерный код их группы по 8 двоичных знаков; в этом случае можно закодировать 256 различных символов. Поскольку 8 двоичных символов составляют 1 байт, то говорят о системах «байтового» кодирования.

Наиболее распространены две такие системы: EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) и ASCII (American Standard Information Interchange). Первая исторически тяготеет к большим машинам, вторая чаще используется на мини- микро-ЭВМ и ПК. Знакам алфавита PC ставится в соответствие шестнадцатеричные числа по правилу: первая – номер столбца, вторая – номер строки. Например, «Б» – код 81, «д» – код А4.

Но даже 8-битная кодировка недостаточна для кодирования всех символов. Все препятствия могут быть сняты при переходе на 16-битную кодировку Unicode, допускающую 65536 кодовых комбинаций.
Ход работы:

1. 
   Изучить теоретическое обоснование.
   
2. 
   Выполнить практические задания по вариантам.
   
3. 
   Ответить на контрольные вопросы по указанию преподавателя.
   
4. 
   Оформить отчет.
   

---

---

Содержание отчета:

1. 
   Тему, цель.
   
2. 
   Решение практических заданий по вариантам.
   
3. 
   Вывод.
   

Контрольные вопросы:

1. 
   Какая наименьшая единица измерения информации вам известна.
   
2. 
   Назовите более крупные производные единицы информации.
   
3. 
   Опишите способ измерения информации при содержательном подходе.
   
4. 
   Опишите способ измерения информации при алфавитном подходе.
   

Литература

1. 
   Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Учебник 10 кл. – М., 2010.
   
2. 
   Михеева Е.В. Практикум по информации: учеб. пособие. – М., 2014.
   
3. 
   Михеева Е.В., Титова О.И. Информатика: учебник. – М., 2010.
   
4. 
   Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник 10–11 кл. – М., 2010.
   

---

Смотрите также файлы

• Практическое задание 31.docx

• Ценностносмысловая позиция учителя Инструкция к выполнению практической работы 1.docx

• 1. Петров, вернувшись с работы, обнаружил, что дверь его квартиры взломана и в ней находится ранее не известный ему Фролов, собирающийся выходить из его квартиры с имуществом Петрова.doc

• Реферат объём работы 60 страниц, таблиц 3, источников 48.docx

• Актуальность, объект, предмет, цель Актуальность исследования.docx