Тема 2. Теоретические основы информатики

ПЛАН

1. Понятие информации. Информация и данные.

2. Основне информационные процессы.

3. Системы кодирования информации.

4. Единицы информации.

5. Понятие об информационной системе.

1. Понятие информации. Информация и данные.

Понятие информации - одно из самых фундаментальных в современной науке. Наряду с такими понятиями, как вещество, энергия, пространство и время, оно составляет основу современной научной картины мира.

Термин “информация” превратился сейчас в один из наиболее употребляемых терминов в науке, технике и в быту. Это обусловлено тем, что понятия “информация” и “знания” очень близки, а знания, осведомленность играют далеко немаловажную роль в жизни, как отдельного человека, так и общества в целом. Слова известного французского дипломата Талейрана: “Кто владеет информацией - владеет миром” - наполняются сейчас не только политическим смыслом, но в большей мере экономическим, социальным.

Термин информация - латинского происхождения (informatio) это первичное понятие, и оно не определяется, а поясняется.

Под информацией в быту подразумевают сведения об окружающем мире, процессы, которые происходят в нём и воспринимаются человеком или специальными устройствами.

Под информацией в технике подразумеваются сообщения, которые передаются в форме знаков или сигналов.

Под информацией в теории информации подразумевают не какие-либо сведения, а лишь те, которые снимают, или значительно уменьшают существующую неопределённость.

По определению кибернетика Н. Винера информация - это та часть знаний, которая используется для ориентации, активного действия, руководства, хранения, усовершенствования и развития системы.

Поскольку взглядов на феномен информации, видимо, столько же, сколько людей, существуют и другие её определения.

Вывод: Информация это интуитивное понятие, которое нельзя определить, его можно только пояснить синонимами «сведения», «данные» и т.д.

Источник - физический объект (явление), который дает информацию.

Данные - это результаты, поданные в формализованном виде (набор чисел, графических изображений, слов, знаков) и пригодные для обработки, как автоматическими средствами, так и при участии человека.

Сообщение - это данные, полученные от источника информации, т.е. качественная характеристика объекта.

Знания - систематизированная и осмысленная субъектом информация.

Сведения - несистематизированная информация.

Информацию можно обозначить как сообщение, которое снимает неопределённость об объекте, существующую до получения этого сообщения.

Если сообщение не снимает неопределённости, они могут быть отнесены к информационным шумам. Шум, это своего рода помеха, однако не существует чистого шума. Бывают случаи, когда шум переходит в информацию.

---

Свойства информации

Свойство	Пояснение
Объективная	Не зависит от суждений кого-либо
Достоверная	Соответствует истинному положению дел
Полная	Достаточная для правильных выводов и решений
Актуальная	Важная в данный момент времени
Полезная	Имеет практическую ценность
Понятная	Не требует дополнительных сообщений (вопросов)

Виды информации

По способам восприятия

Визуальная

Аудиальная

Тактильная

Вкусовая

Обанятельная

По форме подачи

Текстовая

Числовая

Графическая

Звуковая

Комбинированная

По общественному значению

Массовая подача Специальная подача

повседневная научная

общественно- производственная

политическая техническая

эстетическая управленческая

Например: Во время просмотра видеофильма нельзя воспринять тактильную, обонятельную и вкусовую информацию.

2.Основные информационные процессы

Информационные процессы - это процессы, в результате которых осуществляется поиск, сбор, хранение, передача, обработка информации. Системы, в которых осуществляются информационные процессы, называются информационными системами.

Такой системой может быть компьютер и человек, телевизор и радиоприёмник, разменный автомат в метро и кассовый аппарат магазине. Информационной системой является даже книга и ваш конспект, поскольку они выполняют задачи сбора и хранения информации. Предметный указатель - пример простой системы для поиска информации. Радиотелефон - пример простейшей системы для передачи информации.

Поиск информации - это извлечение хранимой информации. Существуют ручной и автоматизированный методы поиска информации.

Системы, с помощью которых выполняется поиск, называются информационно-поисковыми системами. Современная информационно-поисковая система существует в сети Интернет.

Примеры: предметный и алфавитный указатели, программы телепередач, библиотечные каталоги, телефонные справочники, рекламные каталоги товаров, банки данных.

Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная информация могла использоваться, причём многократно её необходимо хранить. Сбором информации можно называть простейшие действия, которые вы уже не раз выполняли.

Примеры: занесение записей в ваш телефон, ежедневное измерение температуры воздуха и т. д. Решение любой задачи начинается со сбора информации. Деятельность торговой фирмы обязательно связана со сбором информации о поступивших и о проданных товарах. Сбор всех этих данных немыслимо вести вручную, поэтому его предоставляют системам, которые работают в автоматическом режиме. Такие системы называют АСУ.

Приобретая жизненный опыт, наблюдая мир вокруг себя, накапливая все больше и больше информации, человек учится делать выводы, другими словами, производит осознанную обработку информации. Поступившая информация называется входной информацией. После обработки получается качественная новая информация - это выходная информация.

---

Пример: переход улицы: входная информация - данные о движении машины, а выходная - это ваше решение, стоять или переходить улицу в данный момент времени.

В процессе передачи информации обязательно участвует источник и потребитель информации. Между ними действует канал передачи информации - канал связи.

Современные средства передачи информации используют классическую схему Шеннона:

Передатчик и канал связи можно назвать одним словом «средой».

Каналом связи может служить радио, телефонная, оптико-волоконная, спутниковая или иные линии связи.

С помощью каналов связи компьютеры объединяют в компьютерные сети.

Процесс передачи предусматривает существование источника информации, носителя информации и получателя информации.

Пример. Вы читаете книгу - книга - источник информации, вы - получатель, а бумага и типографская краска - носитель информации. Передача информации осуществляется в виде сообщений. При телеграфной передаче сообщением является текст. При разговоре сообщение представляет собой звуковое колебание воздуха. При телевизионном способе передачи сообщение выражается изменением цвета и элементов передаваемого изображения. Глухонемые передают сообщения мимикой.

Хранение информации – это способ распространения информации в пространстве и времени.

Для того чтобы информация стала достоянием многих людей, существуют определённые способы её хранения. История знает множество таких способов. Это наскальные рисунки, глиняные таблички, рукописи на папирусе. В 20 веке на фото- и киноплёнке, на магнитной ленте и видеоленте. Наибольший объём информации хранится на электронных (оптических и магнитных) дисках.

Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга – библиотека, картина – музей, фотография – альбом).

Носители информации – материальный объект для хранения информации. Носителем информации может быть:

- любой материальный предмет (бумага, камень, дерево, стол, классная доска, звездная пыль и т.д.);

- волны различной природы: акустическая (звук), электромагнитная (свет, радиоволна), гравитационная (давление, притяжение) и т. д.;

- вещество в различном состоянии: концентрация молекул в жидком растворе, температура и давление газа и т. д.

Есть долговременные и недолговременные носители информации.

---

Н осители информации

Долговременные

(для хранения)

Недолговременные

(для передачи)

Рукописные,

Печатные

Машинные

Специальные

Волны разной природы, вещество в разном состоянии, какой – либо материальный объект

Носители, предназначенные для хранения информации, одновременно могут служить для передачи этой информации.

3. Системы кодирования информации.

Код – правило для преобразования одного набора знаков в другой набор знаков.

Знаковая форма восприятия, хранения и передачи информации означает использование какого-либо языка. Языки делятся на разговорные (естественные) и формальные. Естественные языки носят национальный характер. Формальные языки чаще всего относятся к специальной области человеческой деятельности (например, язык математики).

Знак – это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов. Знак вместе с его смыслом называют символом.

Набор знаков, в котором определен их порядок, называется алфавитом. Существует множество алфавитов:

- алфавит кириллических букв (А, Б, В, Г, Д, Е, … )

(одна из первых славянских азбук, которая названа по имени просветителя Кирилла);

- алфавит десятичных цифр (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) и др.

Имеются наборы знаков, для которых нет какого-то общепринятого порядка:

- набор знаков азбуки Брайля (для слепых);

- набор китайских идеограмм;

- набор знаков генетического кода (А, Ц, Г, Т).

Важное значение имеют наборы, состоящие всего из двух знаков:

- пара знаков (+, -);

- пара знаков <точка>, <тире> (., - )

- пара цифр (0, 1).

Кодирование – процесс замены знаков одного набора знаками другого набора при сохранении содержания той информации, которая с помощью этих знаков подаётся.

Кодирование – способ хранения и передачи информации, форма представления ее на носителе.

Наиболее распространенными кодами являются ASCII (American standart code for information interchange – американский стандартный код для обмена информацией) и КОИ-8 (код обмена информацией длиной 8 бит).

В современных компьютерах используется двоичная форма представления данных, содержащих всего две цифры – 0 и 1. такая форма позволяет создать достаточно простых технических устройств для представления (кодирования) и распознания (дешифровки) информации. Двоичное кодирование выбрали для того, чтобы максимально упростить конструкцию декодирующей машины, ведь дешифратор должен уметь различать всего два состояния (например, 1 – есть ток в цепи, 0 – тока в цепи нет). По этой причине двоичная система и нашла такое широкое применение.

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

Система счисления – это система записи чисел с помощью определённого набора цифр.

Десятичная система счисления возникла при использовании для счёта пальцев на руках.

Для записи используются 10 цифр:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Любое число представляется с помощью степеней числа 10:

---

10⁰=1; 10¹=10; 10²=100; 10³=1000; 10⁴=10000, …

Число 10 – основание этой системы счисления.

Например:

96=90+6=9*10+6=9*10¹+6*10⁰

Любое число можно записать в виде:

a_n*10ⁿ+a_n-1*10^n-1+…+a₁*10¹+a₀*10⁰

Например:

30072=30000+70+2=3*10⁴+0*10³+0*10²+7*10¹+2*10⁰,

где а₄=3, а₃=0, а₂=0, а₁=7, а₀=2

832604=800000+30000+2000+600+4=8*10⁵+3*10⁴+2*10³+6*10²+0*10¹+4*10⁰,

Где а₅=8, а₄=3, а₃=2, а₂=6, а₁=0, а₀=4

Одновременно с десятичной системой счисления существует двенадцатеричная система счисления. Иногда это дюжина. Сервировка стола на 12 предметов.

Африканские племена используют – пятеричную систему счисления. Народы майя и ацтеки – 20-ричную.

Все они походили друг на друга от количества пальцев на руках. В Древнем Вавилоне – 16-ричная, это слияние 10-ричной и 6-ричной.

Все системы счисления похожи между собой, отличаются лишь количеством символов.

Существуют – позиционные и непозиционные системы счисления.

Позиционные системы счисления называются такие системы, в которых значение каждой цифры зависит от места её положения.

Двоичная система счисления

Это система, в которой для записи чисел используются две цифры 0 и 1.

Основанием двоичной системы является число 2.

Для получения записи числа в двоичной системе исполъзуется представление этого числа с помощью степеней числа 2.

Таблица значений степеней числа 2.

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
2n	1	2	4	8	16	32	64	128	256	512	1024

Любое десятичное число можно записать в виде суммы различных степеней с основанием 2.

Например:

0=0*2⁰

1=2⁰=1*2⁰

2=2¹=1*2¹+0*2⁰

3=2+1=2¹+2⁰=1*2¹+1*2⁰

4=2²=1*2²+0*2¹+0*2⁰

5=4+1=2²+2⁰=1*2²+0*2¹+1*2⁰

6=4+2=2²+2¹=1*2²+1*2¹+0*2⁰

7=4+2+1=2²+2¹+2⁰=1*2²+1*2¹+1*2⁰

25=16+8+1=2⁴+2³+2⁰=1*2⁴+1*2³+0*2²+0*2¹+1*2⁰

Отсюда

a_n*2ⁿ+a_n-1*2^n-1+…+a₁*2¹+a₀*2⁰

Каждый из коэффициентов a_n, a_n-1, … a₁, a₀ является одной из цифр 0 или 1, причём a_n=1

Запишем в двоичной системе первые числа натурального ряда, а именно все арабские цифры:

0=0₂

1=1₂

2=10₂

3=11₂

4=100₂

5=101₂

6=110₂

7=111₂

8=1000₂

9=1001₂

Правила сложения

Если сумма слагаемых цифр больше или равна основанию с.с. происходит перенос единицы в следующий слева разряд.

В двоичной системе счисления:

1₂+0₂=1₂

0₂+1₂=1₂

1₂+1₂=10₂ (1+1=2₁₀=10₂)

Шестнадцатеричная система счисления

a_n*16ⁿ+a_n-1*16^n-1+ … +a₁*16¹+a₀*16⁰

16⁰=1, 16¹=16, 16²=256, 16³=4096, 16⁴=65536, …

18₁₀=16₁₀+2₁₀=1*16¹+2*16⁰=12₁₆

312₁₀=256₁₀+48₁₀+8₁₀=1*16²+3*16¹+8*16⁰=138₁₆

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

0₁₀=0₁₆

1₁₀=1₁₆

9₁₀=9₁₆

10₁₀=A

11₁₀=B

12₁₀=C

13₁₀=D

14₁₀=E

15₁₀=F27₁₀=16₁₀+11₁₀=1*16¹+11*16⁰=1*16¹+B*16⁰=1B₁₆

317₁₀=256₁₀+48₁₀+13₁₀=1*16²+3*16¹+13₁₀*16⁰=1*16²+3*16¹+D*16⁰=13D₁₆

110₁₆=1*16²+1*16¹+0*16⁰=272₁₀

Например:

197=128+64+4+1=2⁷+2⁶+2²+2⁰=1*2⁷+1*2⁶+0*2⁵+0*2⁴+0*2³+1*2²+0*2¹+1*2⁰=11000101₂

Перевод чисел из одной системы счисления в другую систему счисления

10-ричная: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17, …

8-ричная: 0,1,23,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16,17,2021, …

5-ричная: 0,1,2,3,4,10,11,12,13,14,20,21.22,23,24,30,31,32, …

Перевести числа 1101₂ и 1101011₂ в десятичную систему

1101₂=1*2³+1*2²+0*2¹+1*2⁰=8+4+0+1=13

1101011₂=1*2⁶+1*2⁵+0*2⁴+1*2³+0*2²+1*2¹+1*2⁰=64+32+8+2+1=107

Задание:

Переведите 1001₂, 110110₂, 11011010₂, 1010101010₂, 1100110011₂ в десятичную систему

Количество символов, с помощью которых можно записать какое-либо число в данной системе счисления, называется основанием системы счисления.

---

Смотрите также файлы

• 4к.Методы и системы искусственного интелекта. 1кр.doc

• Основи екології.doc

• Minfin_nakaz_433_28.03.2013.doc

• індивідуальна робота.doc

• 2к Юридич. психология-1кр. (1) ответы.doc