В разных странах Информатика называется по-разному. В англоязычных странах – Computer Science (вычислительная наука). Во франкоязычных странах – Informatique (информатика).
2. Информация
I. Понятие информации
Слово информация происходит от латинского слова information - сведения, разъяснения, ознакомления.
обрабатывать; делить на части; упрощать; собирать; хранить;
искать; измерять; разрушать; и т.д.
III. Передача информации
Техническая система передачи информации
Кодирование – это процесс преобразования информации в форму, пригодную для передачи ее по каналу связи.
Декодирование – преобразование информации в форму, пригодную для ее получения.
Канал связи – это технические устройства, используемые человеком для передачи информации на значительные расстояния (телефонная сеть, каналы теле- и радиосвязи, компьютерные сети и т.д.).
IV. Свойства информации
Для того чтобы информация была пригодна для использования, она должна обладать следующими основными свойствами:
V. Информатизация общества
В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций – преобразования общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации.
№ п/п Преобразования Время Изменения в сфере обработки информации 1. Появление устной речи Возможность общения, передачи информации. 2. Изобретение письменности Возможность распространения знаний и сохранения их для передачи следующим поколениям. 3. Изобретение книгопечатания середина XVI Возможность распространения знаний и сохранения их для передачи следующим поколениям на более качественном уровне. 4. Изобретение электричества конец XIX Изобрели телеграф, телефон, радио, которые позволяли передавать информацию на большие расстояния за короткое время. 5. Изобрели вычислительную машину середина ХХ Возможность хранить, передавать, обрабатывать большой объем информации в короткие сроки. 6. Появление Интернета конец ХХ Сняты все территориальные и временные границы передачи информации.
В результате начался постепенный переход к информационному обществу, в котором на основе овладения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.
Для строительства информационного общества человек использует информационные технологии.
Цель информатизации:
• расширение возможностей коммуникации (общения и обмена информацией), • обеспечение быстрого доступа к источникам информации в любой части мира, • обеспечение новых возможностей для получения знаний, • повышение производительности труда, • улучшение условий жизни людей.
VI. Этапы развитие вычислительной техники
Поколения вычислительной техники Поколение Элементная база Быстродей- ствие (операций в секунду) Объем ОП Устройства ввода-вывода Программное обеспечение Примеры Первое поколение, после 1946 года Электронные лампы 10-20 тыс.
2 Кб Перфолента, перфокарта, магнитная лента Машинные языки ENIAC (США) МЭСМ, БЭСМ (СССР) Второе поколение, после 1955 года Транзисторы 100-500 тыс.
2-32 Кб Магнитный барабан, магнитный диск Алгоритмические языки, диспетчерские системы, пакетный режим IBM 701 (США) БЭСМ-6, БЭСМ-4, Минск-22, Минск-32 (СССР) Третье поколение, после 1964 года Интегральные схемы (ИС) 1 млн.
64 Кб Многотерминальные системы Операционные системы, режим разделения времени IBM 360, PDP (США) ЕС ЭВМ (СССР) Четвертое поколение, после 1975 года Большие интегральные схемы (БИС) и сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) 10-100 млн.
16 Мб Сети ПК Базы и банки данных ILLIAS 4 (США) Эльбрус (СССР) Пятое поколение, после 1982 года Оптические, лазерные устройства Экспертные системы
VII. Определение количества информац VIII. Единица измерения количества информации
Бит (Binary Digit - двойная цифра) - наименьшая единица информации. Может принимать только значения 0 и 1.
Производные единицы измерения количества информации
Байт (Byte) • наименьшая адресуемая единица данных или памяти, равная восьми битам, • восемь подряд идущих бит.
Слово (Word) - минимальный блок данных для обработки информации. Зависит от разрядности процессора.
Разрядность - это количество битов, которое воспринимается микропроцессором как единое целое.
От разрядности зависит производительность и максимальный объем внутренней памяти, с которым может работать ПЭВМ. Для 16-разрядных процессоров слово - 16 бит (2 байта). Для 32-разрядных процессоров слово - 32 бита (4 байта).
IX. Формы представления информации
Представление информации в различных формах происходит в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком.
Представление информации может осуществляться с помощью языков, которые являются знаковыми системами. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита и правил выполнения операций над ними.
Виды языков Алфавит Грамматика Синтаксис Естественные языки русский Кириллица, 33 знака Слова Предложения английский Латиница, 26 знаков китайский Иероглифы
Формальные языки системы счисления Цифры Числа Арифметические операции азбука Морзе Точка, тире алгебра Цифры, арифметические знаки, скобки Числа Арифметические операции языки программирования Буквы, цифры, специальные символы Зарезервированные слова, идентификаторы, знаки операций, различные типы данных Операторы
X. Способы представления информации
Компьютер способен хранить только дискретно представленную информации. Его память состоит из отдельных битов, а значит, дискретна.
Дискретизация – преобразование непрерывных значений в набор дискретных значений.
Кодирование информации
В процессе преобразования информации из одной формы представления в другую происходит кодирование.
Средством кодирования служит таблица соответствия знаковых систем, которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками и группами знаков двух различных знаковых систем.
XI. Двоичное кодирование информации в компьютере
XII. XIII.
XIV. Двоичное кодирование текстовой информации в компьютере
Начиная с конца 60-х годов, компьютеры получили возможность работать с текстовой информацией.
Кодировка символов
Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код.
ASCII (American Standard Code for Information Interchange) принята в качестве стандарта.
Для кодирования одного символа отводится 1 байт.
Код Символы
от 0 до 127 • управляющие коды • английские буквы (A-Z, a-z) • цифры • знаки препинания
от 128 до 255 • символы национальных алфавитов • псевдографические символы • некоторые математические знаки
Unicode
Для кодирования одного символа отводится 31 бит. В современных компьютерах и операционных системах используется укороченная 16-ти битная версия Unicode, которая называется базовой многоязыковой страницей (Base Multilingual Plan – BMP).
Код Символы
от 0 до 127 Совпадают с таблицей ASCII • управляющие коды • английские буквы (A-Z, a-z) • цифры • знаки препинания
от 128 до 65536 (2 16) • символы всех известных языков • псевдографические символы • математические знаки • научные символьные обозначения
XV. Двоичное кодирование графической информации в компьютере
С 80-х годов развивается технология обработки графической информации с помощью компьютеров. Векторное изображение Растровое изображение
Сравнительная характеристика
Векторная графика Растровая графика Представление графической информации Графические примитивы (совокупность описаний простых элементов) Растр
Объем Небольшой объем. Большой объем, требуется сжатие информации. Разные графические форматы – разные способы сжатия. Масштабирование, повороты Искажения изображения нет. Искажение изображения. Вывод изображения на экран В видеопамяти формируется информация растрового типа. Пиксель (Pixel – Picture Element, т.е. «элемент изображения»)
Пространственная дискретизация
Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому элементу присваивается значение его кода цвета (красный, зеленый, синий).
Качество кодирования изображения
размер точки разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается (640х480, 800х600, 1024х768, 1280х1024)
количество цветов глубиной цвета, которая задается используемым количеством бит для кодирования цвета точки
Глубина цвета (K) Количество отображаемых цветов (N) R Red G Green B Blue 4 24 = 16 8 28 = 256 16 (High Color) 216 = 65 536 4 + 1 5 + 1 4 + 1 24 (True Color) 224 = 16 777 216 8 8 8
Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: • красного, • зеленого, • синего. Такая цветовая модель называется RGB моделью.
Расчет объема видеопамяти для графического режима
Для того, чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой его точке должна хранится в видеопамяти компьютера.
Исходные данные: Разрешающая способность монитора – 600 х 800 Глубина цвета – 24 бита на точку.
Решение: Количество точек на экране: 600 х 800 = 480000 Объем видеопамяти: 24 х 480000 = 11520000 бит = 1440000 байт = 1,37 Мбайт
XVI. Двоичное кодирование звуковой информации в компьютере
С начала 90-х годов ПК получили возможность работать со звуковой информацией.
Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию.
Непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени А(t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.
Процесс получения цифровой формы звука называют оцифровкой.
Устройства работы со звуком
Пример Оценить информационную емкость стерио-аудио-файла длительностью звучания 2 секунды при высоком качестве звука (16 бит, 48 кГц).
Исходные данные: Глубина звука – 16 бит. Количество измерения звукового сигнала при высоком качестве звука – 48 кГц. Длительность звучания – 2 сек.
Решение: 16 х 48000 х 2 = 1536000 бит = 187,5 Кбайт
