Информация. Свойства информации. Единицы измерения информации (стр. 1 )

1.Информация. Свойства информации. Единицы измерения информации.

Познавая окружающий мир, каждый из нас формирует свое представление о нем. Ежедневно мы узнаем что-то новое – получаем информацию. Слово «информация» происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление. Понятие «информация» является базовым в курсе информатики, невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия. В геометрии, например, невозможно выразить содержание базовых понятий «точка», «луч», «плоскость» через более простые понятия. Содержание основных, базовых понятий в любой науке должно быть пояснено на примерах или выявлено путем их сопоставления с содержанием других понятий

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 (картины, музыкальные произведения, танцы, киноискусство), которая, вызывает разнообразные чувства, эмоции, настроение, называется эстетической.

Информация, распространяемые средствами массовой информации: радио, телевидением, газетами и журналами – это общественно-политическая, и научно-популярная, и культурологическая информация, она позволяет человеку узнавать о событиях в мире, науке и искусстве.

Информация, предназначенная только для одного человека – совершенно секретная или очень личная.

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 воспринимать мир, получая и обрабатывая для этого необходимую информацию об объектах и информационных процессах. Поиском решения этой проблемы и занимается учебный предмет информатика.

С помощью органов чувств человек формирует свое первое представление о любом предмете, живом существе, произведении искусства, явлении и пр.

Ø  Глазами люди воспринимают зрительную (визуальную) информацию.

Ø  Органы слуха доставляют информацию в виде звуков (аудиальную).

Ø  Органы обоняния позволяют человеку ощущать запахи.

Ø  Органы вкуса несут человеку информацию о вкусе еды.

Ø  Органы осязания позволяют получить информацию о температуре предмета, о состоянии поверхности. Такая информация называется тактильной.

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.

Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и так далее). Таким образом, с точки зрения процесса познания информация может рассматриваться как знания.

Процесс познания можно наглядно изобразить в виде расширяющегося круга знания (такой способ придумали еще древние греки). Вне этого круга лежит область незнания, а окружность является границей между знанием и незнанием. Парадокс состоит в том, что чем большим объемом знаний обладает человек (чем шире круг знаний), тем больше он ощущает недостаток знаний (тем больше граница нашего незнания, мерой которого в этой модели является длина окружности)

Так, объем знаний выпускника школы гораздо больше, чем объем знаний первоклассника, однако и граница его незнания существенно больше. Действительно, первоклассник ничего не знает о законах физики и поэтому не осознает недостаточности своих знаний, тогда как выпускник школы при подготовке к экзаменам по физике может обнаружить, что существуют физические законы, которые он не знает или не понимает.

Информацию, которую получает человек, можно считать мерой уменьшения неопределенности знаний. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.

Информацию может воспринимать не только человек, но и животные и растения. Органы обоняния собак 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.

Свойства информации

Вы постоянно анализируете свойства информации, часто не придавая этому значения. В повседневной жизни от свойств информации часто зависят жизнь и здоровье людей, экономическое развитие общества.

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.

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.

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.

Все эти свойства субъективны, т. е. зависят от того, кому предназначена информация. Однако есть свойство информации одинаковые для всех отраслей наук и потребителей:

1.  Информацию можно создавать.

2.  Информацию можно передавать и принимать.

3.  Информацию можно хранить.

4.  Информацию можно обрабатывать.

Одним из удивительных свойств информации является то, что при передаче информации от одного человека к другому, у получателя информация увеличивается, а у того, кто передал информацию её не уменьшилось

Единицы измерения количества информации.

Для количественного выражения любой величины необходимо определить единицу измерения. Так, для измерения длины в качестве единицы выбран метр, для измерения массы – килограмм и так далее. Аналогично, для определения количества информации необходимо ввести единицу измерения.

За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность в два раза. Такая единица названа «бит».

Если вернуться к опыту с бросанием монеты, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, полученное количество информации равно 1 биту.

Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей является байт, причем

1 байт = 23 бит = 8 бит

В информатике система образования кратных единиц измерения количества информации несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц, например Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10n, где п = 3, 6, 9 и так далее, что соответствует десятичным приставкам Кило (103), Мега (106), Гига (109) и так далее.

Компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления, поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n

Так, кратные байту единицы измерения количества ин­формации вводятся следующим образом:

1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт;

1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт;

1 Гбайт = 210 Мбайт = 1024 Мбайт.

2.Информационные процессы. Хранение, передача и обработка
информации.

В повседневной жизни человек все время сталкивается с различными процессами: смена времен года, раскрытие бутона цветка, пошив костюма. Особую роль в ходе протекания некоторых процессов играет информация. Люди воспринимают информацию, осмысливают ее и принимают определенные решения.

Информационные процессы – процессы, связанные со сбором, хранением, поиском, обработкой, кодированием и передачей информации. Информационные процессы протекают не только в человеческом обществе, но и в природе и технике.

Информационные процессы в обществе

Для того чтобы получать и передавать знания, узнавать об опасности, выражать свое отношение к происходящему, людям необходимо общаться друг с другом. Это называется коммуникацией и является основой информационных процессов в человеческом обществе. Без обмена информацией невозможно развитие общества.

Коммуникационные системы, обеспечивающие распространение информации с помощью радио, телевидения, кино, звукозаписи, видеозаписи и печатных изданий, называются средствами массовой информации (СМИ). С появлением компьютеров развитие информационных процессов приобретает небывалый размах. Новая среда предоставляет условия обмена информацией и хранение ее в виде, удобном для корректировки и видоизменения.

Информационные процессы в живой природе.

Информационные процессы в природе – влияние времен года на жизнедеятельность растений и животных. Все эти процессы неразрывно связаны с информацией. Растительность и животные воспринимают информацию о состоянии окружающей среды: температуре воздуха и почвы, продолжительности светового дня, интенсивности солнечных лучей и меняют свой убор и поведение.

Животные используют еще один способ общения, который играет важную роль в их жизни. Все вы знаете, как радостно собаки встречают своих хозяев, весело махая хвостом. Тем самым они выражают свои чувства, передают информацию. Звонок в дверь означает для собаки сигнал: «Кто-то пришел». Запах вошедшего – новая информация: знакомый или чужой.

Информационные процессы в технике

В неживой природе можно говорить об информационных процессах применительно к технике, когда она реагирует на некоторые действия человека.

В конце XX века были созданы роботы – автоматические механизмы, управляемые компьютерами. Их используют на предприятиях для выполнения монотонных или опасных операций. Они применяются для работ в космосе, где человек не может самостоятельно работать. Эти роботы получают информацию о состоянии космического корабля и устраняют неполадки.

Сбор информации

Приходится признать, что органы чувств – наш главный инструмент познания мира – не самые совершенные приспособления. Не случайно о грубых, приблизительных вычислениях говорят: «на глаз». Без специальных приборов человек не смог бы проникнуть в тайны живой клетки или отправить к Марсу и Венере космические зонды.

Вся деятельность человека связана с различными действиями с информацией посредством технических устройств.

Любое научное знание начинается тогда, когда мы можем оценить полученную информацию, сравнить ее, а значит измерить.

Любой точный измерительный прибор содержит датчик, то есть устройство поставляющее информацию. Это своего рода «орган чувств» технического устройства.

Хранение информации

Чтобы информация стала достоянием многих людей, необходимо хранить ее не только в памяти человека. Сегодня мы используем для хранения информации самые различные материалы: бумагу, фото - и кинопленку, магнитную аудио - и видеоленту, магнитные и оптические диски. Все это – носители информации.

!  Носитель информации – материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации.

Передача информации

В любом процессе передачи или обмене информацией существует ее источник и получатель, а сама информация передается по каналу связи с помощью сигналов: механических, тепловых, электрических и др.

В качестве источника информации может выступать живое существо или техническое устройство. От него информация поступает на кодирующее устройство, которое преобразует сообщение в форму, удобную для передачи (микрофон телефона, лист бумаги). По каналу связи информация попадает на декодирующее устройство получателя, которое преобразует сообщение в форму понятную получателю.

В процессе передачи информация может утрачиваться, искажаться. Это происходит из-за различных помех как в канале связи, так и при кодировании декодировании информации. Вопросами, связанными с методами кодирования и декодирования, занимается наука – криптография

Обработка информации

Приобретая жизненный опыт, наблюдая мир вокруг себя человек учится делать выводы (обрабатывает полученную информацию). В древности люди говорили, что человек познает мир с помощью органов чувств и осмысливает познанное разумом.

!  Входная информация – информация, которую получает человек или устройство

!  Выходная информация – информация, которая получается после обработки человеком или устройством

Поиск информации

Оказывается, просто сохранить информацию недостаточно. Представьте себе большое количество беспорядочно сложенных книг или фотографий. Как отыскать в этом хаосе необходимую информацию? Информацию нужно систематизировать. Книги разложить на полки, разобрать по темам и т. д., и тогда можно начинать поиск. Для организации поиска созданы карточки-формуляры, каталоги, оглавления в книгах и журналах. Для организации поиска в Интернет созданы поисковые серверы.

3.Управление как информационный процесс. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначение обратной связи.

В автоматизированных системах управления сбор и обработка информации, необходимой для. выработки управляющих воздействий, осуществляется автоматически, при помощи аппаратуры и компьютерной техники, а решение по управлению принимает человек. Например, рабочий металлорежущего станка производит его установку и включение, остальные процессы выполняются автоматически. Автоматизированная система продажи железнодорожных или авиационных билетов, льготных проездных билетов в метрополитене работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на ее основе принимает решение о продаже.

4.Представление информации. Естественные и формальные языки. Двоичное кодирование информации.

Человек старается зафиксировать информацию так, чтобы она была понятна другим. Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать её в виде нот. Поэт может создать стихотворение и записать его, хореограф может создать танец и показать его исполнение, художник может создать картину. Форма представления одной и той же информации может быть различной

!  знаково - писменной

w  символьной

w  графической

w  табличной

!  в виде жестов и сигналов

!  устной словесной

Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка. Это или специальный (формальный) язык (математика, физика, химия, ноты) или разговорный (естественный). Основу любого языка составляет

алфавит – набор одназначно определённых знаков (символов), из которых формируется сообщение.

Кодирование информации

Каждый народ имеет свой язык. Свой язык имеют и математика, физика, химия. Особый язык нотный. Представление информации с помощью какого-либо языка называют кодированием

Код – набор символов (условных обозначений) для представления информации

Кодирование – процесс представления информации в виде кода. В основу естественного языка, на котором общаются люди, тоже положен код. Он называется алфавитом

Двоичное кодирование

Каждому символу присваивается определенный цифровой код в двоичной системе. Значения кодов устанавливается определенным соглашением, например: стандарт ASCII – American Standart Code for Information Interchange.

Стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange) устанавливает таблицу, в которой записано, каким кодом должен кодироваться каждый символ – это первые 128 кодов (0 –127) они обязательны для всех стран и компьютеров.

Во второй половине (с 128 по 255) каждая страна делает все что ей угодно – создает национальный стандарт.

Чтобы закодировать рисунок надо рисунок разбить на точки. Чем больше будет точек и чем мельче они будут, тем точнее будет передача рисунка. А когда рисунок разбит на точки, то можно начать с его левого верхнего угла и, двигаясь по строкам слева на право, кодировать цвет каждой точки.

Если рисунок у нас черно-белый, то мы будем кодировать точки рисунка одним байтом. Код 0 обозначает черную точку, код 255 – белую. Коды 1 – 254 обозначают серые точки. Чем выше значения кода, тем светлее точка.

Когда все точки рисунка закодированы, получается определенная последовательность байтов:

Перед группой байтов надо приписать небольшой заголовок : например {8x8}. По нему можно догадаться, что рисунок должен состоять из восьми строк по восемь точек в каждой строке. Если заголовок {8x8x3}, то можно догадаться что рисунок этот цветной, в котором на кодирование цвета каждой точки использовано три байта.

Если кодирование цвета одной точки производится

2 байтами то можно закодировать » 65 тысяч цветов и оттенков, если

3 байтами то можно закодировать » 16 миллионов цветов и оттенков

5.Функциональная схема компьютера (основные устройства и их взаимосвязь). Характеристики современных персональных компьютеров.

Компьютер должен воспринимать и распознавать вводимую информацию, запоминать ее, совершать над ней различные действия и выводить результаты своей работы, то есть выполнять основные этапы обработки информации: ввод, хранение, преобразование, вывод..

Для решения всех этих задач необходимы технические устройства и программы. Совокупность технических устройств называют аппаратным обеспечением (англ, hardware — аппаратные средства).

Из всего многообразия составных частей компьютера можно выделить минимально необходимый базовый комплект: устройство ввода информации – клавиатура, устройство вывода – монитор и отдельный блок, который называют системным. Эти устройства обеспечивают основные этапы обработки информации.

С помощью клавиатуры человек вручную вводит информацию (данные и команды) в память компьютера.

Монитор используется для отображения вводимых данных, а также для вывода на экран результатов обработки информации. Системный блок обеспечивает преобразование и хранение информации. Трудно представить себе работу современного компьютера без мыши. Очень полезно иметь печатающее устройство — принтер. Часто в комплект современного компьютера входят также сканер, звуковые колонки, наушники, микрофон и др.

В основу архитектуры современных ПК положен Магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить модернизацию. Модульное построение опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией. Обмен информацией между устройствами компьютера происходит по трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям), соединяющим все устройства: шине данных, шине адресов, шине управления.

Разрядность шины данных связана с разрядностью процессора (имеются 8-, 16-, 32-, 64-разрядные процессоры).

Данные по шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из ОП, запись/чтение данных из внешней памяти, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода.

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для ОП код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к ОП и устройствам, т. е. шина адреса является однонаправленной.

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой процессором памяти. Имеются 16-, 20-, 24- и 32-разрядные шины адреса. Каждой шине соответствует свое адресное пространство, т. е. максимальный объем адресуемой памяти: 216 = 64 Кб; 220 = 1 Мб; 224 = 16 Мб; 232 = 4 Гб

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией (ввод/вывод), и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Главными характеристиками современного компьютера являются: объем внутренней памяти, тактовая частота и разрядность процессора.

Тактовая частота задает ритм жизни компьютера. Чем выше тактовая частота, тем меньше длительность выполнения операций и тем выше производительность компьютера (количество элементарных операций, выполняемых им за одну секунду). Тактовая частота определяет число тактов работы процессора в секунду. Под тактом мы понимаем чрезвычайно малый промежуток времени, измеряемый микросекундами, в течение которого может быть выполнена элементарная операция, например сложение двух чисел. Современный персональный компьютер может выполнять миллионы и миллиарды таких элементарных операций в секунду. Для числового выражения тактовой частоты используется единица измерения частоты – мегагерц (МГц) – миллион тактов в секунду. Тактовая частота современных микропроцессоров составляет более 100 МГц.

Разрядность процессора определяет размер минимальной порции информации, над которой процессор выполняет различные операции обработки. Эта порция информации, часто называемая машинным словом, представлена последовательностью двоичных разрядов (бит). Процессор в зависимости от его типа может иметь одновременный доступ к 8, 16, 32, 64 битам.

Устройства памяти компьютера. Внешние носители информации (гибкие диски, жёсткие диски, диски CD-ROM/R/RW, DVD и др.). Принципы записи и считывания информации

В процессе работы компьютера программы, исходные данные, а также промежуточные и окончательные результаты необходимо где-то хранить и иметь возможность обращаться к ним. Для этого в составе компьютера имеются различные запоминающие устройства, которые называют памятью.

!  Память компьютера — совокупность устройств для хранения информации.

Вся компьютерная память поделена на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память компьютера является быстродействующей, но имеет ограниченный объем. Работа же с внешней памятью требует гораздо большего времени, но она позволяет хранить практически неограниченное количество информации.

Рассмотрим общие для всех видов памяти характеристики и понятия.

Условно память можно представить состоящей из ячеек, в каждой из которых хранится определенная порция информации. Чтобы взять (прочитать) информацию из ячейки или поместить (записать) ее туда, надо указать адрес ячейки. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес, означающий номер этой ячейки в памяти. Существуют две распространенные операции с памятью – считывание (чтение) информации из памяти и запись ее в память для хранения.

Операции чтения и записи можно сравнить с известными вам в быту процедурами воспроизведения и записи, выполняемыми с обычным кассетным магнитофоном. Когда вы прослушиваете музыку, то считываете информацию, хранящуюся на ленте. При этом информация на ленте не исчезает. Но после записи нового альбома любимой рок-группы ранее хранившаяся на ленте информация будет затерта и утрачена навсегда.

!  Чтение (считывание) информации из памяти– процесс получения информации из ячеек памяти, расположенных по заданному адресу.

!  Запись (сохранение) информации в памяти– процесс размещения информации по заданному адресу для хранения.

Способ обращения к устройству памяти для чтения или записи информации получил название доступа. С этим понятием связан такой параметр памяти, как время доступа, или быстродействие памяти – время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации. Очевидно, что для числового выражения этого параметра используются единицы измерения времени: миллисекунда, микросекунда, наносекунда.

!  Время доступа, или быстродействие, памяти – время, необходимое для чтения из памяти либо записи в нее минимальной порции информации.

Важной характеристикой памяти любого вида является ее объем, называемый также емкостью. Этот параметр показывает, какой максимальный объем информации можно хранить в памяти. Для измерения объема памяти используются следующие единицы: байты, килобайты (Кбайт), мегабайты (Мбайт), гигабайты (Гбайт).

!  Объем (емкость) памяти – максимальное количество хранимой в ней информации.

Характерными особенностями внутренней памяти по сравнению с внешней являются высокое быстродействие и ограниченный объем. Физически внутренняя память компьютера представляет собой интегральные микросхемы (чипы). Чем больше размер внутренней памяти, тем более сложную задачу и с большей скоростью может решить компьютер.

Постоянная память (ПЗУ) хранит программы, необходимые для проверки основных устройств компьютера, а также для загрузки операционной системы. Изменять эти программы нельзя, так как при любом вмешательстве сразу станет невозможным последующее использование компьютера. Эта память только для чтения. Информация в ПЗУ сохраняется и после выключения компьютера.

Постоянная память — устройство для долговременного хранения программ и данных.

Оперативная память (ОЗУ) хранит информацию необходимую для выполнения программ в текущем сеансе работы: исходные данные, команды, промежуточные и конечные результаты. Эта память работает только при включенном электропитании компьютера. После его выключения содержимое оперативной памяти стирается.

Оперативная память — устройство для хранения программ и данных, которые обрабатываются процессором в текущем сеансе работы.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3