Представление информации в ЭВМ

 

АЛМАТИНСКИЙ ФИЛИАЛ НЕГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ « САНКТ - ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОФСОЮЗОВ»

 

 

Факультет: Экономический

 Кафедра                                                                                                                                                                                               Информатики и  Математики

 

 

 

 

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Информатика»

на тему: «Представление информации в ЭВМ»

 

 

          

                           Выполнила:  

     студентка 1 курса

экономического факультета,

дневного отделения, 

группа № 101эд                                                                       

 Олейникова Е.А.                                              

Проверила:

КЭН  доц.                                   

  Тимощенко В.Ф. 

                                          Алматы 2011

Содержание.

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………3

1. Представление информации………………………………….......................5
2. Единицы измерения объема данных………………………………………11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………13

Список использованной литературы……………….……………………….14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

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.

В случае с понятием «информация» проблема его определения  еще более сложная, так как оно является общенаучным понятием. Данное понятие используется в различных науках (информатике, кибернетике, биологии, физике и др.), при этом в каждой науке понятие «информация» связано с различными системами понятий.

Информация  в физике. В физике мерой беспорядка, хаоса для термодинамической системы является энтропия системы, тогда как информация (антиэнтропия) является мерой упорядоченности и сложности системы. По мере увеличения сложности системы величина энтропии уменьшается, и величина информации увеличивается. Процесс увеличения информации характерен для открытых, обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой, саморазвивающихся систем живой природы (белковых молекул, организмов, популяций животных и так далее).

Таким образом, в физике информация рассматривается как антиэнтропия или энтропия с обратным знаком.

 Информация  в биологии. В биологии, которая  изучает живую природу, понятие  «информация» связывается с целесообразным  поведением живых организмов. Такое  поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде.

Понятие «информация» в биологии используется также в  связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, то есть созданию точных копий организмов из одной клетки.

Информация  в кибернетике. В кибернетике (науке  об управлении) понятие «информация» связано с процессами управления в сложных системах (живых организмах или технических устройствах). Жизнедеятельность  любого организма или нормальное функционирование технического устройства зависит от процессов управления, благодаря которым поддерживаются в необходимых пределах значения их параметров. Процессы управления включают в себя получение, хранение, преобразование и передачу информации.

Социально значимые свойства информации. Человек - существо социальное, для общения с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией, причем обмен информацией всегда производится на определенном языке — русском, английском и так далее. Участники дискуссии должны владеть тем языком, на котором ведется общение, тогда информация будет понятной всем участникам обмена информацией.

  Информация  должна быть  полезной, тогда дискуссия  приобретает практическую ценность. Бесполезная информация создает  информационный шум, который затрудняет восприятие полезной информации. Примерами передачи и получения бесполезной информации могут служить некоторые конференции и чаты в Интернете.

 Широко известен  термин «средства массовой информации»  (газеты, радио, телевидение), которые доводят информацию до каждого члена общества. Такая информация должна быть  достоверной и  актуальной. Недостоверная информация вводит членов общества в заблуждение и может быть причиной возникновения социальных потрясений. Неактуальная информация бесполезна и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет.

Для того чтобы  человек мог правильно ориентироваться  в окружающем мире, информация должна быть  полной и  точной. Задача получения  полной и точной информации стоит  перед наукой. Овладение научными знаниями в процессе обучения позволяют человеку получить полную и точную информацию о природе, обществе и технике. В этом состоит актуальность моей темы.

Цель работы:

• Рассмотреть как осуществляется представление информации в ЭВМ

Задачи:

• Рассмотреть кодирование текстовой, графической и звуковой информации
• Рассмотреть единицы измерения объема информации

 

 

1 Представление информации в ЭВМ.

В настоящее  время во всех вычислительных машинах  информация представляется с помощью  электрических сигналов. При этом возможны две формы ее представления – в виде непрерывного сигнала (с помощью сходной величины – аналога) и в виде нескольких сигналов (с помощью набора напряжений, каждое из которых соответствует одной из цифр представляемой величины).¹

    Первая  форма представления информации называется аналоговой, или непрерывной. Величины, представленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в определенном диапазоне. Количество значений, которые может принимать такая величина, бесконечно велико. Отсюда названия – непрерывная величина и непрерывная информация. Слово непрерывность отчетливо выделяет основное свойство таких величин – отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые может принимать данная аналоговая величина. При использовании аналоговой формы для создания вычислительной машины потребуется меньшее число устройств (каждая величина представляется одним, а не несколькими сигналами), но эти устройства будут сложнее (они должны различать значительно большее число состояний сигнала). Непрерывная форма представления используется в аналоговых вычислительных машинах (АВМ). Эти машины предназначены в основном для решения задач, описываемых системами дифференциальных уравнений: исследования поведения подвижных объектов, моделирования процессов и систем, решения задач параметрической оптимизации и оптимального управления. Устройства для обработки непрерывных сигналов обладают более высоким быстродействием, они могут интегрировать сигнал, выполнять любое его функциональное преобразование и т. п. Однако из-за сложности технической реализации устройств выполнения логических операций с непрерывными сигналами, длительного хранения таких сигналов, их точного измерения АВМ не могут эффективно решать задачи, связанные с хранением и обработкой больших объемов информации.

    Вторая  форма представления информации  называется дискретной (цифровой). Такие  величины, принимающие не все  возможные, а лишь вполне определенные  значения, называются дискретными  (прерывистыми). В отличие от непрерывной  величины, количество значений дискретной величины всегда будет конечным. Дискретная форма представления используется в цифровых электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), которые легко решают задачи, связанные с хранением, обработкой и передачей больших объемов информации.

    Для  автоматизации работы ЭВМ с  информацией, относящейся к различным  типам, очень важно унифицировать  их форму представления – для  этого обычно используется прием  кодирования.²

    Кодирование  – это представление сигнала  в определенной форме, удобной или пригодной для последующего использования сигнала. Говоря строже, это правило, описывающее отображение одного набора знаков в другой набор знаков. Тогда отображаемый набор знаков называется исходным алфавитом, а набор знаков, который используется для отображения, – кодовым алфавитом, или алфавитом для кодирования. При этом кодированию подлежат как отдельные символы исходного алфавита, так и их комбинации. Аналогично для построения кода используются как отдельные символы кодового алфавита, так и их комбинации.

    Совокупность  символов кодового алфавита, применяемых  для кодирования одного символа  (или одной комбинации символов) исходного алфавита, называется  кодовой комбинацией, или, короче, кодом символа. При этом кодовая  комбинация может содержать один символ кодового алфавита.

    Символ (или комбинация символов) исходного  алфавита, которому соответствует  кодовая комбинация, называется  исходным символом.

    Совокупность  кодовых комбинаций называется  кодом.

    Взаимосвязь символов (или комбинаций символов, если кодируются не отдельные символы исходного алфавита) исходного алфавита с их кодовыми комбинациями составляет таблицу соответствия (или таблицу кодов).

    В качестве  примера можно привести систему  записи математических выражений,  азбуку Морзе, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и др.

    В вычислительной  технике также существует своя  система кодирования – она  называется двоичным кодированием  и основана на представлении  данных последовательностью всего  двух знаков: 0 и 1 (используется двоичная система счисления). Эти знаки называются двоичными цифрами, или битами (binary digital).³

    Если увеличивать  на единицу количество разрядов  в системе двоичного кодирования,  то увеличивается в два раза  количество значений, которое может  быть выражено в данной системе. Для расчета количества значений используется следующая формула:

    N=2m,

    где N – количество  независимо кодируемых значений,

    а m – разрядность  двоичного кодирования, принятая  в данной системе.

    Например, какое  количество значений (N) можно закодировать 10-ю разрядами (m)?

    Для этого возводим 2 в 10 степень (m) и получаем N=1024, т. е. в двоичной системе  кодирования 10-ю разрядами можно  закодировать 1024 независимо кодируемых  значения.

Кодирование текстовой информации

    Для  кодирования текстовых данных  используются специально разработанные  таблицы кодировки, основанные  на сопоставлении каждого символа  алфавита с определенным целым  числом. Восьми двоичных разрядов  достаточно для кодирования 256 различных символов. ⁴Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы. Но не все так просто, и существуют определенные сложности. В первые годы развития вычислительной техники они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время, наоборот, вызваны изобилием одновременно действующих и противоречивых стандартов. Практически для всех распространенных на земном шаре языков созданы свои кодовые таблицы. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, что до сих пор пока еще не стало возможным.

Кодирование графической информации

    Кодирование  графической информации основано  на том, что изображение состоит  из мельчайших точек, образующих  характерный узор, называемый растром.  Каждая точка имеет свои линейные  координаты и свойства (яркость), следовательно, их можно выразить с помощью целых чисел – растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графической информации. Черно-белые иллюстрации представляются в компьютере в виде комбинаций точек с 256 градациями серого цвета – для кодирования яркости любой точки достаточно восьмиразрядного двоичного числа.

    Для  кодирования цветных графических  изображений применяется принцип  декомпозиции (разложения) произвольного  цвета на основные составляющие. При этом могут использоваться различные методы кодирования цветной графической информации. Например, на практике считается, что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешивания основных цветов. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, B). Такая система кодирования называется системой RGB.⁵