Информация и сигналы реферат

Обновлено: 05.07.2024

Содержание
Работа содержит 1 файл

информация и ее свойства.doc

  1. Понятие информации…………………………………………………… ……. 4
  2. Свойства………………………………………………………… ……………….6
  3. Классификация информации…………………………………………………… 9
  4. Меры информации…………………………………………………… …………10
  5. Данные, информация и знания…………………………………………………12
  6. Качество информации…………………………………………………… …….14
  7. Роль информации в современном мире………………………………………15

Информацию мы получаете из разных источников: когда читаем, слушаем, смотрим телепередачу или разглядываем картину, дотрагиваемся до предмета или пробуем какую-нибудь еду.[5].

Информация несет человеку знания об окружающем мире. В наши дни человечество накопило огромное количество информации! Подсчитано, что общая сумма человеческих знаний до недавнего времени удваивалась каждые 50 лет. Сейчас объем информации удваивается через каждые два года. Представим себе колоссальную библиотеку, содержащую эти сведения! От умения человека правильно воспринимать и обрабатывать информацию зависит во многом его способность к познанию окружающего мира.

В нашей работе мы подробно рассмотрим понятие информации и ее свойства.

1. Понятие информации

Слово "информация" относится к основополагающим терминам информатики. До появления компьютерной техники это слово использовалось редко, в основном в специальной и технической литературе. Впервые понятие "информация" как термин приводится в книге Н.Винера "Кибернетика", однако лишь в узком смысле - как "количество информации". В настоящее время термин "информация" используется весьма широко как в быту и на производстве, так и в науке, образовании, технической литературе и др. При этом, смысл термина "информация" столь широк, что зачастую может придти в противоречие с контекстным содержанием. Во многих публикациях делаются попытки дать фундаментальное, "универсальное" толкование этого термина, отображающего его мировоззренческий, философский смысл наряду с такими философскими категориями как вещество и энергия. И если два последних понятия отображают материальный мир, то в противовес этому термин "информация" связывается с идеальными, нематериальными субстанциями. В книге В.Шнейдерова "Занимательная информатика" отмечено, что в настоящее время известно более четырёхсот определений термина "информация". Для примера приведём некоторые из них.

Информация - сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости , неполноты знаний.

Информация - это понимание (смысл, представление, интерпретация), возникающее в аппарате мышления человека после получения им данных, взаимоувязанное с предшествующими знаниями и понятиями.

Информация, первоначально - сведения, передаваемые людьми, устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств и т.д.); с середины 20 века общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму.

Вышеприведенные определения основного понятия информатики весьма сильно отличаются друг от друга, хотя почти везде постулируется, что информация - это сведения. В определении информацией могут обмениваться не только люди, но и автоматы, в то время как в информация возникает и существует лишь в мыслительном аппарате человека и нигде более. Как только эта информация отчуждается от человека, она превращается из сведений (смысла, знания) в данные, и только если данные попадают к человеку, который знает закон (правила) интерпретации (придания смысла) данным, только тогда у адресата данные преобразуются в смысл. Причём, смысл у источника и адресата в общем случае чаще всего не совпадает.

Подробно и обстоятельно понятие "информация" исследуется в нашей работе.

Информация является динамическим объектом, образующимся в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов Как и всякий объект, информация обладает свойствами. На свойства информации влияют как свойства данных, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании свойства процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить на свойства данных.

Можно привести немало разнообразных свойств информации. Каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. Систематизация существующих подходов к выделению свойств информации, позволяет говорить о том, что информации присущи следующие свойства.

1. Атрибутивные свойства - это те свойства, без которых информация не существует. К данной категории свойств относится:

    • неотрывность информации от физического носителя и языковая

    природа информации. Одно из важнейших направлений информатики как науки является изучение особенностей различных носителей и языков информации, разработка новых, более совершенных и современных. Необходимо отметить, что хотя информация и неотрывна от физического носителя и имеет языковую природу она не связана жестко ни с конкретным языком, ни с конкретным носителем.

      • дискретность. Содержащиеся в информации сведения, знания -д
        • непрерывность. Информация имеет свойство сливаться с уже

        зафиксированной и накопленной ранее, тем самым, способствуя поступательному развитию и накоплению.

        2. Прагматические свойства - это те свойства, которые характеризуют степень полезности информации для пользователя, потребителя и практики. Проявляются в процессе использования информации. К данной категории свойств относится:

          • смысл и новизна. Это свойство характеризует перемещение

          информации в социальных коммуникациях, и выделяет ту ее часть, которая нова для потребителя.

            • полезность. Уменьшение неопределенности сведений об объекте.

            Дезинформация расценивается как отрицательные значения полезной информации.

              • ценность. Ценность информации различна для различных

              потребителей и пользователей.

                • кумулятивность . Характеризует накопление и хранение
                  • полнота. Характеризует качество информации и определяет

                  достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

                    • достоверность. Данные возникают в момент регистрации
                      • адекватность — это степень соответствия реальному

                      объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

                        • доступность (мера возможности получить ту или иную информа-

                        цию ). На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

                          • актуальность (степень соответствия информации текущему

                          моменту времени). Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные п роцессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности, основаны многие современные системы шифрования данных с открытым ключом. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут заняться поиском ключа, поскольку алгоритм его работы доступен, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность.

                          В широком смысле информации (от лат. informatio — разъяс­нение, изложение) — это новые сведения об окружающем нас мире, которые мы получаем в результате взаимодействия с ним. Информация — одна из важнейших категорий естествознания (на ряду с веществом, энергией и полем).

                          Можно выделить три основных вида информации в обществе: личную, специальную и массовую. Личная информация касается тех или иных событий в личной жизни человека. К специальной информации относится научно-техническая, деловая, производст­венная, экономическая и др. Массовая информация предназначе­на для большой группы людей и распространяется через сред­ства массовой информации: газеты, журналы, радио, телевиде­ние.

                          Информация в любой форме является объектом хранения, пе­редачи и преобразования. В теории и технике связи в первую оче­редь интересуются свойствами информации при ее передаче и под информацией понимают совокупность сведений о явлениях, событиях, фактах, заранее не известных получателю.


                          Рис. 1.1. Обобщенная структурная схема системы электросвязи

                          Линия связи. Под линией связи понимают совокупность физических цепей, имеющих общую среду распространения и слу­жащих для передачи электрических сигналов от передатчика к приемнику. Такими физическими цепями, соединяющими пере­датчик и приемник, могут быть пара проводов, коаксиальный ка­бель, цепочка радиорелейных линий, часть пространства между передающей и приемной антеннами в радиосвязи.

                          Для каждого типа линии связи имеются сигналы, наиболее эффективно распространяющиеся по ней: например, по провод­ной линии — постоянный ток и переменные токи невысоких час­тот (не более нескольких десятков килогерц), по радиолинии — электромагнитные колебания высоких частот (от сотен килогерц до десятков тысяч мегагерц), в оптических кабелях—световые волны с частотами10 14 . 10 18 Гц.

                          При прохождении по линии связи электрические сигналы, во-первых, значительно ослабляются (затухают), во-вторых, подвер­гаются воздействию посторонних мешающих электромагнитных колебаний — помех. Антенна приемника, например, улавливает ничтожную долю электромагнитной энергии, излучаемой антен­ной передатчика, уровень же помех в антенне часто намного пре­вышает уровень сигнала. Следовательно, на выходе линии связи будет смесь принятого сигнала и помехи, обозначенная на рис.1.1 z(t).

                          Передатчик. Первичные сигналы с преобразователя, как правило, не могут быть непосредственно переданы по линии свя­зи. И не только потому, что они обычно малого уровня. Гораздо более существенно то обстоятельство, что первичные сигналы низкочастотные, а в линии связи эффективно передаются высоко­частотные колебания. Для согласования первичных сигналов с линией связи применяется устройство, называемое передатчиком, т. е. именно в нем осуществляется преобразование первичных сиг­налов u(t) в сигналы, удобные для передачи по линии связи (по форме, мощности, частоте и т. д.). В простейшем случае пере­датчик может содержать усилитель первичных сигналов или толь­ко фильтр, ограничивающий полосу передаваемых частот. В боль­шинстве случаев передатчик — генератор переносчика (несущей) и модулятор. Процесс модуляции заключается в управлении па­раметрами переносчика первичным сигналом u(t). На выходе пе­редатчика получаем модулированный сигнал s(u, t). Модулиро-ванные сигналы наиболее применимы в электросвязи, и они под­робно описаны в гл. 3.

                          Приемник. В приемнике из принятого сигнала z(t) извле­кается первичный сигнал, т. е. приемник восстанавливает первич-ный сигнал. Но из-за действия помех в линии связи восстановлен-ный первичный сигнал несколько отличается от переданного и

                          поэтому на рис. 1.1 обозначается uпр(t) Кроме того, для компен-

                          сации ослабления сигнала в линии связи в приемнике произво-гся усиление и обработка принятого сигнала с целью выделе-ния полезного сигнала и подавления помехи.

                          Для осуществления перечисленных процессов в системе элек­тросвязи широко используются генераторы сигналов заданной формы, различная трансформация частоты — преобразование, умножение, деление и т. д. Это разнообразие возникло из-за не­обходимости обеспечить передачу все большего количества ин­формации с лучшим качеством в условиях возрастающей интен­сивности помех и будет болееподробно рассмотрено в последую­щих разделах учебника.

                          Рассмотрим эти понятия, использовав рекомендации сборника научно-технической терминологии в области теории передачи информации, разработанного Академией наук СССР.

                          Что такое информация?

                          Аналогично информация передается в любой организации, где совместно трудится множество людей, в виде приказов, распоряжений и других указаний, т. е. без чего невозможна деятельность большого коллектива. Перечень подобных примеров можно продолжать и дальше. Однако и так ясно, что задачи сбора, передачи, преобразования информации очень важны в различных областях человеческой деятельности, в том числе в системах электросвязи (телекоммуникаций).

                          В целом информацию можно трактовать как совокупность знаний человека об окружающем его мире.

                          • акустических или звуковых сигналов (телефония, радиовещание);
                          • текста (телеграфия) и данных от ЭВМ;
                          • неподвижных изображений (факсимильная связь);
                          • подвижных изображений (телевидение);
                          • данных телеметрии, контроля (например, системы охранной, пожарной сигнализации и др.).

                          Что такое сигнал?

                          ui (t, A, ω, φ), t1 ≤ t ≤ t2,

                          где i — номер сигнала; t2 — t1= T — интервал определения сигнала во времени; Α, ω, φ — параметры, т.е. соответственно амплитуда, частота и фаза сигнала.

                          В зависимости от множества возможных значений параметров и области определения во времени различают следующие виды сигналов:

                          • непрерывный и по уровню, и во времени (аналоговый);
                          • непрерывный по уровню, но дискретный во времени;
                          • дискретный (квантованный) по уровню, но непрерывный во времени;
                          • цифровой, т.е. дискретный и по уровню, и во времени.

                          Примеры различных видов сигналов представлены на рис. 1.1.

                          Так, речевой сигнал является непрерывным и во времени, и по уровню, а датчик, определяющий значение температуры через каждые 5 мин, выдает сигналы непрерывные по значению (амплитуде), но дискретные во времени.

                          Рис. 1.1. Примеры основных видов сигналов:
                          а — непрерывный и по уровню, и во времени; б — непрерывный по уровню, но дискретный во времени; в — дискретный по уровню, но непрерывный во времени; г — дискретный и по уровню, и во времени

                          В теории электрической связи сигнал принято отождествлять с объектом транспортирования. Следовательно, аппаратура связи по существу является техникой транспортирования или передачи сигналов по каналам телекоммуникаций.

                          Определим параметры сигнала, которые являются основными при его передаче. К числу таких параметров обычно относятся: длительность, динамический диапазон, ширина спектра.

                          Так, при телефонной связи речевой сигнал передают в полосе частот от 300 до 3 400 Гц, т. е. ширина спектра сигнала в этом случае F = 3,1 кГц. Этого диапазона частот оказывается вполне достаточно для обеспечения разборчивости речи и узнаваемости абонентов по голосу.

                          При передаче телевизионного сигнала важнейшим требованием является четкость принимаемого изображения. При стандарте в 625 строк верхняя частота сигнала составляет примерно 6 МГц, т. е. спектр сигнала видеоизображения занимает значительно более широкую полосу частот, чем спектр сигнала звукового сопровождения.

                          При телеграфной связи ширина спектра сигнала, определяемая скоростью его передачи (телеграфирования), составляет (1,5… 3,0) v, где v — скорость передачи, измеряемая в бодах и равная числу электрических посылок, передаваемых в 1 с. Обычно v = 50 Бод, тогда F ≈ 75 Гц.

                          * Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

                          Реферат

                          1. Информация, информатика,

                          Понятие об информации

                          Несмотря на то, что человеку постоянно приходится иметь дело с информацией (он получает ее с помощью органов чувств), строгого научного определения, что же такое информация, не существует. В тех случаях, когда наука не может дать четкого определения какому-то предмету или явлению, люди пользуются понятиями.

                          Понятия отличаются от определений тем, что разные люди при разных обстоятельствах могут вкладывать в них разный смысл. В бытовом смысле под информацией обычно понимают те сведения, которые человек получает от окружающей природы и общества с помощью органов чувств. Наблюдая за природой, общаясь с другими людьми, читая книги и газеты, просматривая телевизионные передачи, мы получаем информацию.

                          Математик рассмотрит это понятие шире и включит в него те сведения, которые человек не получал, а создал сам с помощью умозаключений. Биолог же пойдет еще дальше и отнесет к информации и те данные, которые человек не получал с помощью органов чувств и не создавал в своем уме, а хранит в себе с момента рождения и до смерти. Это генетический код, благодаря которому дети так похожи на родителей.

                          Итак, в разных научных дисциплинах и в разных областях техники существуют разные понятия об информации. Нам же, приступая к изучению информатики, надо найти что-то общее, что объединяет различные подходы. И такая общая черта есть. Все отрасли науки и техники, имеющие дело с информацией, сходятся в том, что информация обладает четырьмя свойствами. Информацию можно: создавать, передавать (и, соответственно, принимать), хранить и обрабатывать.

                          Каждая дисциплина решает эти вопросы по-разному. В нашем учебном пособии мы рассмотрим те средства, которые для этого предоставляет информатика.

                          Информатика — это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

                          Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поскольку отвечает на вопрос как.

                          • Как принимать и хранить информацию?

                          • Как обрабатывать информацию и преобразовывать ее в форму, удобную для человека?

                          • Как использовать вычислительную технику с наибольшей эффективностью?

                          • Как использовать достижения других наук для создания новых средств вычислительной техники?

                          • Как управлять техническими средствами с помощью программ?

                          Поэтому не случайно предмет, изучением которого занимается информатика, нередко называют информационной технологией или компьютерной технологией.

                          Важным в нашем определении является то, что у информатики есть как бы две стороны. С одной стороны, она занимается изучением устройств и принципов действия средств вычислительной техники, а с другой стороны — систематизацией приемов и методов работы с программами, управляющими этой техникой.

                          Краткая история информатики

                          Так из-за спорного определения в молодой зарождающейся науке произошел раскол. Сегодня кибернетика продолжает изучать связь между психологией и математической логикой, разрабатывает методы создания искусственного интеллекта, но наряду с ней уже действует другая, отделившаяся от нее наука. Она занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы с информацией. В Великобритании и США эту науку называют computer science (наука о вычислительной технике). Во Франции она получила другое название — informatique (информатика). Оттуда это название и пришло к нам в Украину и Россию, а также в некоторые другие страны Восточной Европы.

                          Информация аналоговая и цифровая

                          Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки делают это по-разному. Например, в философии различают информацию объективную и субъективную. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

                          Для криминалистики, например, очень важно, что информация бывает полной и неполной, истинной и ложной, достоверной и недостоверной. Юристы рассматривают информацию как факты. Физики же рассматривают информацию как сигналы — для них наиболее важна передача информации, поскольку физика изучает законы природы, лежащие в основе распространения сигналов разных видов (оптических, звуковых, электромагнитных и других). Биология изучает методы обмена информацией между животными, генетика изучает передачу информации по наследству с помощью генов, а лингвистика изучает методы кодирования и выражения информации языковыми методами.

                          Каждая наука, занимающаяся вопросами, связанными с информацией, вводит свою систему классификации. Для информатики самым главным вопросом является то, каким образом используются средства вычислительной техники для создания, хранения, обработки и передачи информации, поэтому у информатики особый подход к классификации информации. В информатике отдельно рассматривают аналоговую информацию и цифровую. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном работает с цифровой информацией.

                          Человек так устроен, что воспринимает информацию с помощью органов чувств. Свет, звук и тепло — это энергетические сигналы, а вкус и запах – это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Мы не найдем двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и не услышим двух абсолютно одинаковых звуков — это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам — ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.

                          Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как она становится цифровой. Мы легко различим разницу в одной и той же ноте, если исполнить ее на фортепиано и на флейте, хотя на бумаге эти ноты выглядят одинаково.

                          Разница между аналоговой информацией и цифровой прежде всего в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая — дискретна. Если у художника в палитре только одна зеленая краска, то непрерывную бесконечность зеленых цветов листьев он передаст очень грубо, и все деревья на картине будут иметь одинаковый цвет. Если у художника три разные зеленые краски, то передача цвета уже будет чуть более точной. Для большей точности передачи аналоговой информации о живой природе художники смешивают разные краски и получают большое количество оттенков.

                          Преобразование информации из аналоговой формы в цифровую называют аналогово-цифровым преобразованием (АЦП).

                          Примеры аналоговой информации известны нам из школьного курса математики. Графики непрерывных функций выражают аналоговую информацию.

                          1. На рисунке показан график функции Y=X 2 . Это график непрерывной функции.

                          2. Тот же самый график после преобразования в цифровую форму выглядит иначе — намного грубее.

                          3. Погрешность, которая возникает при таком преобразовании, называется погрешностью оцифровки.

                          4. Преобразование можно сделать менее грубым, если столбики диаграммы поставить почаще (так уменьшается дискретность).

                          5. Чем меньше дискретность, тем ближе цифровая информация к аналоговой и меньше погрешность оцифровки.

                          Вы видите, что при уменьшении дискретности на диаграмме становится больше столбиков. Если дискретность сделать очень маленькой, то точность представления непрерывной аналоговой информации в виде последовательности чисел можно сделать очень высокой, но и столбиков в диаграмме будет больше. Поэтому чем ближе цифровая информация приближается по качеству к аналоговой, тем больше вычислений приходится выполнять компьютеру, а значит, тем больше информации ему надо хранить и обрабатывать.

                          Чем мощнее компьютер, тем больше информации он может обработать в единицу времени. Чем быстрее компьютер обрабатывает информацию, тем выше качество изображения, лучше звук и точнее результаты расчетов, но тем дороже обходится людям прием, передача и обработка информации.

                          Устройства аналоговые и цифровые

                          Органы чувств человека так устроены, что он способен принимать, хранить и обрабатывать аналоговую информацию. Многие устройства, созданные человеком, тоже работают с аналоговой информацией.

                          1. Телевизор — это аналоговое устройство. Внутри телевизора есть кинескоп. Луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану. Чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает. Изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно.

                          2. Монитор компьютера тоже похож на телевизор, но это устройство цифровое. В нем яркость луча изменяется не плавно, а скачком (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если он есть, мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображения на экране монитора получаются более четкими, чем на экране телевизора.

                          3. Проигрыватель грампластинок — аналоговое устройство. Чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук.

                          4. Телефон — тоже аналоговое устройство. Чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит наш собеседник.

                          К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры — они работают с информацией, представленной в цифровой форме. Цифровыми также являются музыкальные проигрыватели лазерных компакт-дисков, поэтому музыкальные компакт-диски можно воспроизводить на компьютере.

                          Недавно началось создание цифровой телефонной связи, а в ближайшие годы ожидается и появление цифрового телевидения. В некоторых городах Украины и России уже работают цифровые телевизионные станции. После того как телевидение станет цифровым, качество изображения на экране телевизора намного улучшится — оно станет ближе к качеству изображения на экране компьютерного монитора.

                          Понятие о кодировании информации

                          Информация передается в виде сигналов. Когда мы разговариваем с другими людьми, то улавливаем звуковые сигналы. Если мы смотрим в окно, наш глаз принимает световые потоки, отраженные от объектов окружающей природы. Световой поток — это тоже сигнал.

                          А как же информация хранится? Для того чтобы информацию сохранить, ее надо закодировать. Любая информация всегда хранится в виде кодов. Когда мы что-то пишем в тетради, мы на самом деле кодируем информацию с помощью специальных символов. Эти символы всем знакомы — они называются буквами. И система такого кодирования тоже хорошо известна — это обыкновенная азбука. Жители других стран те же самые слова запишут по-другому (другими буквами) — у них своя азбука. Можно сказать, что у них другая система кодирования. В некоторых странах вместо букв используют иероглифы — это еще более сложный способ кодирования информации.

                          Хранить можно не только текстовую и звуковую информацию. В виде кодов хранятся и изображения. Если посмотреть на рисунок с помощью увеличительного стекла, то видно, что он состоит из точек — это так называемый растр. Координаты каждой точки можно запомнить в виде чисел. Цвет каждой точки тоже можно запомнить в виде числа. Эти числа могут храниться в памяти компьютера и передаваться на любые расстояния. По ним компьютерные программы способны изобразить рисунок на экране или напечатать его на принтере. Изображение можно сделать больше или меньше, темнее или светлее, его можно повернуть, наклонить, растянуть. Мы говорим о том, что на компьютере обрабатывается изображение, но на самом деле компьютерные программы изменяют числа, которыми отдельные точки изображения представлены в памяти компьютера.

                          Хранение цифровой информации. Бит

                          Вы уже знаете, что компьютеры предпочитают работать с цифровой информацией, а не с аналоговой. Так происходит потому, что цифровую информацию очень удобно кодировать, а значит, ее удобно хранить и обрабатывать.

                          Спрашивается, а до каких же пор можно делить информацию? Буква — это самая маленькая часть информации? Оказывается, нет. Существует много различных букв, и, для того чтобы компьютер мог различать буквы, их тоже надо кодировать. В телеграфной азбуке, например, буквы кодирую г с помощью точек и тире:

                          Точки и тире — это действительно самая малая часть информации, но в информатике кодом телеграфной азбуки не пользуются. Вместо точек и тире применяют нули и единицы — такой код называется двоичным. По-английски двоичный знак звучит как binary digit Сокращенно получается bit (бит).

                          Бит — это наименьшая единица информации, которая выражает логическое значение. Да или Нет и обозначается двоичным числом 1 или 0.

                          Если какая-то информация представлена в цифровом виде, то компьютер легко превращает числа, которыми она закодирована, в последовательности нулей и единиц, а дальше уже работает с ними. Вы тоже можете преобразовать любое число в двоичную форму. Делается это следующим образом.

                          1. Берем, например, число 29. Поскольку это число нечетное, отнимаем от него единицу, записываем ее отдельно, а число делим пополам. Получилось 14.

                          3. Число 7 — опять нечетное. Отнимаем от него единицу, записываем ее отдельно и делим число пополам. Получается 3.

                          4. Число 3 — нечетное. Отнимаем единицу, записываем ее отдельно, и результат делим пополам — получаем 1.

                          5. Последнюю единицу уже не делим, а просто записываем слева от полученного результата.

                          6. Смотрим на результат. У нас получилось двоичное число 11101 — это и есть двоичный код числа 29.

                          Как видите, преобразовать число в двоичный код совсем не трудно. Отнять единичку и поделить число пополам может каждый, хотя приятной эту работу не назовешь. Для человека эта работа очень утомительна. Зато компьютер, который выполняет сотни миллионов операций в секунду, преобразовывает числа в двоичный код так быстро, что это совершенно не заметно со стороны.

                          Когда какая-то операция выполняется незаметно, говорят, что она выполняется прозрачно. Мы думаем, что компьютер работает с текстами, графикой, музыкой и видео, а на самом деле он работает с нулями и единицами, но для нас эта работа прозрачна, мы ее не замечаем и можем о ней не думать.

                          От битов к байтам

                          Бит — очень удобная единица для хранения информации в компьютере, но не очень удобная для обработки информации. Если мы покупаем в магазине хлеб, то продавец может выдать нам каждый батон отдельно, упаковав его в полиэтиленовый пакет. Но если мы покупаем орехи, разве он станет упаковывать отдельно каждый орех?

                          Бит — очень маленькая единица информации. Работать с каждым битом отдельно, конечно, можно, но это малопроизводительно. Обработкой информации в компьютере занимается специальная микросхема, которая называется процессор. Эта микросхема устроена так, что может обрабатывать группу битов одновременно (параллельно). В начале 70-х годов, еще до появления персональных компьютеров, были карманные электронные калькуляторы, в которых процессор мог одновременно работать с четырьмя битами. Такие процессоры называли четырехразрядными.

                          Один из первых персональных компьютеров (Altair, 1974 г.) имел восьмиразрядный процессор, то есть он мог параллельно обрабатывать восемь битов информации. Это в восемь раз быстрее, чем работать с каждым битом отдельно, поэтому в вычислительной технике появилась новая единица измерения информации — байт. Байт — это группа из восьми битов.

                          Мы знаем, что один бит может хранить в себе один двоичный знак — 0 или 1. Это наименьшая единица представления информации — простой ответ на вопрос Да или Нет. А что может хранить байт?

                          На первый взгляд кажется, что раз в байте восемь битов, то и информации он может хранить в восемь раз больше, чем один бит, но это не так. Дело в том, что в байте важно не только, включен бит или выключен, но и то, в каком месте стоят включенные биты. Байты 0000 0001, 0000 1000 и 1000 0000 — не одинаковые, а разные.

                          Это должно быть понятно, если вспомнить, что числа 723, 732, 273, 237, 372 327 различны, хоть и записываются одинаковыми цифрами. Значения чисел зависят не только от того, какие цифры в них входят, но и от того в каких позициях эти цифры стоят.

                          Если учесть что важны не только нули и единицы, но и позиции, в которых они стоят, то с помощью одного байта можно выразить 256 различных единиц информации (от 0 до 255).

                          0000 0001 = 1

                          Всегда ли байты состояли из восьми битов? Нет, не всегда. Еще в 60-е годы, когда не было персональных компьютеров и все вычисления проводились на больших электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), байты могли быть какими угодно. Наиболее широко были распространены ЭВМ, у которых байт состоял из шести битов, но были и такие, у которых он состоял из четырех и даже из семи битов.

                          Восьмибитный байт появился достаточно поздно (в начале семидесятых годов), но быстро завоевал популярность. С тех пор понятие о байте, как о группе из восьми битов, является общепризнанным.

                          Кодирование текстовой информации байтами

                          Одним битом можно закодировать два значения: Да или Нет (1 или 0).

                          Двумя битами можно закодировать уже четыре значения: 00, 01, 10, 11.

                          Тремя битами кодируются 8 разных значений.

                          Добавление одного бита удваивает количество значений, которое можно закодировать. При восьми битах уже можно закодировать 256 разных значений. Нетрудно догадаться, что если бы в байте было 9 битов, то одним байтом можно было бы закодировать 512 разных значений, а если бы в нем было 10 битов, то 1024 и т. д.

                          Читайте также: