Единицы измерения информации

Рекомендую вам видеолекции "Измерение информации":

Измерение информации

В повседневной жизни мы используем десятеричную систему счисления, которая использует 10 цифр: (0, 1, 2,…,9).

Систему счисления, которая использует два числа, называют двоичной или бинарной системой счисления.

В компьютере используется только бинарная система счисления, и любая информация в компьютере кодируется двумя символами: 0 и 1.

Электронный сигнал 0 или 1 называют битом (от binary digit - bit).

Бит — это наименьшая единица измерения информации.

Технически, в компьютере самое маленькое объединение битов равно 8.

Эту группу из 8 битов называют байтом (byte).

8 бит =1 B (байт)
1024 байт =1 KB (килобайт)
1024 килобайт =1 MB (мегабайт)
1024 мегабайт =1 GB (гигабайт)
1024 гигабайт =1 TB (терабайт)
1024 терабайт =1 PB (петабайт)

Скорость передачи информации измеряют в битах, килобайтах или мегабайтах, например, в модеме она может быть 56Kb/s, а в локальной сети — 10 или 100Mb/s.
три бита создают 8 разных кодов: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, и 111.

1 бит — наименьшая единица измерения информации

В килобайтах, мегабайтах и гигабайтах измеряют объём памяти, например, объём внешней памяти — 512 (MB).

1 кбит =1000 бит.

Создание кода

Одним битом можно кодировать два состояния: 0 и 1 (да и нет, чёрный и белый). При увеличении количества битов на один получится в два раза больше кодов.

Пример:

Два бита создают 4 разных кода: 00, 01, 10 и 11;

Код — это группа обозначений, которую можно использовать для отображения информации.

Процесс преобразования сообщения в комбинацию символов в соответствии с кодом называется кодированием.

Примеры кодирования информации:
- для отображения звуков русского алфавита используют буквы (АБВГДЕЁЖ…ЭЮЯ);
- для отображения чисел используют цифры (0123456789);
- звуки записывают нотами и другими символами.

- слепые использую шрифт Брайля, где буква состоит из шести элементов: дырочек и бугорков:

  

Надо учитывать, что, не зная принципы кодирования информации, один и тот же код можно понять по-разному, например, число 300522005 можно посчитать за число, номер телефона или за количество населения. 

Кодирование информации в компьютере

В компьютере кодируют введённую информацию: текст, изображения и звуки. В закодированном виде компьютер обрабатывает, хранит и пересылает информацию. Чтобы вывести информацию из компьютера в понятной для человека форме, её надо декодировать.

В компьютере для кодирования любой информации используются только два символа: 0 и 1, так как компьютерной технике проще реализовывать два состояния:
0 — сигнала нет (нету напряжения или не течёт ток);
1 — сигнал есть (есть напряжение или течёт ток).

  

При кодировании текста каждому символу присваивается какое-то значение, например, порядковый номер.

Первый популярный компьютерный стандарт кодирования текста имеет название ASCII (American Standart Code for Information Interchange), в котором для кодирования каждого символа используются 7 бит.

7-ю битами можно закодировать 128 символов: большие и маленькие латинские буквы, цифры, знаки препинания, а так же специальные символы, например, «§».

  

Стандарту создавали разные варианты, дополняя код до 8 бит (256 символов), чтобы можно было кодировать национальные символы, например, латышскую букву ā.

  

Но 256 символов не хватило, чтобы кодировать все символы разных алфавитов, поэтому создали новые стандарты. Один из самых популярных в наше время, это UNICODE. В котором каждый символ кодируют 2-мя байтами, получается в итоге 62536 разных кодов.

Кодирование графических данных

Почти все созданные и обработанные изображения, хранящиеся в компьютере, можно поделить на две группы:
- растровая графика;
- векторная графика.

Растровая графика

Любое изображение созданное в растровой графике состоит их цветных точек. Эти точки называют пикселями(pixel). На рисунке можно видеть пример, где увеличена линия.

Код пикселя содержит информацию о его цвете. Например, два цвета (чёрный — 0, белый — 1) на предыдущей картинке:

Для кодирования нецветных изображений обычно используют 256 оттенков серого, начиная от белого, заканчивая чёрным. Для кодирования всех цветов надо 8 битов (1 байт).

Для кодирования цветных изображений обычно используют три цвета: красный, зелёный и синий. Цветной тон получается при смешивании этих трёх цветов.

Если каждый из трёх цветов кодировать в 256 тонов, тогда получается больше 16.5 миллионов разных цветовых тонов. Для данного рода кодирования надо 3⋅8=24 бита или 3 байта.

Для кодирования изображений можно использовать и меньшее количество битов, но тогда будет меньше цветовых тонов, и из-за этого качество изображения понизится.

Размер изображения можно посчитать, умножив его ширину на длину в пикселях. Например, изображение размером 200⋅100 пикселей, занимает 60000 байт.

Кодирование звуков

Звуки появляются из-за колебаний воздуха. У звука есть две величины:
- амплитуда колебания, которая указывает на громкость звука;
- частота колебания, которая указывает на тональность звука.

Звук можно переделать в электрический сигнал, например, микрофоном.
Звук кодируют, после точного интервала времени измеряя размер сигнала и присваивая ему бинарную величину. Чем чаще проводятся эти измерения, тем лучше качество звука.

Пример:

На одном компакт диске, с объемом 700 Мб, может вместиться 80 минут звука CD качества.

Кодирование видео

Фильм состоит из кадров, которые быстро меняются. Кодированный фильм содержит информацию о размере кадра, используемых цветах, и количество кадров в секунду (обычно 30), как и способ записи звука — каждому кадру отдельно или всему фильму сразу.

Двоичная система счисления

Результаты практической работы "Перевод чисел в двоичную систему":

Фамилия, имя	Оценка
Акулова Анастасія
Бережний Кирило	11
Бондар Арсеній	7
Ватулін Антон
Власенко Давид
Гарагуля Анастасія	8
Головіна Анна	9
Гончаренко Дмитро
Губарєва Анастасія
Гуртовенко Катерина	9
Дрей Євгенія	9
Заїченко Олександр	8
Ішутова Валерія	10
Іщенко Марина
Кияниця Софія	6
Красовська Анна	11
Кремень Ярослав
Кучеренко Кирило
Кушнір Анастасія	10
Левицький Владислав	11
Мальцев Максим	8
Маньковська Анна Софія	11
Марущак Даниїл	9
Нелєпова Тетяна	11
Пономаренко Марина	10
Приступа Мар’яна
Рудяк Анна
Сайко Катерина	11
Сандулова Поліна	10
Смирнов Кирило	4
Троценко Данило	7
Усова Марія
Чергінець Юлія	11
Янін Володимир
Аноним 1	8
Аноним 2	11

Откройте рисунок "Алгоритм перевода чисел из десятичной системы в двоичную"

Алгоритм 1 группы:

Алгоритм 2 группы:

Подробнее познакомиться с двоичной системой и переводом чисел из десятичной системы в двоичную вы можете в видео:

Система счисления – это принятый способ записи чисел и сопоставления этим записям реальных значений. Все системы счисления можно разделить на два класса:

·         позиционные – количественное значение каждой цифры зависит от ее место положения (позиции) в числе;

·         непозиционные – цифры не меняют своего количественного значения при изменении их положения в числе.

Для записи чисел в различных системах счисления используется определенное количество знаков или цифр. Число таких знаков в позиционной системе счисления называется основанием системы счисления.

Основание	Название системы счисления	Знаки
2	Двоичная	0, 1
3	Троичная	0, 1, 2
4	Четверичная	0, 1, 2, 3
5	Пятиричная	0, 1, 2, 3, 4
8	Восьмиричная	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
10	Десятичная	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
12	Двенадцатиричная	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В
16	Шестнадцатиричная	0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А, В, C, D, E, F

Каждое число в позиционной системе счисления можно представить в виде суммы произведений коэффициентов на степени основания системы счисления.

Например:

(степени расставляем над целой частью числа слева направо, начиная с «0»)

Двоичная система счисления имеет особую значимость в информатике. Это определяется тем, что внутреннее представление любой информации в компьютере является двоичным, т. е. описываемым наборами только из двух знаков (0, 1).

Рассмотрим алгоритмы перевода числа из десятичной системы счисления в двоичную и наоборот:

Проверяйте себя!

• четные числа в двоичной форме всегда заканчиваются на 0, а нечетные - на 1;

• двоичное число не может начинаться с нуля.

Кодирование сообщений

Результаты теста:

Фамилия, имя	Оценка
Сандулова Поліна	7
Гончаренко Кучеренко	9
Гарагуля Настя	8
приступа марьяна и дрей евгения	8
Кушир Настя и Гуртовенко Катя	9
Заиченко Александр, Ватулин Антон	9
Бондар Арсений , Кремень Ярослав	6
Левицький Владислав	10
Бережний Кирилл Марущак Даниїл	10
Смир	9
Головина Анна и Акулова Анастасия	10
David Krasavcheck	8
Троценко Данило та Мальцев Максим	10
Чергинец, Красовская	8
Іщенко Марина. Пономаренко Марина	11
Губарева Настя Сайко Катя	8
Маньковская,Нелепова	8

Передаваемая информация может поступать от источника к приёмнику с помощью условных знаков

Это могут быть сигналы самой различной физической природы: тепловые, звуковые, электрические, световые.Это могут быть сигналы в виде жестов, которые мы иногда используем в общении, это наши движения и слова.

Однако, для того, чтобы произошла передача информации, приемник информации должен не только получить сигнал, но и расшифровать его.

Чтобы люди понимали одинаково значение того или иного знака, нужно заранее договариваться, проще, говоря требуется разработка кода.

Код – это система условных знаков для представления информации.

Кодирование – процесс представления информации с помощью кода.

В памяти компьютера информация представлена в виде двоичного кода, т.е. в виде цепочки, состоящей из нулей и единиц. Так, каждому символу на клавиатуре соответствует уникальная цепочка из 8 нулей и единиц. Двоичный код является универсальным средством кодирования информации. С помощью кода из 0 и 1 можно закодировать разные виды информации: текстовую, графическую, звуковую.

Система счисления – способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Непозиционная система счисления – система счисления, в которой вклад каждой цифры в величину числа не зависит от ее положения в записи числа.

Римская система счисления - непозиционная

Позиционные системы счисления – системы счисления, в которых каждой цифре соответствует величина, зависящая от ее положения в последовательности цифр, изображающей число.

Совокупность различных цифр, используемых в позиционной системе счисления, для записи чисел, называется алфавитом системы счисления.

Основание позиционной системы счисления – количество используемых цифр.

Единицы измерения информации

Бит – наименьшая единица представления информации.

Байт – наименьшая единица обработки и передачи информации.

Один байт равен восьми битам, так как именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=2⁸).

Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:

·         1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт

·         1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт

·         1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт

·         1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт

·         1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт

Примеры объемов информации

Страница книги	2,5 Кбайт
Учебник	0,5 Мбайт
Газета	150 Кбайт
Черно-белый кадр	300 Кбайт
Цветной кадр из 3 цветов	1 Мбайт
1,5 часовой цветной фильм	135 Гбайт