Для представления чисел в ЭВМ обычно используют битовые наборы —

Последовательности нулей и единиц фиксированной длины. Организовать обработку

Наборов фиксированной длины технически легче, чем наборов переменной длины.

Позиция в битовом наборе называется разрядом. В ЭВМ разрядом называют также

Часть регистра (или ячейки памяти), хранящую один бит.

Целые числа без знака

Как определить, какое целое число представляет тот или иной битовый набор?

Возможны разные способы. Такой способ

позволяет представить всего k различных целых чисел от 0 до k –1, где k — длина

Набора. Очевидно, что этот способ неэкономный — одному и тому же числу могут

Соответствовать несколько различных наборов. Количество всевозможных битовых

наборов длины k равно 2 k, поэтому выгоднее различным наборам поставить в

соответствие различные числа. Это позволит представить 2 k различных чисел. Обычно

рассматривают диапазон целых чисел [ N, N +2 k). При N =0 имеем представление

беззнаковых (неотрицательных) чисел от 0 до 2 k –1.Целые числа со знакомДля представления знаковых целых чисел используются три способа:1) прямой код;2) обратный код;

3) дополнительный код.

№5 Качественные и количественные характеристики информации. Свойства информации (новизна, актуальность, достоверность и др.). Единицы измерения количества информацииКоличественные и качественные характеристики информацииВ процессе отражения между состояниями взаимодействующих объектов возникает определенная связь. Некоторое количество информации можно рассматривать с трех основных точек зрения: споведенческой точки зрения создание порции информации осуществляется по некоторой причине, а получение этой информации может привести к некоторому результату (наблюдаемому действию или мыслительной операции);с математико-лингвистической точки зрения порция информации может быть описана путем соотнесения ее с другой информацией, указания ее смысла и структуры;с физико-технической точки зрения рассматриваются физические аспекты проявления информации - ее материальный носитель, разрешающая способность и точность, с которыми она фиксирует, количество информации, которое производится, передается или принимается и т.д.Возможен ряд подходов к оценке качества информации. Наиболее существенными из них являются статистический, семантический и прагматический. Наибольшее развитие получил первый подход. Статистический подход представлен в обширном разделе кибернетики - теории информации, которая занимается математическим описанием и оценкой методов передачи, хранения, извлечения и классификации информации. В статистической теории особое внимание обращается на распределение вероятности появления отдельных событий и построение на его основе обобщенных характеристик, позволяющих оценить количество информации в одном событии либо в их совокупности. Семантический подход базируется на смысловом содержании информации. Термин «семантика» исторически применялся в металогике и семиотике. В металогике под семантикой понимают изучение связей между знакосочетаниями, входящими в состав какого-либо формализованного языка, и их интерпретациями (истолкованиями) в терминах той системы понятий и представлений, формализацией которой служит данный язык. Прагматический подход к информации базируется на анализе ее ценности, с точки зрения потребителя. Например, информация, имеющая несомненную ценность для биолога, будет иметь ценность, близкую к нулевой, для программиста. Он имеет особое значение при использовании информации для управления, поскольку ее количество тесно связано с эффективностью управления в системе.

Свойства информации:

Достоверность 2. Полнота – 3. Актуальность – 4. Ценность 5. Понятность – 6. Объективность

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. 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.

№6 Представление и кодирование информации с помощью знаковых систем. Кодирование информации. Способы кодирования. Принципы кодирования информации и формы ее представления в ЭВМ. Представление информации может осуществляться с помощью знаковых систем. Каждая знаковая система строится на основе определенного^алфавита и правил выполнения операций над знаками. Знаковыми системами являются естественные языки (русский, английский и т. д.), формальные языки (языки программирования, системы счисления и т. д.), биологические алфавиты (состояния нейрона в нервной системе, нуклеотиды, хранящие генетическую информацию в молекуле ДНК) и др. Знаки могут иметь различную физическую природу. Например, для письма используются знаки, представляющие собой изображения на бумаге или других носителях; в устной речи в качестве знаков выступают различные звуки (фонемы), а при обработке текста на компьютере знаки представляются в форме последовательностей электрических импульсов (компьютерных кодов).
Кодирование, т. е. перевод информации из одной знаковой системы в другую, производится с помощью таблиц соответствия знаковых систем, которые устанавливают взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков двух различных знаковых систем. Пример такой таблицы — таблица кодов ASCII (американский стандартный код обмена информацией), устанавливающая соответствие между интернациональными знаками алфавита и их числовыми компьютерными кодами.
При хранении и передаче информации с помощью технических устройств целесообразно отвлечься от содержания информации и рассматривать ее как последовательность знаков (букв, цифр, кодов цвета точек изображения и т. д.).
Исходя из вероятностного подхода к определению количества информации, набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные состояния (события).
Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, по формуле можно рассчитать, какое количество информации несет каждый символ:
где N — количество знаков в алфавите, I — количество информации.
Информационная емкость знаков зависит от их числа в алфавите (мощности алфавита): чем больше их число, тем большее количество информации несет один знак.
Так, информационная емкость буквы в русском алфавите, если не использовать букву «ё», составляет:
32=2^i т.е i=5 бит

Система кодирования применяется для замены названия объекта на условное обозначение (код) в целях обеспечения удобной и более эффективной обработки информации.

Система кодирования – совокупность правил кодового обозначения объектов.

Процедура присвоения объекту кодового значения называется кодированием.

Способы кодирования информации: символьный, лингвистический, табличный, графический.

№7 Информация. Вероятностный подход к измерению количества информации.

Термин информация происходит от лат. informatio, что означает разъяснение, осведомление, изложение.

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

Наряду с информацией в информатике часто используется понятие данные. Отличие информации от данных: данные только хранятся. Если появляется возможность использовать эти данные для уменьшения неопределенности о чем-либо, данные превращаются в информацию.

Характерными чертами информации являются следующие:

1) это наиболее важный ресурс современного производства: он снижает потребность в земле, труде, капитале, уменьшает расход сырья и энергии. Так, например, обладая умением архивировать свои файлы (т.е. имея такую информацию), можно не тратиться на покупку новых дискет;

2) информация вызывает к жизни новые производства. Например, изобретение лазерного луча явилось причиной возникновения и развития производства лазерных (оптических) дисков;

3) информация является товаром, причем продавец информации ее не теряет после продажи. Так, если студент сообщит своему товарищу сведения о расписании занятий в течение семестра, он эти данные не потеряет для себя;

4) информация придает дополнительную ценность другим ресурсам, в частности, трудовым. Действительно, работник с высшим образованием ценится больше, чем со средним.

Как следует из определения, с информацией всегда связывают три понятия:

· источник информации – тот элемент окружающего мира (объект, процесс, явление, событие), сведения о котором являются объектом преобразования. Так, источником информации, которую в данный момент получает читатель настоящего учебного пособия, является информатика как сфера человеческой деятельности;

· потребитель информации – тот элемент окружающего мира, который использует информацию (для выработки поведения, для принятия решения, для управления или для обучения). Потребитель настоящей информации – сам читатель;

· сигнал – материальный носитель, который фиксирует информацию для переноса ее от источника к потребителю. В данном случае сигнал носит электронный характер. Если же студент возьмет данное пособие в библиотеке, то та же информация будет иметь бумажный носитель. Будучи прочитанной и запомненной студентом, информация приобретет еще один носитель – биологический, когда она “записывается” в память обучаемого.

Подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики.
Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем на ровную поверхность. С равной вероятностью произойдет одно из двух возможных событий — монета окажется в одном из двух положений: «орел» или «решка».
Перед броском существует неопределенность наших знаний (возможны два события), и как упадет монета — предсказать невозможно. После броска наступает полная определенность, так как мы видим, что монета в данный момент находится в определенном положении (например, «орел»). Это приводит к уменьшению неопределенности наших знаний в два раза, поскольку из двух возможных равновероятных событий

№8

Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Алфавитный подход является объективным, т.е. он не зависит от субъекта (человека), воспринима­ющего текст.

Множество символов, используемых при записи текста, на­зывается алфавитом. Полное количество символов в алфавите называется мощностью (размером) алфавита.

Если допустить, что все символы алфавита встречаются в тексте с одинаковой частотой (равновероятно), то 2ⁱ =N