Информация и её свойства. Единицы измерения информации в компьютерных системах обработки данных.

Информация и её свойства. Единицы измерения информации в компьютерных системах обработки данных.

Информация — сведения, воспринимаемые человеком или специальными устройствами как отражение фактов материального или духовного мира в процессе коммуникации.

Свойства информации (с точки зрения бытового подхода к определению информации):

* релевантность -- способность информации соот-ветствовать нуждам (запросам) потребителя;

* полнота -- свойство информации исчерпывающе (для данного потребителя) характеризовать отображае-мый объект или процесс;

* своевременность -- способность информации со-ответствовать нуждам потребителя в нужный момент времени;

* достоверность -- свойство информации не иметь скрытых ошибок. Достоверная информация со време-нем может стать недостоверной, если устареет и пере-станет отражать истинное положение дел;

* доступность -- свойство информации, характе-ризующее возможность ее получения данным потре-бителем;

* защищенность -- свойство, характеризующее не-возможность несанкционированного использования или изменения информации;

* эргономичность -- свойство, характеризующее удоб-ство формы или объема информации с точки зрения данного потребителя.

1 бит -- минимальная единица измерения информа-ции, при вероятностном подходе к измерению информа-ции, принятом в теории информации, это количество ин-формации, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза.

Связь между единицами измерения информации: ** 1 байт = 8 бит,

* 1 Кб (килобайт) = 2ю (1024) байт = 213 бит;

* 1 Мб (мегабайт) = 210 (1024) Кб = = 2го (1048576) байт = 223 бит;

* 1 Гб (гигабайт) = 210Мб = 220 Кб = 230 байт =

= 233 бит;

* 1 Тб (терабайт) = 210 Гб = 220Мб = 230 Кб = = 240 байт = 243 бит.

Определение информатики. Понятие и классификация информационных технологий. Информационные технологии в профессиональной деятельности.

Информатика – это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействием со средой применения.

Профессиональная деятельность человека находится в тесной взаимосвязи с программными продуктами и информационными технологиями, так как именно они делают работу специалиста комфортной, быстрой и максимально эффективной. Сегодня каждая профессиональная деятельность осуществляется на базе программно-технической среды. Чем современнее используются информационные технологии в профессиональной деятельности, тем эффективнее и производительнее трудовой процесс.

Программные продукты и информационные технологии позволяют обеспечить надежную и безопасную работу, как для компьютерной техники, так и для информационной системы работника. Они позволяют осуществлять качественно и оперативно обработку, сортировку и хранение необходимой информации и данных трудовой деятельности, способствуют облегчению выполняемых функций работника путем автоматизации определенных трудовых процессов. Сегодня автоматизированной является деятельность экономистов, менеджеров, бухгалтеров, агентов и других специалистов. С каждым днем увеличивается число автоматизированных рабочих мест, так как автоматизированные процессы позволяют осуществлять профессиональную деятельность более точно, четко и быстро.

Современные автоматизированные рабочие места позволяют не только обрабатывать и хранить данные, а и выполняют ряд дополнительных вспомогательных профессиональных функций, которые образуют определенный сервис. Данные сервис обслуживает базы данных и выполняет автоматизировано копирование, восстановление, архивирование, импорт/экспорт данных, работы, которые непосредственно связаны с профессиональной деятельностью, такие как подготовка корреспонденции с помощью текстового редактора, создание электронных бах данных и таблиц, отправка почты по электронных каналах.

С целью повышения эффективности трудового процесса каждого работника используются средства оперативной конфигурации.

Технология – совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материалов или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства.

Информационная технология (ИТ) – совокупность технических и программных средств, а также приемов работы, с помощью которых мы выполняем разнообразные операции по обработке информации во всех сферах нашей жизни и деятельности

В ИТ сырьем и конечным продуктом является информация

Классификация ИТ по назначению и характеру использования:

Обеспечивающие ИТ – это технологии обработки информации, которые могут использоваться в различных предметных областях (технологии текстовой обработки информации, технологии защиты информации, сетевые технологи и т.д.)

Функциональные ИТ – это ИТ, реализующие типовые процедуры обработки информации в определенной предметной области (технологии бухгалтерского учета, технологии автоматизированного проектирования, технологии дистанционного образования, технологии поиска и систематизации правовой информации в справочных правовых системах и т.д.).

Классификация ИТ по виду пользовательского интерфейса:

Пакетные ИТ. Здесь процесс обработки информации происходит без участия человека, который лишь готовит исходные данные (например, технология составления различных видов финансовой отчетности).

Диалоговые ИТ предоставляют пользователю возможность анализировать промежуточные результаты и определять ход дальнейшей обработки информации.

Сетевые ИТ предоставляют пользователю доступ к территориально распределенным информационным и вычислительным ресурсам с помощью специальных телекоммуникационных средств.

Классификация ИТ по классу решаемых задач:

ИТ обработки данных;

ИТ управления;

ИТ автоматизации офисной работы;

ИТ поддержки принятия решений;

ИТ экспертной деятельности.

Понятие кодирования. Системы счисления, форматы числовых данных, реализация вычислительных процедур.

Введение

Системой счисления называют систему приемов и правил, позволяющих устанавливать взаимно-однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде совокупности конечного числа символов. Множество символов, используемых для такого представления, называют цифрами.

В зависимости от способа изображения чисел с помощью цифр системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.

В непозиционных системах любое число определяется как некоторая функция от численных значений совокупности цифр, представляющих это число.

Цифры в непозиционных системах счисления соответствуют некоторым фиксированным числам. Пример непозиционной системы - рассмотренная ранее римская система счисления.

Дpевние египтяне пpименяли систему счисления, состоящую из набоpа символов, изобpажавшихpаспpостpаненныепpедметы быта. Совокупность этих символов обозначала число. Расположение их в числе не имело значения, отсюда и появилось название.

Исторически первыми системами счисления были именно непозиционные системы. Одним из основных недостатков является трудность записи больших чисел. Запись больших чисел в таких системах либо очень громоздка, либо алфавит системы чрезвычайно велик.

В вычислительной технике непозиционные системы не применяются.

Систему счисления называют позиционной, если одна и та же цифра может принимать различные численные значения в зависимости от номера разряда этой цифры в совокупности цифр, представляющих заданное число. Пример такой системы - арабская десятичная система счисления.

Количества и количественные составляющие, существующие реально могут отображаться различными способами. В общем случае в позиционной системе счисления число N может быть представлено как:

, где:

- основание системы счисления (целое положительное число, равное числу цифр в данной системе);

- любые цифры из интервала от нуля до.

Основание позиционной системы счисления определяет ее название. В вычислительной технике применяются двоичная, восьмеричная, десятичная и шестнадцатеричная системы. В дальнейшем, чтобы явно указать используемую систему счисления, будем заключать число в скобки и в нижнем индексе указывать основание системы счисления.

В настоящее время позиционные системы счисления более широко распространены, чем непозиционные. Это объясняется тем, что они позволяют записывать большие числа с помощью сравнительно небольшого числа знаков. Еще более важное преимущество позиционных систем - это простота и легкость выполнения арифметических операций над числами, записанными в этих системах.

Вычислительные машины в принципе могут быть построены в любой системе счисления. Но столь привычная для нас десятичная система окажется крайне неудобной. Если в механических вычислительных устройствах, использующих десятичную систему, достаточно просто применить элемент со множеством состояний (колесо с десятью зубьями), то в электронных машинах надо было бы иметь 10 различных потенциалов в цепях.

Рис. 1 Бит, байт и слово

Совершенно очевидно, что двоичное число представляется последовательностью нулей и единиц - разрядов. Как и в любой позиционной системе, каждому разряду присвоен определенный вес - показатель степени основания системы. Веса первых 10 позиций представлены в таблице 1.

Таблица 1. Веса первых десяти позиций двоичной системы счисления

Позиция
Вес
Образование

В двоичной системе счисления даже сравнительно небольшие числа занимают много позиций.

Как и в десятичной системе, в двоичной системе счисления для отделения дробной части используется точка (двоичная точка). Каждая позиция слева от этой точки также имеет свой вес - вес разряда дробной части числа. Значение веса в этом случае равно основанию системы счисления (т.е. двойке), возведенному в отрицательную степень.

Получить десятичное число из двоичного чрезвычайно просто. Согласно формуле 2.3 для двоичной системы счисления получаем:

Пример. Перевод двоичного числа в десятичное

2.2 Преобразование десятичных чисел в двоичные

Метод вычитания

Из десятичного числа вычитаются наибольшая возможная степень двойки, в соответствующий разряд двоичного числа записывается единица, если разность меньше следующей степени двойки, то далее записывается нуль, а если больше записывается единица и опять производится вычитание, и так до тех пор, пока исходное число не уменьшится до нуля.

Пример. Перевод десятичного числа в двоичное методом вычитания

Метод деления

Другим методом является так называемый метод деления. Он применяется для преобразования целых чисел. Ниже приведен его алгоритм.

Разделим нацело десятичное число на двойку. Если есть остаток, запишем в младший разряд единицу, а если нет - нуль и снова разделим результат от первого деления. Повторим процедуру так до тех пор, пока окончательный результат не обнулиться.

Пример. Перевод десятичного числа в двоичное методом деления

	-74
		-37
			-18
				-9
					-4
						-2
							-1
									старший разряд
(10010101) 2= (149) 10	ответ

Метод умножения

И, наконец, метод умножения. Метод применяется для преобразования десятичных дробей (чисел меньших единицы).

Число умножается на 2, если результат 1, то в старший разряд записывается единица, если нет, то нуль. Умножаем на 2 дробную часть результата и повторяем процедуру. И так далее до получения нужной степени точности или до обнуления результата.

Пример. Перевод десятичного числа в двоичное методом умножения

Двоичное сложение

Двоичное сложение выполняется по тем же правилам, что и десятичное, с той лишь разницей, что перенос в следующий разряд производиться после того, как сумма достигнет не десяти, а двух.

Пример. Сложение двоичных чисел и

+
		- поразрядная сумма без учета переносов

 

+		- переносы
		- поразрядная сумма без учета повторных переносов

 

+		- повторные переносы
		- окончательный результат

Легко произвести проверку:

,

,

,

.

Пример. Сложение двоичных чисел и

+	110,
	10111,
	10001,		- поразрядная сумма без учета переносов

 

+	11 1,		- переносы
	10001,
	11100,		- поразрядная сумма без учета повторных переносов

 

+	1,		- повторные переносы
	11100,
	11110,		- окончательный результат

Сложение нескольких чисел вызывает некоторые трудности, так как в результате поразрядного сложения могут получится переносы, превышающие единицу.

Двоичное вычитание

Вычитание в двоичной системе выполняется аналогично вычитанию в десятичной системе счисления. При необходимости, когда в некотором разряде приходится вычитать единицу из нуля, занимается единица из следующего старшего разряда. Если в следующем разряде нуль, то заем делается в ближайшем старшем разряде, в котором стоит единица. При этом следует понимать, что занимаемая единица равна двум единицам данного разряда, т.е. вычитание выполняется по следующему правилу:

Пример. Вычитание двоичных чисел и

-	11010,
	1101,
	1101,

Конечно, математически вычитание выполнить несложно. Однако, если поступать таким образом, то к примеру в ЭВМ придется для выполнения сложения и вычитания иметь два блока: сумматор и вычитатель. Поэтому поступают следующим образом: вычитание можно представить как сложение положительного и отрицательного чисел, необходимо только подходящее представление для отрицательного числа.

Рассмотрим четырехразрядный десятичный счетчик, какие в автомобиле отсчитывают пройденный путь.

Пусть он показывает число 2, если вращать его в обратном направлении, то сначала появится 1, затем 0, после 0 появится число 9999. Сложим, к примеру, 6 с этим числом:

+

Если пренебречь единицей переноса и считать 9999 аналогом -1, то получим верный результат:.

Число 9999 называется десятичным дополнением числа 1.

Таким образом, в десятичной системе счисления отрицательные числа могут быть представлены в форме десятичного дополнения, а знак минус можно опустить.

Двоичное дополнение числа определяется как то число, которое будучи прибавлено к первоначальному числу, даст только единицу переноса в старшем разряде.

Пример. Двоичное дополнение числа

+		- число
		- двоичное дополнение
		- сумма
- единица переноса

Для получения двоичного дополнения необходимо:

получить обратный код, который образуется инвертированием каждого бита:

	- число
	- обратный код

прибавить к обратному коду единицу, образовав таким образом дополнительный код:

+		- обратный код
		- дополнительный код

Пример. Вычитание в дополнительном коде

- обратный код,

- дополнительный код.

100101₂=5₁₀ (верно).

Двоичное умножение

Умножение двух двоичных чисел выполняется так же, как и умнож ение десятичных. Сначала получаются частичные произведения и затем их суммируют с учетом веса соответствующего разряда множителя.

Отличительной особенностью умножения в двоичной системе счисления является его простота, обусловленная простотой таблицы умножения. В соответствии с ней, каждое частичное произведение или равно нулю, если в соответствующем разряде множителя стоит нуль, или равно множимому, сдвинутому на соответствующее число разрядов, если в соответствующем разряде множителя стоит единица. Таким образом, операция умножения в двоичной системе сводится к операциям сдвига и сложения.

Умножение производится, начиная с младшего или старшего разряда множителя, что и определяет направление сдвига. Если сомножители имеют дробные части, то положение запятой в произведении определяется по тем же правилам, что и для десятичных чисел.

Пример: Умножение двоичных чисел и

Двоичное деление

Деление чисел в двоичной системе производится аналогично делению десятичных чисел. Рассмотрим деление двух целых чисел, так как делимое и делитель всегда могут быть приведены к такому виду путем перениесения запятой в делимом и делителе на одиноаковое число разрядов и дописывания необходимых нулей. Деление начинается с того, что от делимого слева отделяется минимальная группа разрядов, которая, рассматриваемая как число, превышает или равна делителю. Дальнейшие действия выполняются по обычным правилам, причем последняя целая цифра частного получается тогда, когда все цифры делимого исчерпаны.

Пример. Деление двоичных чисел

1) 18: 2			2) 14: 4
	1001= (9) 10			11,1= (3,5) 10

Таким образом, выполнение арифметических операций в двоичной системе счисления достаточно просто. Особенно просто выполнять операции сложения, вычитания и умножения. Благодоря этому, применение двоичной системы в вычислительных машинах позволяет упростить схемы устройств, в которых осуществляются операции над числами.

Кодирование информации

Код - это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

Кодирование информации - это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Двоичное кодирование - один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - AmericanStandardCodeforInformationInterchange - американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (pictureelement - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

Заключение

Наиболее удобной для построения ЭВМ оказалась двоичная система счисления, т.е. система счисления, в которой используются только две цифры: 0 и 1, т.к с технической точки зрения создать устройство с двумя состояниями проще, также упрощается различение этих состояний.

Для представления этих состояний в цифровых системах достаточно иметь электронные схемы, которые могут принимать два состояния, четко различающиеся значением какой-либо электрической величины - потенциала или тока. Одному из значений этой величины соответствует цифра 0, другому - 1. Относительная простота создания электронных схем с двумя электрическими состояниями и привела к тому, что двоичное представление чисел доминирует в современной цифровой технике. При этом 0 обычно представляется низким уровнем потенциала, а 1 - высоким уровнем. Такой способ представления называется положительной логикой.

Кодирование информации - это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (звуки, изображения, показания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью компьютерных программ можно преобразовывать полученную информацию, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

Аналогично на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми.

Задание. Вариант 3

Ведомость расхода продуктов за январь месяц 2010 г.
№ п/п	Наименование продукта	Цена	Расход по норме	Расход фактический	Сумма отклонений (гр.7-гр.5)
			Кол-во упаковок	Сумма гр.3*гр.4	Кол-во	Сумма гр.3*гр.6	Плюс +	Минус -
	Картофель
	Яйца	36,5
	Огурцы
	Помидоры
	Колбаса
ИТОГО:

 

Ведомость расхода продуктов за январь месяц 2010 г.
№	Наименование продукта	Цена	Расход по норме	Расход фактический	Сумма отклонений (гр.7-гр.5)
			Кол-во упаковок	Сумма гр.3*гр.4	Кол-во	Сумма гр.3*гр.6	+	-
	Картофель			=C5*D5		=C5*F5	=ЕСЛИ (E5>G5; E5-G5; 0)	=ЕСЛИ (E5<G5; G5-E5; 0)
	Яйца	36,5		=C6*D6		=C6*F6	=ЕСЛИ (E6>G6; E6-G6; 0)	=ЕСЛИ (E6<G6; G6-E6; 0)
	Огурцы			=C7*D7		=C7*F7	=ЕСЛИ (E7>G7; E7-G7; 0)	=ЕСЛИ (E7<G7; G7-E7; 0)
	Помидоры			=C8*D8		=C8*F8	=ЕСЛИ (E8>G8; E8-G8; 0)	=ЕСЛИ (E8<G8; G8-E8; 0)
	Колбаса			=C9*D9		=C9*F9	=ЕСЛИ (E9>G9; E9-G9; 0)	=ЕСЛИ (E9<G9; G9-E9; 0)
ИТОГО:	=СУММ (E5:E9)		=СУММ (G5:G9)	=СУММ (H5:H9)	=СУММ (I5:I9)

 

№ п/п	Наименование продукта	Цена	Расход по норме	Расход фактический	Сумма отклонений (гр.7-гр.5)
			Кол-во упаковок	Сумма гр.3*гр.4	Кол-во	Сумма гр.3*гр.6	Плюс +	Минус -
	Картофель
	Яйца	36,5
	Огурцы
	Помидоры
	Колбаса
ИТОГО:

 

 

Логические операции

1. Инверсия (отрицание). Это отрицание любого высказывания, простым языком — «неверно» или «не», а в программировании это «Not». Обозначается как
Таблица истинности для этой операции:

А B= не «А»
0 1
1 0

2. Операция КОНЪЮНКЦИЯ (логическое умножение). Конъюнкция — это составное высказывание, являющееся только тогда истинным, когда являются истинными простые высказывания, образующие это высказывание. На естественном языке обозначается союзом «и», в программировании как «And», а в записи логических функций это: & Можно записать одно и то же выражение по-разному, все варианты можно использовать в логических операциях:

Таблица истинности для конъюнкции:

А B А& B
00 0
01 0
10 0
11 1

Например: Перемножить логически два числа в двоичной системе счисления.

3. Операция ДИЗЪЮНКЦИЯ (логическое сложение). Дизъюнкция — это составное высказывание, являющееся только тогда истинным, когда хотя бы одно из образующих его высказываний является истинным.На естественном языке обозначается союзом «или», в программировании как «Or», а в записи логических функций как: V Также варианты записи:

Таблица истинности для дизъюнкции:

А B А v B
00 0
01 1
10 1
11 1

Пример: Теперь сложить логически два числа побитно.

4. Операция ИМПЛИКАЦИЯ (логическое следование). Импликация — это составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда первое высказывание истинно, а второе высказывание ложно. Естественным языком можно сказать как «если…, то …», в программировании как «if», а в записи логических функций как: ⇒. Записываем так:
...и это то же самое
Для операции импликация будет верна следующая таблица истинности:

А B А → B
00 1
01 1
10 0
11 1

Для операции импликация можно рассмотреть еще частный случай: обратная импликация, таблица истинности которой ниже:

А B А ← B
00 1
01 0
10 1
11 1

5. Операция ЭКВИВАЛЕНЦИЯ (логическая равнозначность). Эквиваленция — это составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда все простые высказывания, образующие его, одновременно истинны или одновременно ложны. Естественным языком можно сказать как «тогда и только тогда», а в записи логических функций как: ⇔. Запишем так

Для операции эквиваленция верна следующая таблица истинности:

А B А ↔ B
00 1
01 0
10 0
11 1

В конце можно привести пример, который может встретиться, например, в задании ЕГЭ:

«Для какого из указанных значений X истинно высказывание:

Варианты ответов: 1, 2, 3, 4.»

Решение в данном случае «лежит на поверхности»: действовать необходимо от обратного. Сначала, как видно из записи высказывания, идет операция отрицания, значит истинно высказывание будет тогда и только тогда, когда выраж