Інформація. Інформаційні процеси та системи

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Перейти до: навігація, пошук

Мета:

сформувати:

поняття інформації, даних, інформаційного повідомлення;

поняття про інформаційну надлишковість повідомлень;

поняття про інформатику як науку та галузь діяльності людини; пояснити:

способи подання повідомлень;

способи оцінювання кількості інформації;

розглянути:

види повідомлень;

одиниці вимірювання довжини двійкового коду: біт, байт, кілобайт, мегабайт, гігабайт, терабайт;

правила техніки безпеки в кабінеті інформатики;

навчити:

визначати довжину двійкового коду повідомлення.

Базові поняття й терміни: інформатика, інформація, повідомлення, кількість інформації.

Структура уроку

Організаційний етап. Мотивація навчальної діяльності (2-3 хв)

Оголошення теми уроку (1 хв)

Вивчення нового матеріалу (20-25 хв)

*Інформатика;

*інформація. Властивості інформації;

*характерні риси інформації;

       *повідомлення

*шум;

*кодування повідомлень;

*одиниці вимірювання інформації;

*інформаційні процеси.

Осмислення набутих знань (5-8 хв)

Практичне завдання (5-10 хв

Домашнє завдання (2 3 хв)

Підбиття підсумків уроку (2-3 хв)

Хід уроку

Організаційний етап

Ви починаєте вивчати новий предмет — інформатику. Інформатика — це широка галузь новітніх технологій, пов'язаних з інформаційною діяльністю людини. Інформатика як наука досить молода: вона сформувалась у другій половині XX століття, але вже стала необхідною складовою освіти сучасної людини. Англійський варіант назви інформатики звучить як Computer Science — комп'ютерна наука. Найвидатнішим досягненням у цій галузі було створення персональних комп'ютерів, які швидко стали невід'ємною частиною повсякденного життя. Завдяки комп'ютерам ви відкриваєте для себе не лише нові ігри та розваги, а й вікно в неосяжний світ інтернету, у світ створення комп'ютерних зображень, текстів, різноманітних математичних обчислень. Яку роль відіграють інформація, інформатика, інформаційні технології в житті сучасної людини? На це та інші питання ми спробуємо дати відповідь, вивчаючи тему «Інформація. Інформаційні процеси та системи» .

Оголошення теми уроку

Вивчення нового матеріалу

Навколишній світ складається з речовини й енергії та існує завдяки взаємним перетворенням енергії в речовину і навпаки. Наприклад, рослини одержують сонячну енергію і ростуть. Рослини стають кормом для багатьох комах, травоїдних тварин і т.д. Завдяки корму тварини можуть рухатися, тобто виробляти механічну енергію. Ви можете самі навести приклади інших ланцюжків переборення між речовиною та енергією.

Ще однією важливою складовою навколишнього світу є інформація. її не можна віднести ні до речовини, ні до енергії, однак вона є дуже вагомою для повноцінного розвитку живих організмів. Наприклад, тварини в череді обмінюються інформацією про небезпеку, комахи сповіщають одна одну про зруйнований мурашник тощо. Навіть найпростіші одноклітинні організми постійно одержують інформацію (наприклад, про температуру навколишнього середовища) і використовують її для вибору сприятливих умов свого існування. Інформація (від латинського слова іnformation - роз'яснення, виклад) -це відомості про навколишній світ і процеси, що відбуваються у ньому.

Властивості інформації:

Об'єктивність. Інформація — відображення зовнішнього світу, а він існує незалежно від нашої свідомості, знань, думок та су¬джень про нього.

Достовірність. Інформація є достовірною, якщо вона відображає істинний стан справ. На основі достовірної інформації приймаються правильні рішення.

Повнота. Інформацію можна назвати повною, якщо її достатньо для розуміння ситуації та прийняття правильного рішення.

Актуальність інформації важливість, істотність для певного часу.

Корисність. Ступінь корисності інформації залежить від потреб конкретних людей і від тих задач, які за допомогою здобутої інформації можна розв'язати.

Корисність — це практична цінність інформації для конкретної людини.

Зрозумілість. Інформація повинна бути представлена в доступному для сприйняття вигляді.

Спробуємо дати означення терміну «інформація». (Відповіді учнів. Узагальнення.) Таким чином:

інформація — це набір відомостей про об'єкти, явища й процеси навколишнього світу;

інформація — це відомості, знання, які ми отримуємо із зовнішнього світу або які передаються від одного об'єкта до іншого (наприклад, від одного комп'ютера до іншого);

інформація — це загальнонаукове поняття, яке включає обмін відомостями між людьми, між людиною й автоматичним пристроєм, між автоматичними пристроями, обмін сигналами в тваринному і у рослинному світі.

Характерні риси інформації

Інформація — це нематеріальна субстанція, але передасться вона за допомогою матеріальних носіїв

Інформація залежить не тільки від самих знаків та сигналів, але й від їх взаємного розташування. (Сир — рис) Якщо з однієї точки простору інформація передасться в іншу, то в початковій точці вона не зникає. (Читаючи книгу, ми отримуємо інформацію, але при цьому вона залишається на папері.)

Інформація є зрозумілою лише для того, хто здатний її розпізнати. (Приклад: текст іноземною мовою) У широкому розумінні інформація — це відображення реального (матеріального) світу у вигляді знаків та сигналів.

Повідомлення

Інформація передається за допомогою повідомлень. Повідомлення — послідовності сигналів різної природи: звук, текст, зображення, жести, електричні сигнали тощо. Повідомлення можуть передаватися від людини до людини, від людини до пристрою та навпаки, а також між пристроями.

Між людьми повідомлення звичайно передаються в усній чи письмовій формі, а між пристроями - за допомогою сигналів. Інформація залежить від того, як інтерпретується (трактується) повідомлення, за допомогою якого вона передасться.

За формою подання можна виділити наступні види інформації (повідомлень):

текстова — інформація, яка міститься в усій друкованій літературі або відображається технічними пристроями у вигляді текстів;

графічна —малюнки, графіки, діаграми, схеми тощо;

звукова — усне мовлення, музичні композиції, мелодії, шумові ефекти;

числова — набори числових даних;

керувальна - вказівки, команди, накази, які передаються певним виконавцям;

комбінована або мультимедійна — інформація, що утворюється як комбінація об'єктів попередніх видів. Прикладом такої інформації є Web-сторінки.

Виконавцями команд можуть бути живі істоти та технічні пристрої, такі, як роботи, станки з числовим програмним керуванням, комп'ютери.

Інформацію (повідомлення) умовно можна поділити на масову та спеціалізовану.

За способом сприйняття розрізняють такі види повідомлень:

візуальні: форма предметів, колір, тексти, малюнки, скульптури, візуальні сигнали, дії;

звукові: музика, спів птахів, крики тварин, доповідь, усне спілкування;

тактильні: твердий — м'який, гладкий — жорсткий, рідкий — твердий;

нюхові: різкий, їдкий, запах диму, запах парфумів тощо;

смакові: солоний, солодкий, гіркий, кислий.

Шум

Але не будь-яке повідомлення несе інформацію. Наприклад, повідомлення «2 + 2=4» для вас не є інформацією, бо ви це давно вже знаєте. Одне і те ж повідомлення може нести різну інформацію для різних людей залежно від рівня їх обізнаності. Наприклад, текстове повідомлення може містити корисну й некорисну інформацію для конкретної людини.

Ту частину повідомлення, яке не несе корисної інформації, називають шумом. Прикладом шуму є повідомлення, написане, наприклад, китайськими ієрогліфами або вимовлене японською мовою, якщо ми не знаємо цих мов. Не підвищують рівня нашої обізнаності (а отже, несуть шум) повідомлення про результат футбольного матчу, який ми вже знаємо, повідомлення про відомі формули з курсу фізики або математики тощо.

Інформація може перетворюватися на шум. Якщо ми почули по одному з каналів телебачення повідомлення про прогноз погоди па завтра вперше, то воно несе для нас інформацію. Якщо ми того самого дня почули це повідомлення ще раз, то воно буде для нас уже шумом.

З іншого боку, і шум може перетворюватися на інформацію. Так, повідомлення формули для обчислення коренів квадратного рівняння є шумом для учня 7-го класу (він її не розуміє). І воно ж стає інформацією для цього учня у 8-му класі під час вивчення відповідної теми.

Кодування повідомлень

Для інформації важлива форма її подання. Звичніше виражати інформацію природною мовою спілкування. Одна й та сама інформація може мати різні форми, наприклад, відомості про погоду можуть бути висловлені російською або українською, англійською або німецькою мовою.

Мова спілкування — далеко не єдина форма подання інформації. Коли потрібно оперувати з числами і величинами, використовують різні символьні позначення, наприклад: v — швидкість, m — маса, t- час тощо. В обчислювальній техніці інформацію найчастіше подають у двійковій системі, тобто за допомогою двох чисел 0il.

У процесі передачі інформація може спотворюватися або втрачатися в результаті дії зовнішніх факторів, наприклад дії електромагнітних полів.

Кодування — це процес заміни знаків одного набору знаками іншого набору зі збереженням змісту тієї інформації, яка подається за допомогою цих знаків. Якщо кодування здійснюється за допомогою двох елементів (наприклад, * + » і «-» чи «0» і «1»), то таке кодування називається двійковим. Двійкове кодування інформації для подання її в пам'яті обчислювальних машин здійснюється за допомогою цифр 0 і 1 двійкової системи числення. Подання інформації за допомогою двійкових кодів конструктивно й технічно виявилося зручним тому, що двом знакам, які для цього використовуються, можуть відповідати два різні фізичні стани: намагнічена або розмагнічена елементарна ділянка на поверхні магнітного диска, тече через провідник струм чи ні, зафіксовано світловий промінь чи ні тощо

Кодування текстової інформації

Кодування тексту, що вводять в комп'ютер, відбувається найпростішим способом: кожному знаку (символу) відповідає двійкове число. Правила відповідності або правила кодування записують до таблиці, що називається кодовою.

Кодова таблиця - це таблиця, що встановлює відповідність між символами алфавіту і двійковими числами. Ці числа називаються кодами символів і відповідають внутрішньому зображенню символів у комп'ютері.

Кодову таблицю називають також кодовою сторінкою. Як працює кодова таблиця? Коли ви натискаєте будь-яку клавішу на клавіатурі, електронна схема клавіатури формує певний двійковий код. Наприклад, якщо ви натиснули на клавішу цифри «1», клавіатура персонального комп'ютера сформує двійковий код 00110001. При натисканні на клавішу «2» утвориться код 00110010 тощо. Залежно від натиснутої клавіші утворюється той чи інший двійковий код, що За основу кодування символів у персональних комп'ютерах узята кодова таблиця ASCII ASCII - це скорочення від American Standard Code for Information Inter¬change (американський стандарт кодів для обміну інформацією). У цій таблиці кожний символ кодується двійковим числом, що складається з семи розрядів.

Скільки символів можна закодувати у семирозрядній кодовій таблиці? Оскільки за допомогою одного розряду (0 або 1) можна присвоювати номери тільки двом символам, семирозрядні числа дають можливість перенумерувати 27 = 128 символів. Такої кількості можливих кодів вистачає для кодування в таблиці ASCII літер одного алфавіту(англійського), і залишаються ще вільні коди для керуючих і різних спеціальних символів: %. #, &, :, -, ", *, $ та ін.

Якщо в комп'ютері потрібно підтримувати два алфавіти, наприклад англійський і російський, то семи розрядів коду (128 символів) уже недостатньо. Тому для кодування символів використовується 8-бітний код. Старші розряди в кодовій таблиці пробігають ряд значень від 0 до 15 (а не від 0 до 7, як у ASCII). Двійковим кодом завдовжки 8 бітів можна закодувати 2^8 = 256 символів. Кожному символу відповідає своя унікальна послідовність із восьми нулів і одиниць, яка може набувати значення від (00000000), до (11111111),. Звичайно для кожного алфавіту розробляється своя кодова сторінка. Перші 128 кодів (перша половина таблиці) призначаються дія таблиці ASCII - ці коди є стандартними й обов'язковими для всіх кодових сторінок. Наступні коди - з 128 до 255 (друга половина таблиці) - віддаються під національний стандарт, тобто під алфавіт тієї чи іншої мови. У 90-ті роки було розроблено стандарт Unicode, згідно з яким для подання кожного символу використовуються два байти. Це дає можливість закодувати дуже велику кількість символів з різних алфавітів (теоретично 216 = 65536 символів). У документах Unicode можуть застосовуватися, наприклад, математичні символи, кирилиця, латинські та грецькі літери і навіть китайські ієрогліфи. При застосуванні стандарту Unicode немає необхідності у кодових сторінках.

Ми описали перетворення символів (або тексту) у двійкові коди, що виконується в пристрої введення. Під час виведення інформації з комп'ютера відбувається зворотне перетворення: двійковий код кожного символу переводиться в звичайне (графічне) зображення так, щоб ця інформація могла бути прочитана людиною.

Формування зображення в комп'ютері

Зображення на екрані монітора дуже нагадує аркуш паперу в клітинку . Кожна така клітинка зафарбована своїм кольором і називається пікселем.

Піксел - це мінімальний елемент зображення, що формується на екрані монітора.

Щільно розташовані пікселі поліпшують зображення на екрані монітора. Зверніть увагу: на поданому малюнку межа об'єктів схожа на сходинки. Це пов'язано з тим, що щільність пікселів не висока. Висока щільність пікселів утворює чіткішу межу об'єктів зображення.

Щільність пікселів вимірюється як кількість пікселів на одиницю довжини. Найпоширенішими одиницями є так звані dpi (dots per inch - кількість точок на дюйм. 1 дюйм=2,54 см). Одиниця dpi загальноприйнята в галузі комп'ютерної графіки і видавничої справи. Звичайно щільність пікселів для екранного зображення становить 72 dpi або 96 dpi.


Кодування звуку

Нагадаємо, що звуки, які створюються будь-яким об'єктом (людиною, автомобілем, собакою тощо), є ділянки коливання повітря. Ділянка стиснутого повітря виникає за ділянкою розрідженого повітря, і ці ділянки поширюються в просторі.

Звукові колонки, підключені до комп'ютера, також відтворюють коливання повітря. Ці коливання утворюються завдяки тому, що до колонок підводиться електричний сигнал, який змушує їх звучати. Сигнал, що підводиться до колонки, за формою нагадує сигнал, створений спочатку джерелом звуку: диктором, співаком, музичним інструментом. Однак сигнал у колонці - це не точна копія сигналу від мікрофона, оскільки сигнал на своєму шляху зазнає декількох перетворень.

Неперервний електричний сигнал від джерела звуку (наприклад, мікрофона) має бути перетворений на дискретний сигнал. Розмір імпульсів дискретного сигналу має дорівнювати амплітуді аналогового сигналу від джерела звуку. Щоб перетворення на дискретний сигнал було достатньо точним, імпульси мають часто виникати один за одним.

Амплітуди імпульсів надалі наближено зображаються як двійкові числа. Весь діапазон зміни амплітуди розбивається на множину дискретних значень (звичайно це 216 = 65 536 значень). І амплітуді імпульсу надається найближче дискретне значення. Внаслідок усіх цих перетворень для звукового сигналу утворюється послідовність двійкових чисел.

Зворотне перетворення дискретного сигналу на аналоговий виконується в спеціальних пристроях, підключених до комп'ютера, - звукових платах. За наявності звукової плати ви можете прослуховувати на комп'ютері цифрові музичні диски. Сучасні звукові плати працюють зі звуком, який зображається як 16-бітні двійкові числа (звідси і кількість значень амплітуд звукового сигналу, що дорівнює 65 536).

Основною одиницею інформації в обчислювальній техніці є біт. http://wiki.fizmat.tnpu.edu.ua/skins/common/images/cyrl/button_bold.png Біт — це найменша порція інформації, яку одержують у виборі між двома подіями.

Назву «біт» для одиниці інформації обрано не випадково. Подія, що має два можливих варіанти, може бути записана за допомогою двох цифр: Oil. Число, що набуває двох значень, називається двійковим числом, або англійською мовою Binary Digit (скорочено bit — біт).

Біт — одиниця досить дрібна, її недостатньо для вимірювання обсягів інформації, якими оперують сучасні комп'ютери та інші обчислювальні пристрої. Тому використовують більші одиниці, основною із них є байт:

1 байт = 2^3 = 8 бітів. Байт кратний біту і є послідовністю з восьми двійкових знаків 0 і 1, наприклад, 10110100 або 00101110. Ще більшими одиницями інформації є одиниці, кратні байту: 1 Кбайт (кілобайт) = 2^10байти = 1024 байти, І Мбайт (мегабайт) = 2^10 кілобайти = 1024 Кбайти, 1 Гбайт (гігабайт) = 2^10 мегабайти = 1024 Мбайти, 1 'Гбайт (терабайт) = 2^10 гігабайти = 1024 1'байти, 1 ІІбайт (петабайт) = 2^10 терабайти = 1024 Тбайти. Зверніть увагу, що префікс «кіло» означає не 1000, а число 1024. Саме стільки дає піднесення двійки в десятий степінь.

Інформаційні процеси

Інформаційні процеси — цс процеси пошуку та накопичення, опрацювання та використання, представлення, зберігання та захисту інформації.

Джерело;передавач;канал зв’язку;приймач;адресат.

Опрацювання інформації - перетворення, який виконується за деякими правилами. Опрацювання інформації слід відрізняти від перетворення, яке не змінює змісту вхідної інформації (наприклад, підсилення звукових сигналів). Опрацювання інформації залежить від змісту вхідної інформації, але під час самого опрацювання інформація не осмислюється, а лише перетворюється за розробленими алгоритмами. Пристрій, за допомогою якого здійснюється опрацювання інформації, називають процесором.

Процесор разом із запам'ятовувальними пристроями та пристроями введення-виведення інформації, які в сукупності призначені для виконання певних функцій, називають персональним комп'ютером.

На сьогодні людство володіє надзвичайно величезними інформаційними ресурсами. Користування цими ресурсами можливе лише за умови володіння сучасними інформаційними технологіями, під якими розуміють цілеспрямовану організовану сукупність інформаційних процесів із використанням засобів комп'ютерної техніки. Широкомасштабне втілення в життя інформаційних технологій ставить перед суспільством завдання виховання інформаційної культури, яка передбачає не тільки розуміння їх сутності та основ функціонування, й оволодіння знаннями й навичками у використанні сучасних інформаційних технологій для розв'язання пізнавально-освітніх, ділових, виробничих та інших проблем. Володіння цими знаннями гіпс обов'язковим атрибутом будь-якої професійної діяльності.

Осмислення набутих знань

Практичне завдання

Робота з клавіатурним тренажером. Інструктаж з техніки безпеки.

Домашнє завдання

Опрацювати конспект уроку.

Підбиття підсумків уроку

Узагальнення навчального матеріалу.