Вопросы и задания для самопроверки

1. Дайте определение понятию «информатика».

2. Определите объект и предмет информатики.

3. Назовите цель и задачи информатики.

4. Опишите структуру информатики.

5. Назовите исторические предпосылки появления информатики.

6. Дайте определение информатизации общества.

7. Назовите признаки информационного общества.

8. Дайте определение понятиям «информация», «сигнал», «данные», «сообщение».

9. Какими свойствами обладает информация?

10. Перечислите основные виды информации.

11. Какие меры информации вам известны?

12. Напишите формулы Хартли и Шеннона.

13. Дайте определение, что такое «бит», «байт», «бод».

14. Рассчитайте сколько байт в 1 Кб, 1 Мб, 1 Гб?

15. Охарактеризуйте основные информационные процессы.

Глава 2. Представление данных в эвм. Кодирование информации

В настоящей главе рассмотрены способы представления различных видов информации в ЭВМ, позиционные системы счисления и элементы двоичной арифметики.

Ключевые слова: данные, система счисления, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления, прямой код числа, обратный код числа, дополнительный код числа, кодовая таблица ASCII, векторная и растровая графика, модели RGB и CMYK, аналого-цифровое преобразование.

Данные  составная часть информации. Физический метод регистрации данных может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные хранятся и транспортируются на носителях различных видов.

Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на различных (алюминиевых, пластмассовых и т.п.) носителях с нанесенным отражающим покрытием (CD-ROM). В качестве носителей, покрытия которых используют изменение магнитных свойств, используются магнитные ленты и диски.

Любой носитель характеризуется параметром разрешающей способности (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя зависят свойства информации, такие как полнота, доступность и достоверность.

Задачи преобразования данных с целью смены их носителя и их хранение, относятся к одной из важнейших задач информатики.

§ 2.1. Системы счисления. Представление чисел в эвм

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

Существуют позиционные и непозиционные системы счисления.

В непозиционных системах для записи числа используется бесконечное множество символов. Примером непозиционной системы счисления может служить римская. Например, для записи числа один используется буква I, два и три выглядят как совокупности символов II, III, но для записи числа пять выбирается новый символ V, шесть  VI, десять  вводится символ X, сто  С, тысяча  М и т.д. Бесконечный ряд чисел потребует бесконечного числа символов для записи чисел. Кроме того, такой способ записи чисел приводит к очень сложным правилам арифметики [4].

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число [46].

Например, в числе 757,7 первая семерка означает 7 сотен, вторая – 7 единиц, а третья – 7 десятых долей единицы.

Сама же запись числа 757,7 означает сокращенную запись выражения

700 + 50 + 7 + 0,7 = 7•10² + 5•10¹ + 7•10⁰ + 7•10^-1 = 757,7.

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основанием.

Основание позиционной системы счисления – это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.

За основание системы можно принять любое натуральное число – два, три, четыре и т.д. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием q означает сокращенную запись выражения

A_(q) = a_n-1 q^n-1 + a_n-2 q^n-2+ ... + a₁ q¹ + a₀ q⁰ + a_-1 q^-1 + ... + a_-m q^-m,

где A_(q)  запись числа в системе счисления с основанием q;

a_i – цифры системы счисления;

n и m – число целых и дробных разрядов, соответственно.

Пример 1.

Кроме десятичной широко используются системы с основанием, являющимся целой степенью числа 2, а именно:

• двоичная (используются цифры 0, 1);

• восьмеричная (используются цифры 0, 1, ..., 7);

• шестнадцатеричная (для первых целых чисел от нуля до девяти используются цифры 0, 1, ..., 9, а для следующих чисел  от десяти до пятнадцати – в качестве цифр используются символы A, B, C, D, E, F).

Из всех систем счисления особенно проста и поэтому интересна для технической реализации в компьютерах двоичная система счисления [118]. Компьютеры используют двоичную систему потому, что она имеет ряд преимуществ перед другими системами:

• для ее реализации нужны технические устройства с двумя устойчивыми состояниями (есть ток – нет тока, намагничен – не намагничен и т.п.), а не, например, с десятью, как в десятичной;

• представление информации посредством только двух состояний надежно и помехоустойчиво;

• возможно применение аппарата булевой алгебры для выполнения логических преобразований информации;

• двоичная арифметика намного проще десятичной.

Недостаток двоичной системы – быстрый рост числа разрядов, необходимых для записи чисел.

Полезно запомнить запись в представленных системах счисления первых двух десятков целых чисел:

10 - я	2 - я	8 - я	16 - я	10 - я	2 - я	8 - я	16 - я
0	0	0	0	10	1010	12	A
1	1	1	1	11	1011	13	B
2	10	2	2	12	1100	14	C
3	11	3	3	13	1101	15	D
4	100	4	4	14	1110	16	E
5	101	5	5	15	1111	17	F
6	110	6	6	16	10000	20	10
7	111	7	7	17	10001	21	11
8	1000	10	8	18	10010	22	12
9	1001	11	9	19	10011	23	13