Количество информации представленной в памяти компьютера

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА С УГЛУБЛЕННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ № 80

Реферат

Количество информации представленной в памяти компьютера

Секция информатика и ИКТ

Выполнила: Федорова Анастасия, ученица 9 «Ж» класса

Руководитель: Соколова Надежда Александровна, учитель информатики и ИКТ

г. Хабаровск

2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение        

Глава 1  Информация        

1.1 Понятие «информация»        

1.2 Понятие «информация» в теории информации        

1) Неизмеримость информации в быту (информация как новизна)        

2) Измерение информации в технике        

3) Уменьшение информационной неопределенности        

1.3 Единицы измерения информации        

Глава 2 КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ        

2.1 Подходы к определению количества информации        

1)        Содержательный подход к определению количества информации        

2)        Алфавитный подход к определению количества информации        

2.2 Данные в памяти компьютера        

1) Представление текстовой информации в памяти компьютера        

2)        представление Графической информации        

Объем видеопамяти        

3)        Кодирование звуковой информации        

Глава 3  Решение задач на определение количества информации        

3.1 Решение задач на определение количества текстовой информации        

3.2 решение задач на подсчет количества Графической информации        

3.3 решение задач на подсчет количества звуковой информации        

3.4 решение нестандартных задач        

Заключение        

Список литературы и источники:        

Приложения        

Задачи на подсчет количества текстовой информации

Задачи на подсчет количества графической информации

задачИ на подсчет количества звуковой информации

Нестандартные задачи

Введение

Мы живем в информационном мире. Количество информации в современном обществе стремительно нарастает, человек оказывается погруженным в море информации. При этом важно уметь измерять количество информации. Для измерения чего-либо должна быть определена единица измерения.

Как измерить информацию?

Цель моей работы: Изучить подходы к измерению информации, представленной в памяти компьютера и разобрать решение стандартных задач.

Для достижения поставленной цели, мне необходимо было решить следующие задачи:

1. изучить печатные и электронные источники;
2. систематизировать и упорядочить подходы к определению понятия информации и определению количества информации;
3. разобрать решение стандартных задач на подсчет количества информации разного вида, представленной в памяти компьютера;
4. подобрать задачи разного типа.

Глава 1  Информация

1.1 Понятие «информация»

Для начала нужно разобраться, что же означает слово «информация». Информация означает сведение, разъяснение, ознакомление.[4] Это понятие является базовым в курсе информатики, невозможно дать его определение через более «простые» понятия.[4] В случае с понятием «информация» проблема его определения еще более сложная, так как оно является общенаучным и используется в различных науках, при этом в каждой науке понятие «информация» связано с различными системами понятий.[4]

Человек - существо социальное, для общения с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией, причем обмен, всегда производится на определенном языке — русском, английском и так далее.[4] Участники дискуссии должны владеть тем языком, на котором ведется общение, тогда информация будет понятной всем участникам обмена информацией.[4]

Информация должна быть  полезной, тогда дискуссия приобретает практическую ценность.[4] Бесполезная информация создает информационный шум, который затрудняет восприятие нужной информации.[4] Примерами передачи и получения бесполезной информации могут служить некоторые конференции и общение в Интернете.[4]

Широко известен термин «средства массовой информации», которые доводят информацию до каждого человека.[4] Такая информация должна быть  достоверной и  актуальной.[4] Недостоверная информация вводит людей в заблуждение и может быть причиной возникновения социальных потрясений.[4] Неактуальная информация бесполезна и поэтому никто, кроме историков, не читает прошлогодних газет.[4]

Для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире, информация должна быть  полной и  точной.[4] Овладение научными знаниями в процессе обучения позволяют человеку получить полную и точную информацию о природе, обществе и технике.[4]

Человек получает информацию из окружающего мира с помощью органов чувств, анализирует ее и выявляет существенные закономерности с помощью мышления, хранит полученную информацию в памяти.[4] Процесс систематического научного познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний.[4] Таким образом, с точки зрения процесса познания, информация может рассматриваться как знания.[4]

1.2 Понятие «информация» в теории информации

Понятие «информация» можно условно разделить на 3 направления, в зависимости от нашего восприятия:

1. Степень новизны информации.
2. Применение в технике.
3. Уменьшение информационной неопределенности.

1) Неизмеримость информации в быту (информация как новизна)

Вы получили какое - то сообщение, например, прочитали статью в любимом журнале.[7] В этом сообщении содержится какое-то количество информации. Как измерить информацию?[7] Можно ли сказать, что чем больше статья, тем больше информации она содержит?[7]

Количество информации в сообщении,  зависит от того, насколько ново это сообщение для получателя.[11]  С точки зрения информации как новизны, мы не можем однозначно и объективно оценить количество информации, содержащейся даже в простом сообщении.[7] Что же тогда говорить об измерении количества информации, содержащейся в научном открытии, новой теории общественного развития.[7] Поэтому, когда информация рассматривается как новизна сообщения для получателя, не ставится вопрос об измерении количества информации.[7]

2) Измерение информации в технике

 (Информация как сообщения в форме знаков или сигналов, хранимые, передаваемые и обрабатываемые с помощью технических устройств).

В технике, где информацией считается любая хранящаяся, обрабатываемая или передаваемая последовательность знаков, сигналов, часто используют простой способ определения количества информации, который основан на подсчете числа символов в сообщении, связан только с длиной сообщения и не учитывает его содержания.[7] Длина сообщения зависит от числа знаков, употребляемых для записи сообщения.[7] Например, слово “мир” в русском алфавите записывается тремя  знаками, в английском - пятью (peace), а в КОИ -8 - двадцатью четырьмя битами (111011011110100111110010)[7]

В 100 Мб можно “уместить”: 50 000  страниц текста или 150 романов

150 цветных слайдов высочайшего качества

10 минут музыкального фрагмента качества CD –стерео

15 секунд фильма высокого качества записи

протоколы операций с банковским счетом: за 1000 лет. [7]

3) Уменьшение информационной неопределенности

Получение информации (ее увеличение) одновременно означает увеличение знания, что, в свою очередь, означает уменьшение информационной неопределенности.[7] Например, после сдачи зачета вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете, какую оценку получили.[2] Наконец, учитель объявляет результаты, и вы получаете одно из двух информационных сообщений: "зачет" или "не зачет".[2] Информационное сообщение об оценке за зачет приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в два раза, так как получено одно из двух возможных информационных сообщений.[2]

Книга лежит на одной из двух полок - верхней или нижней.[7] Сообщение о том, что книга лежит на верхней полке, уменьшает неопределенность ровно вдвое и несет 1 бит информации.[7]

Приближенно можно считать, что количество информации в сообщении о каком-то событии совпадает с количеством вопросов, которые необходимо задать и ответом, на которые могут быть лишь “да” или “нет”, чтобы получить ту же информацию.[7] Причем событие, о котором идет речь, должно иметь равновероятные исходы.[7]

В приведенном примере число равновероятных исходов события, о котором идет речь в сообщении, было кратным степени числа 2.[7] Поэтому сообщение, которое “несло” количество бит информации всегда было целым числом.[7] Но в реальной практике могут встречаться самые разные ситуации.[7] Например, сообщение о том, что на светофоре красный сигнал, несет в себе информации больше, чем бит.[7]

1.3 Единицы измерения информации

Единицы измерения информации служат для измерения различных характеристик связанных с информацией.[3] Чаще всего измерение информации касается измерения ёмкости компьютерной памяти (запоминающих устройств) и измерения объёма данных, передаваемых по цифровым каналам связи.[3] Реже измеряется количество информации.[3] Большой по размеру объём данных может иметь очень малое количество информации.[3] Т.е. объём данных, и количество информации являются разными характеристиками, применяемыми в разных областях, связанных с информацией.[3]

Бит в секунду— базовая единица измерения скорости передачи информации.[3] На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более крупная единица — байт в секунду равная 8 бит/c.[3]

В отличие от бодов (при двоичном кодировании боды также обозначают, количество бит в секунду), бит/с измеряется эффективный объём информации, без учёта служебных битов (стартовые/стоповые) применяемых при асинхронной передаче.[3] При синхронной двоичной передаче скорость в бодах может быть равной скорости в битах в секунду.[3]

Бод в связи и электронике — единица измерения символьной скорости, количество изменений информационного параметра несущего периодического сигнала в секунду.[3]

Зачастую, ошибочно, считают, что бод — это количество бит, переданное в секунду.[3] В действительности же это верно лишь для двоичного кодирования, которое используется не всегда.[3] Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная модуляция (QAM - КАМ), и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации.[3] Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.[3]

После рассмотрения базовых понятий: «информация» и «единицы измерения информации», с полученными знаниями можно переходить к более углубленной основной части выбранной темы.

Глава 2 КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ

2.1 Подходы к определению количества информации

Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний.[2] Ясно, что чем большее количество информационных сообщений, возможно, тем больше мы получим новой информации, и тем в большее количество раз уменьшится неопределенность знания.[2]

Сообщение содержит информацию для человека, если заключенные в нем сведения являются для этого человека новыми и понятными, следовательно, пополняют его знания.[7] При содержательном подходе возможна качественная оценка информации: полезная, бесполезная, вредная, важная.[7] Разные люди, получившие одно и то же сообщение, по-разному оценивают его информационную ёмкость, то есть количество информации, содержащееся в нем.[7] Ведь знания людей различны.

1. Содержательный подход к определению количества информации

Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем на ровную поверхность.[4] С равной вероятностью произойдет одно из двух возможных событий — монета окажется в одном из двух положений: «орел» или «решка».[4] Можно говорить, что события равновероятны, если при возрастающем числе опытов количества выпадений «орла» и «решки» постепенно сближаются.[4] В итоге при очень большой серии опытов количества выпадений «орла» и «решки» практически сравняются.[4] Перед броском существует неопределенность наших знаний (возможны два события), как упадет монета, предсказать невозможно.[4] После броска наступает полная определенность, мы получаем зрительное сообщение, что монета в данный момент находится в определенном положении (например, «орел»).[4] Это сообщение приводит к уменьшению неопределенности наших знаний в два раза, так как до броска мы имели два вероятных события, а после броска — только одно, то есть в два раза меньше.[4]

Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации i, которое несет полученное сообщение: N = 2i [2]

Для количественного выражения любой величины необходимо сначала определить единицу измерения.[2] За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза.[2] Такая единица названа битом.[2] Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей - байт, причем: 1 байт = 8 битов.[2]

В информатике система образования кратных единиц измерения несколько отличается от принятых в большинстве наук.[2] Традиционные метрические системы единиц, например Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10n, где n = 3, 6, что соответствует десятичным приставкам "Кило" (103), "Мега" (106).[2]

Нужно помнить, что соотношение между единицами измерения количества информации также представляют собой степени двойки:

   1 байт = 8 бит = 23 бит,

   1 Кбайт = 1024 байта = 210 байта  = 210 • 23 бит = 213 бит. [1]

Обычно (хотя и не всегда) задачи, в условии которых даны большие числа, решаются достаточно просто, если выделить в этих числах степени двойки. На эту мысль должны сразу наталкивать такие числа как

128 = 27,           256 = 28,         512 = 29 ,        1024 = 210,

2048 = 211,        4096 = 212 ,        8192 = 213,        16384 = 214,        65536 = 216.[1]

2. Алфавитный подход к определению количества информации

Алфавитный подход к измерению информации позволяет определить количество информации, заключенной в тексте. Этот подход является объективным, он не зависит от человека, воспринимающего текст. Алфавитный подход используют при нахождении количества информации, которая хранится в текстовом файле.[5] Набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные события.[5] Полное количество символов в алфавите называется мощностью алфавита. Если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, по формуле N = 2i можно рассчитать, какое количество информации несет каждый символ.[5] Где N-это мощность алфавита и i- объем одного символа в алфавите. Если весь текст состоит из К символов, то при алфавитном подходе размер содержащейся в нем информации равен: I=K*i.[5] Где i- это информационный весь одного символа в используемом алфавите, К- это количество символов в сообщении, а I- это объем всего сообщения. Для представления текста на компьютере используется алфавит из 256 символов (28).

2.2 Данные в памяти компьютера

1) Представление текстовой информации в памяти компьютера

Двоичное кодирование текстовой информации в компьютере.[9] Информация, выраженная с помощью естественных и формальных языков в письменной форме, обычно называется текстовой информацией.[9]

Для представления текстовой информации (прописные и строчные буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки и математические символы) достаточно 256 различных знаков.[9] По формуле N = 2i  можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать каждый знак.[9]

Различные кодировки знаков.[9] Присвоение знаку конкретного двоичного кода- это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице.[9] Первые 33 кода в кодовой таблице (десятичные коды с 0 по 32) соответствует не знакам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и т.д.).[9]

Десятичные коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют знакам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.[9]

Десятичные коды с 128 по 255 являются национальными, т.е. в различных национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют разные знаки.[9] К сожалению, в настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв (Windows, MS-DOS, КОИ-8, Mac, ISO), поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой.[9]

В последние годы широкое распространение получил новый международный стандарт кодирования текстовых символов Unicode, который отводит на каждый символ 2 байта (16 битов).[9] По формуле N = 2i определим количество символов, которое можно закодировать :N=2i =216=65536.

Такого количества символов оказалось достаточно, чтобы закодировать не только русский и латинский алфавиты, цифры, знаки и математические символы, но и греческий, арабский, иврит и другие алфавиты.[9]

Итак, в настоящее время имеется шесть различных кодировок для букв русского алфавита, в которых один и тот же знак имеет различные коды.[9] К счастью, в большинстве случаев пользователь не должен заботиться о перекодировках текстовых документов, так как это делают специальные программы- конверторы, встроенные в операционную систему и приложения.[9]

2. представление Графической информации

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек. [6]

В зависимости от марки и модели техники мы видим на мониторе множество разноцветных прямоугольников, либо множество разноцветных кружочков.[6] И те, и другие группируются по три штуки, причем одного цвета, но разных оттенков.[6] Они называются пикселями. Пиксели бывают только трех цветов - зеленого, синего и красного.[12] Другие цвета образовываются при помощи смешения цветов.[6] Рассмотрим самый простой случай - каждый кусочек пикселя может либо гореть (1), либо не гореть (0).[6]  Тогда мы получаем следующий набор цветов: Из трех цветов можно получить восемь комбинаций.[6] Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности, тогда количество различных вариантов их сочетаний, дающих разные краски и оттенки, увеличивается.[6] Шестнадцати цветная палитра получается при использовании 4-разрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности.[6] Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно.[6] Число цветов, воспроизводимых на экране монитора (N), и число бит, отводимых в видеопамяти на каждый пиксель (i), связаны формулой: N = 2i.[6] Величину i называют битовой глубиной или глубиной цвета.[6] Чем больше битов используется, тем больше оттенков цветов можно получить.[6]

Также, можно найти информационный объем рисунка по формуле I=K*i, где I- это информационный объем, K- это общее количество точек рисунка или разрешаемая способность монитора и i-это глубина цвета.

Объем видеопамяти

Качество отображения информации на экране монитора зависит от размера экрана и размера пикселя.[6] Зная размер диагонали экрана в дюймах (15", 17")   и размер пикселя экрана (0,28 мм, 0,24 мм или 0,20 мм), можно оценить максимально возможное пространственное разрешение экрана монитора.[6] Основная формула: N = 2i . Где N  - количество цветов; i – глубина цвета.[6]

Информационный объем требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:  I = i× X×Y, где I - информационный объем видеопамяти в битах;      (X × У) - количество точек изображения (X - количество точек по горизонтали, Y - по вертикали);  i - глубина цвета в битах на точку.[6]

3. Кодирование звуковой информации

В основе кодирования звука с использованием ПК лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала.[8] Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ.[8] Качество воспроизведения закодированного звука зависит от частоты дискретизации и её разрешения.[8]

Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть оцифрован, превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).[9] В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его временная дискретизация.[8] Непрерывная звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.[8]

Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени (t) заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.[8] На графике это выглядит как замена гладкой кривой на последовательность "ступенек". [12]

Каждой "ступеньке" присваивается значение уровня громкости звука, его код (1, 2, 3 и так далее).[8] Уровни громкости звука можно рассматривать как набор возможных состояний, чем большее количество уровней громкости будет выделено в процессе кодирования, тем большее количество информации будет нести значение каждого уровня и тем более качественным будет звучание.[8]

Количество различных уровней сигнала можно рассчитать по формуле: N = 2i, где i - глубина звука. [14]

Разрядность звуковой карты (R)=i - это количество распознаваемых дискретных уровней сигналов. Современные звуковые карты обеспечивают 8 или 16-битную глубину кодирования звука.

Частота дискретизации (η)  - это количество измерений уровня сигнала в единицу времени. Чем большее количество измерений производится за 1 секунду, тем точнее процедура двоичного кодирования. Одно измерение в секунду соответствует частоте 1 Гц. Частота, с которой происходит выборка сигналов, может принимать значения от 5,5 кГц до 48 кГц.

Формула для расчета объема цифрового моноаудиофайла (для стереофайла  объем увеличиваем в 2 раза) I = i · t ·η , где I - информационный объем аудиофайла, i - разрядность звуковой карты, t - время звучания аудиофайла, η - частота дискретизации.

Глава 3  Решение задач на определение количества информации

3.1 Решение задач на определение количества текстовой информации

Задача №1

Объем сообщения, содержащего 4096 символов, равен 1/512 части Мбайта. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение?

Задача №2

По дороге ехала легковая машина. Необходимо определить количество информации, которое получает наблюдатель, стоящий у пешеходного перехода. Заданы ли необходимые параметры для решения задачи? Решим данную задачу с использованием алфавитного подхода. Тогда в качестве допущения мы рассматриваем фразу «По дороге ехала легковая машина» как текст с использованием русского алфавита.

Задача №3.

Задача №3

Сообщение занимает 4 страницы по 40 строк и содержит 7200 байтов информации. Сколько символов в строке, если при составлении этого сообщения использовали 64 - символьный алфавит?

3.2 решение задач на подсчет количества Графической информации

Задача №1.

Определите информационный объем изображения первых мониторов, если они использовали пространственное разрешение 640*480 и были двухцветными.

Задача №2.

Определите разрешающую способность изображения, если глубина цвета 4 бита, а информационный объем изображения 2,5 кбайт. Сколько цветов в палитре?

Задача № 3.

Растровый файл, содержащий черно-белый рисунок, имеет объем 300 байт. Какой размер может иметь рисунок в пикселях?

3.3 решение задач на подсчет количества звуковой информации

Задача №1.

Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц.

Задача №2.

3.4 решение нестандартных задач

Задача №1.

На магнитном диске объемом 30 Мбайт записана книга. В книге 1552 страницы. Из них страниц с текстом на 752 больше, чем страниц с рисунками. Страница с текстом содержит 640 символов. Все рисунки восьмицветные и имеют единый формат. Определите информационный объем рисунков.

Заключение

Таким образом, существует два подхода к определению количества информации. Первый подход отталкивается от практических нужд хранения и передачи информации в технических системах и не связан со смыслом информации. Второй подход рассматривает восприятие информации человеком и поэтому имеет дело со смыслом информации.

Количество информации вычисляется по универсальной формуле: N=2i и I=k*i, где каждый символ имеет свой определенный информационный вес. Каждый тип информации имеет свой символ, который кодируется двоичным кодом: текстовый символ, пиксель, уровень интенсивности звука.

При работе над данной темой мною была сделана подборка задач на нахождение количества информации представленной в памяти компьютера, рассмотрено решение стандартных и нестандартных задач.

Список литературы и источники:

1. Задачи по теме "Количество информации [Электронный ресурс], режим доступа:

 http://www.gkl-kemerovo.ru/school/info/count_info/zad/zad.html [1]

2. Количество информации. [Электронный ресурс], Информатика на пять. режим доступа: http://www.5byte.ru/8/0003.php [2]
3. Единицы измерения ёмкости носителей и объёма информации. [Электронный ресурс]. Википедия. Свободная энциклопедия, режим доступа:  http://ru.wikipedia.org/wiki/Единицы_измерения_ёмкости_носителей_и_объёма_информации [3]
4. Понятие «информация». [Электронный ресурс], Информатика и информационно-коммуникационные технологии в школе, КЛЯКС@НЕТ режим доступа: http://www.klyaksa.net/htm/exam/answers/a01.htm [4]
5. Алфавитный подход к определению количества информации. [Электронный ресурс], Единый государственный экзамен по ИНФОРМАТИКЕ: интерактивная версия, режим доступа: http://school2.yaguo.ru/pages/site_bem/forms/www/metod.htm [5]
6. Кодирование графической информации. [Электронный ресурс], режим доступа:  http://ivanovff.21419s01.edusite.ru/uchin/p14aa1.html [6]
7. Измерение информации. [Электронный ресурс], режим доступа:   http://marklv.narod.ru/inf/izminf.htm [7]
8. Нахождение информационного объема аудиофайла. [Электронный ресурс], режим доступа:  http://gym075.edusite.ru/zadacha-objen-zvuk.html [8]
9. Гай В.Е. Сборник задач по информатике. [Текст] Углубленный уровень: учебное пособие/ В.Е.Гай. – М.: БИНОМ.Лаборатория знаний, 2012. – 446с.: ил. [9]
10. Глинка Н.В. Школьные олимпиады. [Текст] Информатика. 8-11 классы/ Н.В.Глинка. – М.: Айрис-пресс, 2007. – 240с.[10]
11. Семакин И.Г. Информатика и информационные технологии. [Текст] Базовый курс: Учебник для 8 класса/ И.Г.Семакин, Л.А.Залогова, С.В.Русаков, Л.В.Шестакова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 176с.: ил. [11]
12. Семакин И.Г. Информатика и информационные технологии. [Текст] Базовый курс: Учебник для 9 класса/ И.Г.Семакин, Л.А.Залогова, С.В.Русаков, Л.В.Шестакова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 176с.: ил. [12]
13. Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ: [Текст]  учебник для 8 класса/ Н.Д. Угринович – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 175с.: ил. [13]
14. Угринович Н.Д. Информатика и ИКТ: [Текст]  учебник для 9 класса/ Н.Д. Угринович – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 295с.: ил. [14]

Приложения

Задачи на подсчет количества текстовой информации

1. Определить информативность сообщения «А + В = С», если для описания математических формул необходимо воспользоваться 64-символьным алфавитом.
2. Для представления числовых данных используют 16-ричный алфавит, включающий знаки математических действий. Сколько битов информации содержит выражение 64 * 5 = 320?
3. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 16 символов, а второй текст – в алфавите из 256 символов. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом?
4. Объем сообщения – 7,5 Кбайт. Известно, что данное сообщение содержит 7680 символов. Какова мощность алфавита?
5. Мощность алфавита равна 256. Сколько Кбайт памяти потребуется для сохранения 160 страниц текста, содержащего в среднем 192 символа на каждой странице?
6. Объем сообщения равен 11 Кбайт. Сообщение содержит 11264 символа. Какова мощность алфавита?
7. Для регистрации на сайте некоторой страны пользователю необходимо придумать пароль длиной ровно 11 символов. В пароле можно использовать десятичные цифры и 12 различных символов местного алфавита, причем все буквы используются в двух начертаниях – строчные и прописные. Каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит, а каждый пароль – одинаковым и минимально возможным количеством байт. Определите объем памяти, необходимый для хранения 60 паролей.
8. Два сообщения содержат одинаковое количество символов. Количество информации в первом тексте в 1,5 раза больше, чем во втором. Сколько символов содержат алфавиты, с помощью которых записаны сообщения, если известно, что число символов в каждом алфавите не превышает 10 и на каждый символ приходится целое число битов?
9. Информационное сообщение объемом 3 Кбайта содержит 3072 символов. Каков размер алфавита, с помощью которого оно было составлено?
10. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов. Каков объем информации в книге?

Задачи на подсчет количества графической информации

1. Определить максимально возможную разрешающую способность экрана монитора с диагональю 15" и размером точки экрана 0,28 мм.
2. Файл, содержащий восьмицветный квадратный рисунок, составляет объем 2400 байт. Оцените, какой размер рисунка в пикселях?
3. Графическое 16 цветное изображение имеет размер 256 пикселей на 200 пикселей. Какое место в памяти оно занимает?
4. Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кб для работы монитора в режиме 640х480 и палитрой из 16 цветов?
5. Чему равен необходимый объем видеопамяти для графического режима с пространственным разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита?

задачИ на подсчет количества звуковой информации

1. Сколько различных уровней сигналов позволяют представить 8-битные звуковые карты. (Ответ: 256).
2. Сколько существует различных звуковых сигналов, состоящих из последовательностей коротких и длинных звонков. Длина каждого сигнала — 6 звонков.
3. Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрового звука на жестком диске или любом другом цифровом носителе, записанного с частотой: а) 44.1 кГц; разрядностью 16 бит. Решение. а) Если записывают моносигнал с частотой 44.1 кГц, разрядностью 16 бит (2 байта), то каждую минуту аналого-цифровой преобразователь будет выдавать 441000 * 2 * 60 = 529000 байт (примерно 5 Мб) данных об амплитуде аналогового сигнала, который в компьютере записываются на жесткий диск. Если записывают стереосигнал, то 1058000 байт (около 10 Мб).
4. Какой информационный объем имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)? Решение: 16 бит * 24000 = 384000 бит = 48000 байт = 47 Кбайт 

Нестандартные задачи

1. Какое количество информации несет в себе сообщение о том, что нужная вам программа находится на одной из восьми дискет?
2. В рулетке общее количество лунок равно 128. Какое количество информации мы получаем в зрительном сообщении об остановке шарика в одной из лунок?
3. Словарный запас некоторого  языка содержит 256 слов, каждое из которых состоит из 4 букв. Сколько букв в алфавите языка?
4. Два шифровальщика обменялись сообщениями по 200 закодированных символов. Кодовая таблица первого содержит N символов, второго - в 4 раза больше. На сколько больше бит информации передал второй шифровальщик?
5. В алфавите некоторого языка всего 2 буквы, каждое слово этого языка состоит из m букв. Известно, что можно составить 2048 различных слов. Сколько букв в каждом слове?
6. Часть страниц книги является цветными изображениями в шестнадцатицветовой палитре и в формате 320 X 640 точек. Страницы, содержащие текст, имеют формат 64 строчки по 48 символов в строке. Сколько страниц книги можно сохранить на жестком диске объемом 40 Мб, если количество страниц с изображениями на 80 больше,  чем с текстом? Для кодировки одного символа отводится 1 байт.
7. На магнитном диске книга занимает 20 Мбайт. Всего в книге 880 страниц. Часть страниц - это цветные иллюстрации в четырехцветной палитре и в формате 320 X 640 пикселей. Количество страниц с текстом на 80 больше, чем с цветными иллюстрациями. Сколько символов на одной странице с текстом?
8. В некоторой стране автомобильный номер длиной 7 символов составляется из заглавных букв (всего используется 26 букв) и десятичных цифр в любом порядке. Каждый символ кодируется одинаковым и минимально возможным количеством бит, а каждый номер – одинаковым и минимально возможным количеством байт. Определите объем памяти, необходимый для хранения 20 автомобильных номеров.
9. Шахматная доска состоит 8 столбцов и 8 строк. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования координат одного шахматного поля?
10. Двое играют в «крестики-нолики» на поле 4 на 4 клетки.  Какое количество информации получил второй игрок, узнав ход первого игрока?

5. Определить количество уровней звукового сигнала при использовании устаревших 8-битных звуковых карт. Решение К = 28 = 256.
6. Определить размер в байтах цифрового аудиофайла, время звучания которого -10 сек при частоте дискретизации 22,05кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

 Решение: Введем обозначения t (сек)– время звучания , R – разрядность (бит) , D - частота дискретизации (Гц), тогда формула для расчета размера цифрового аудиофайла в байтах– V=D*t*R/8; V = 22050*10*8/8=220500 байт

7. Цифровой аудиофайл содержит запись звука низкого качества (звук мрачный и приглушенный). Какова длительность звучания файла, если его объем составляет 650 Кб? 

Решение: Для мрачного и приглушенного звука характерны следующие параметры: частота дискретизации — 11, 025 КГц, разрядности аудиоадаптера — 8 бит. Тогда T=A/D/I. Переведем объем в байты: 650 Кб = 665600 байт. Т=665600 байт/11025 Гц/1 байт ≈60.4 с

8. Объем звукового файла 5,25 Мб, разрядность звуковой платы - 16. Какова длительность звучания этого файла, записанного с частотой дискретизации 22,05 кГц?
9. Одна минута записи цифрового аудиофайла занимает на диске  1,3 Мб, разрядность звуковой платы - 8. С какой частотой дискретизации записан звук?
10. Объем свободной памяти на диске — 0,1 Гб, разрядность звуковой платы — 16. Какова длительность звучания цифрового аудиофайла, записанного с частотой дискретизации 44 100 Гц?

Дано:

K=4096 сим;

I=1/512 Мбайт;

Найти: N-?

Формула: I=K*i; N=2i.

Решение: 1)В сообщении было 4096 символов = 212.

2)I=1/512 Мбайта=223/512 бита=223/29=214=16384 бита

3)i=I/K; i=214/212=22бит/сим=4 бита/на символ.

4)N=24=16 разных символов.

Ответ: Мощность алфавита- 16 символов.

Решение: 1)N=32; 32=2i; i=5 бит.

2)I=K*i; I=31*5=155 бит

Ответ: Наблюдатель получает 155 бит информации.

Дано:

N=32;

K=31;

Найти: I-?

Формула: I=K*i; N=2i.

Решение: 1) В сообщении было 40*40=1600 строк;

2) N=2i; 2i=64; i=6 бит;

3) I=7200 байт/8=900 бит;

3) K=I/i; K=900/6=150 символов.

Ответ: В строке содержится 150 символов.

Дано:

N=64;

I=7200 байт;

Найти:K-?

Формула: I=K*i; N=2i.

Решение. N = 2i => 2 = 21 => i= 1 бит.

I = X*Y*i  = 640 * 480 * 1 = 307200 бит = 38400 байт = 37,5 кб

Ответ: I = 37,5 кб.

Дано:

N=2i;

X=640;

Y=480;

Найти: I -?

Формула:

I= X*Y *i; N=2i.

Решение. I = 2,5 кбайт = 2,5 * 1024 байт = 2,5 * 1024 * 8 бит = 20480 бит

X*Y = 20480 бит/4бит = 5120

N = 24 = 16 цветов

Ответ: 16 цветов

Дано:

i =4 бита; I =2,5 Кбайт;

Найти: N -?

Формула:

I= X*Y *i; N=2i; X*Y = I/i

Дано:

N=2;

I =300 байт;

Найти: K -?

Формула:

К= I /i; N=2i; 

Решение. I =300б=2400бит.

N=2i => i=1 бит.

К= I /i = 2400бит/1бит=2400 пикселей.

Ответ: Рисунок может состоять из 2400 пикселей.

Дано:

n=1552 стр;

I=30Мбайт; K=640; Nцв.=8;

Nтекст=256.

Найти: Iрис -?

Формула:I=K*i; N=2i; 

Решение: Пусть х- это кол-во страниц с рисунками, тогда х+(х+752)=1552. =>х=400 стр.

Nцв=2i =8=> i=3 бит; Nтект=2i =256 => i=8 бит.

Iобщ=Iтекст+Iрис=30 Мбайт= 251658240 бит.

Iтекст=640*8*(400+752)=5898240 бит.

Iрис= 251658240 бит. - 5898240 бит.= 245760000 бит=30000 Кбайт.

Ответ: Информационный объем равен 30000 Кбайт или 29.3 Мбайт.

Решение:

I = i · t ·η

I= 20 бит * 20 * 44100 * 2 = 35280000 бит = 4410000 байт = 4.41 Мб.

Ответ: 4.41 Мб

Дано:

t=20 сек.

η=44.1 кГц;

i=20 бит;

Найти: I -?

Дано:

t=20 сек.

η=44.1 кГц;

R=20 бит;

Найти: I -?

Решение:

I = R · t ·η

I= 20 бит * 20 * 44100 * 2 = 35280000 бит = 4410000 байт = 4.41 Мб.

Ответ: 4.41 Мб