Пятница, 24.11.2017, 14:13
ОТКРЫТАЯ ИНФОРМАТИКА
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная Информационные процессы Регистрация Вход
Меню сайта

Форма входа

Поиск

Календарь
«  Ноябрь 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930

Уроки № 29-35.

Информационные процессы

 «Настали тяжелые времена. Дети перестали слушаться родителей, и каждый норовит написать книгу».
надпись на глиняной дощечке (шумерское письмо IV тысячелетия до нашей эры) 
Основные понятия:
  • хранение
  • передача
  • обработка 
Цель:  получить представление о сущности информационных процессов

Непрочитанная вами книга содержит информацию. Но эта информация абсолютно бесполезна для вас. Задача, которую никто не решает, тоже содержит информацию. Но и она ни на что не повлияет. Значит, информация сама по себе не представляет интерес. Информация становится информацией для нас в деятельности: преобразовании. Процессы, в которых информация преобразовывается (изменяется ее содержание или форма), называются информационными. В основе любой информационной деятельности лежит три процесса: хранение, передача и обработка информации.  

В процессе хранения информация размещается на некотором носителе. Носитель является материальной средой, пригодной для записи информации и ее хранения. Раньше в качестве носителей информации люди использовали разнообразные материалы: дерево, папирус, ткань, бумагу, камень. В настоящее время информацию хранят на компьютерных носителях: дисках.
Характеристиками носителей информации являются долговечность, надёжность, информационная ёмкость, время доступа к информации. 

Хранение информации.

Хранение информации - процесс такой же древний, как и существование человеческой цивилизации. Он имеет огромное значение для обеспечения поступательного развития человеческого общества (да и любой системы), многократного использования информации, передачи накапливаемого знания последующим поколениям.

   Из истории...

Нецифровые носители информации:


Бумага
Наиболее массовое употребление с древних времен и до сегодняшнего дня имеет бумага. Этот важнейший носитель информации был изобретен в Китае во 2-м веке до н.э.  При этом долговечность хранения информации на бумажном носителе зависит от качества бумаги, от краски, используемой при записи текста, условий хранения. До середины 19 века бумага делалась из хлопка и текстильных отходов. Чернилами служили натуральные красители. Качество рукописных документов того времени было довольно высоким и они могли храниться тысячелетиями.
С переходом на древесную основу, с распространением машинописи и средств копирования, с использованием синтетических красителей, срок хранения печатных документов снизился до 200-300 лет.
 С рождением письменности возникло специальное средство фиксирования и распространения информации в пространстве и во времени. Родилась документированная информация -- рукописи и рукописные книги, появились своеобразные информационно-накопительные центры - древние библиотеки и архивы. Постепенно письменный документ стал и орудием управления (указы, приказы, законы).



Магнитные  носители (ленты, диски, карты)
В 19 веке изобрели магнитную запись. Первоначально ее использовали для хранения звука. Носителем информации была стальная проволока диаметром до 1м. Качество этого носителя было весьма низкое. Например, для производства 14-часовой магнитной записи устных докладов на Международном конгрессе в Копенгагене в 1908 году потребовалось 2500 км. (100 кг) проволоки.
В 20-х годах прошлого века появилась магнитная лента. Во второй половине 20-го века на магнитную ленту научились записывать изображения. Появляются видеокамеры, видеомагнитофоны. 


С начала 1960-х годов в употребление входят компьютерные магнитные диски: алюминиевые или пластмассовые, покрытые тонким магнитным порошковым слоем толщиной в несколько микрон. Информация на диске располагается по круговым концентрическим дорожкам. Магнитные диски бывают жесткими и гибкими. Жесткий диск состоит из нескольких магнитных дисков, надетых на общую ось в общем корпусе с двигателем и с устройством управления. Ёмкость современных жестких дисков достигает сотен гигабайтов.  Гибкий диск (или дискета) в настоящее время вышел из употребления.
Магнитный принцип записи используется в банковских пластиковых картах.

Оптические носители (диски CD, DVD)
Применение оптического (лазерного) способа записи информации начинается с 1980-х годов. Это в первую очередь связано с изобретением квантового генератора - лазера, источника очень тонкого луча высокой энергии. Луч способен выжигать на поверхности плавкого материала двоичный код данных с очень высокой плотностью. Считывание происходит в результате отражения от такой "перфорированной" поверхности лазерного луча с меньшей энергией ("холодного" луча). Информационный объем диска от 190 до 800 Мб. Во второй половине 1990-х годов появились цифровые универсальные видеодиски DVD. Увеличение емкости до 8Гб связано с использованием лазерного луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи. 

Флеш - носители (флеш - карты, флешки)
Выпуск "флешек" начался в 2001 году. Большой объем информации, компактность, высокая скорость чтения - записи, удобство в использовании - основные достоинства этих носителей. 
В последние годы активно ведутся работы по созданию еще более компактных носителей с использованием нанотехнологий. По предположениям экспертов, в скором будущем, плотность хранения информации возрастет до такой степени, что на носителе объемом примерно с кубический сантиметр можно будет записать каждую секунду человеческой жизни.
Процесс хранения информации связан не только с ее размещением на носителях. При больших объемах информации создаются специальные информационные хранилища. Здесь важен способ организации данных, т.к. от него будет зависеть скорость поиска и обработки данных.

Передача информации

Основные понятия:
  • источник информации
  • приемник информации
  • канал
  • шум
  • кодирование 
Хранение информации необходимо для распространения её во времени, а её распространение в пространстве происходит в процессе передачи информации
Передача информации- это процесс распространения информации от источника к приемнику через канал связи.
В современном мире источником и приемником информации является компьютер. Между компьютерами  происходит передача кода, заключающего в себе содержание сообщения. Передающее устройство производит преобразование двоичного компьютерного кода в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи. В принимающем устройстве происходит обратное преобразование передаваемого сигнала в компьютерный код. При использовании в компьютерных сетях телефонных линий, функции принимающего - передающего устройства выполняет модем.
Термином "шум" называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал или приводящие к потере информации. Для защиты от "шума" применяют различные фильтры. 

Теорема Шеннона

Скоростью передачи информации называется количество информации, передаваемое за единицу времени. Эта величина измеряется в битах в секунду. Возникает вопрос: как достичь наибольшей скорости передачи информации и при этом не потерять информацию при передаче. Первым ученым, взявшимся за решение этой задачи, был Клод Шеннон. Шеннон определил способ измерения количества информации, передаваемой по каналам связи. Он ввел понятие пропускной способности канала, как максимально возможной скорости передачи информации. Эта скорость измеряется в битах в секунду. 
От чего же зависит пропускная способность канала? Во - первых от его технической реализации (это может быть телефонная линия. электрический кабель, оптоволоконный кабель, радиорелейные линии, спутниковая связь). Во - вторых от уровня шума. Точнее, от отношения уровня шума к уровню сигнала. Теорема: всякий зашумленный канал связи характеризуется своей предельной скоростью передачи информации (пропускной способностью), называемой пределом Шеннона. При скоростях, превышающих этот предел, неизбежны ошибки в передаваемой информации. Зато при скоростях, не превышающих предел Шеннона, можно обеспечить сколь угодно малую вероятность ошибки за счет соответствующего способа кодирования. 

Защита от шума

Если по каналу передается аналоговый сигнал, например телефонный разговор, то при небольших шумах слушателю все же удается понять содержание сообщения благодаря избыточности, существующей у любого естественного языка. Для систем дискретной цифровой связи потеря даже одного бита при использовании не избыточного кода может привести к полному обесцениванию информации.
Чтобы информация была достоверной она должна быть избыточной. Т.е. каждый байт данных передается три раза подряд. Принять тот код, который дважды повторился в этой тройке.
Применение N-кратного дублирования кода увеличивает избыточность данных в N раз и как следствие во столько же раз уменьшает скорость передачи. Проблема, которая многие годы решалась специалистами в области теории связи - минимизация избыточности, автоматическое исправление (коррекция) ошибок при передаче данных.
Для контроля и коррекции ошибок нужно специальное кодирование передаваемых данных. Наиболее простым вариантом контроля является использование контрольной суммы. Алгоритм вычисления контрольной суммы такой, что любое изменение кода сообщения приводит к изменению контрольной суммы. Всё сообщение разбивается на порции - блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма, которая передается вместе с данным блоком. В месте приема сообщения заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной суммой, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.
Контрольная сумма позволяет установить наличие ошибки в блоке, но ее исправление происходит повторной передачей данных по каналу. Другой подход к исправлению ошибок заключается в использовании корректирующих кодов. Их также называют кодами с коррекцией ошибок или помехоустойчивыми кодами. Именно использование таких кодов позволяет приблизиться к пределу Шеннона.  

Помехоустойчивый код Хемминга.

Кодовое слово состоит из исходного кода и дополнительных символов, присоединяемых к исходному коду. Пусть передается сообщение, состоящее только из десятичных цифр. Весь такой алфавит можно закодировать, используя двоично - десятичный четырехразрядный код.  Добавим к двоичным кодам три дополнительных двоичных разряда. Получим кодовое слово.

СимволДвоичный код Кодовое слово 
 0 0000 0000000
 1 0001 0001111
 2 0010 0010110
 3 0011 0011001
 4 0100 0100101
 5 0101 0101010
 6 0110 0110011
 7 0111 0111100
 8 1000 1000011

 Это интересно

Некоторые африканские племена до сих пор для передачи информации используют специальные барабаны - тамтамы. И  передают информацию со скоростью звука.

Обработка информации

Процесс обработки информации происходит по определенным правилам. Информация, которую подвергают обработке, называют исходными данными. В процессе обработки информации получают результат. 
Рассмотрим процесс обработки информации как решение некоторой информационной задачи. Все задачи можно разделить на 4 группы:
- Получение новой информации, не содержащейся в исходных данных (математические задачи)
- Изменение формы представления информации (кодирование, шифровка, преобразование к другой форме)
- Структурирование данных 
- Поиск по некоторому критерию
Все перечисленные группы задач может выполнить как человек так и компьютер. В чем же состоит отличие? Человек подходит к процессу обработки информации менее формально, более творчески, неоднозначно. Одну и туже задачу разные люди решают по-разному. Компьютер же способен работать только в соответствии с заложенной в него программой. Т.е. компьютер - формальный исполнитель обработки информации. 
Важнейшим условием для успешного выполнения обработки информации является полнота исходных данных. Например, нельзя найти в телефонном справочнике телефон человека зная только его имя.
Для обозначения "правил" обработки информации в информатике используют термин алгоритм. Алгоритм, записанный на языке программирования, называется программой. 
Любая ли задача обработки информации имеет алгоритмическое решение? Оказывается нет. В теории алгоритмов существует целый ряд алгоритмически неразрешимых задач. 
Как правило для решения одной и той же задачи можно составить множество алгоритмов. 

ЭТО ИНТЕРЕСНО:

Существует легенда о том, как древнегреческий ученый Архимед, открыв закон о выталкивающей силе жидкости, воскликнул: "Эврика!". От этого слова произошли выражения "эврестические решения", "эврестическая обработка информации". Внезапное открытие, интуитивное понимание сути проблемы и ее решения - вот широкое толкование слов "эвристическое решение". Более узкое значение - отыскивание решения без осуществления полного перебора всех возможных вариантов.  


 
Разминка:
Информационные процессы - это процессы фиксации, создания, хранения, передачи, обработки информации. Люди каких профессий получают деньги за создание, хранение, передачу или обработку информации?

 Задачи

1. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 256000 бит/c. Передача файла через это соединение заняла 2 минуты. Определите размер файла в килобайтах.

2. Скорость передачи данных через модемное соединение равна 51 200 бит/с. Передача текстового файла через это соединение заняла 10 с. Определите, сколько символов содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в 16-битной кодировке Unicode.

3. Предположим, что длительность непрерывного подключения к сети Интернет с помощью модема для некоторых АТС не превышает 10 минут. Определите максимальный размер файла в Кбайтах, который может быть передан за время такого подключения, если модем передает информация в среднем со скоростью 32 килобита/с.4. Пропускная способность канала связи составляет 100 Мбит/сек. Канал не подвержен воздействию шума.
Определить, за какое время будет по каналу передан текст, информационный объем которого составляет 100 Кб.

5. Пропускная способность канала связи равна 10 Мбит/сек. Канал подвержен воздействию шума, поэтому избыточность кода передачи составляет 20%. Определить, за какое время будет по каналу передан текст, информационный объем которого 100Кб?

6. Сколько дискет емкостью 1440 Кбайт потребуется для размещения содержимого жесткого диска объемом 1 Гбайт?




Компьютерный практикум:
1. Из следующих информационных процессов выделить информационные и заполнить таблицу т.о.: 

- производство бензина из нефти
- измерение температуры воздуха
- перевод единиц длины из метров в сантиметры
- движение Земли вокруг Солнца
- фотографирование городских пейзажей
- перевод текста с одного языка на другой
- запись решения задачи в тетрадь
- исправление ошибок в сочинении
- составление прогноза
- запись файла на диск

Информационные процессы
Получение информации
Передача информации
Хранение информации
Обработка информации

2. Пользуясь поисковыми системами сети Интернет, ответить на вопрос: укажите какие формы представления информации используют животные для ее сохранения и передачи другим животным. Приведите примеры тех форм, которые не встречаются в человеческой практике. Отдельно отметьте виды информации, которые невозможны для человеческих органов чувств.  

3. Пользуясь поисковыми системами сети Интернет, приведите примеры приборов, изобретенных человеком для расширения своих возможностей по получению информации. Для каждого прибора найти дату его создания,  создателя и фотографию. Оформить в виде текстового документа или презентации. 

Домашнее задание:

1. Заполнить таблицу:

Долговечность
Надежность
Ёмкость 
Время доступа к информации

Нецифровые носители

бумага

камень

глиняные таблички





Магнитные носители

лента

дискета

жесткий диск





Оптические носители

CD

DVD





  Информационные процессы
    Реализация с помощью компьютера    
Создание и сбор информации

Передача информации

Обработка и поиск информации

Хранение информации



2. Передача данных через ADSL-соединение заняла 2 минуты. За это время был передан файл, размер которого3750 Кбайт. Определите минимальную скорость(бит/c), при которой такая передача возможна.

3. Средняя скорость передачи данных с помощью модема равна 36864 бит/с. Сколько секунд понадобится модему, чтобы передать 4 страницы текста в 8-битной кодировке КОИ8, если считать, что на каждой странице в среднем 2304 символа?

4. Приведите примеры процессов обработки информации, которые вам приходится выполнять во время учебы. Для каждого примера определите исходные данные, результат, правила обработки.

Вопросы

1. Какая, с вашей точки зрения, сохраняемая информация имеет наибольшее значение для всего человечества, для отдельно взятого человека?
2. Назовите известные вам крупные хранилища информации?
3. Где и когда появилась бумага?
4. Когда была изобретена магнитная запись?
5. Назовите сравнительные преимущества и недостатки магнитных и оптических носителей.
6. Какие перспективы, с точки зрения хранения информации, открывают нанотехнологии?
7. Какими техническими средствами связи вы чаще всего пользуетесь?
8. Замечали ли вы факты потери информации?
9. Что такое шум? Каковы источники шума? Приведите примеры
10. Какие существуют способы борьбы с шумом?
11. Что такое пропускная способность канала связи и от чего она зависит?
12. Какой метод борьбы с шумом эффективней?
13. Как может зависеть эффективность защиты данных от размера блоков при использовании контрольного суммирования?

Проверочная работа

1. Опишите, какие действия с информацией (информационные процессы) будут выполнены учеником, если он:

а) учит правило;  б) решае

Наш опрос
Имеете ли вы доступ к компьютеру и в какой форме?
Всего ответов: 456

Друзья сайта
  • Министерство образования РБ
  • Официальный портал подготовки к ГИА и ЕГЭ
  • Всероссийская олимпиада школьников
  • Федеральный портал Российского образования
  • Институт развития образования РБ

  • Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0

    Copyright MyCorp © 2017 Бесплатный конструктор сайтов - uCoz