1. Перечислить формы представления информации. Информацию можно представить в различной форме: знаковой, письменной, звуковой, дискретной (символьной в виде текста, чисел, графической в виде графиков, географических карт, табличной), в виде жестов или сигналов, устной словесной и т.д.
— естественные (разговорные) языки;
Естественные языки носят национальный характер.
Формальные языки чаще всего относятся к специальной области человеческой деятельности.
4. Выделить основные способы кодирования текста.
Знак вместе с его смыслом называют символом. Набор знаков, в котором определен их порядок, называется алфавитом.
Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, чёрное или белое, истина или ложь и т.п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия.
Тремя битами можно закодировать восемь различных значений.
7. Что такое «машинный язык»? Это логические последовательности нулей и единиц.
8. Мальчик заменил каждую букву своего имени ее номером в алфавите.
Урок 13. Представление текстовой информации в компьютере. Кодовые таблицы.
Практическая работа № 4.Представление текстов. Сжатие текстов
В этом параграфе обсудим способы компьютерного кодирования текстовой, графической и звуковой информации. С текстовой и графической информацией конструкторы «научили» работать ЭВМ, начиная с третьего поколения (1970-е годы). А работу со звуком «освоили» лишь машины четвертого поколения, современные персональные компьютеры. С этого момента началось распространение технологии мультимедиа.
Что принципиально нового появлялось в устройстве компьютеров с освоением ими новых видов информации? Главным образом, это периферийные устройства для ввода и вывода текстов, графики, видео, звука. Процессор же и оперативная память по своим функциям изменились мало. Существенно возросло их быстродействие, объем памяти. Но как это было на первых поколениях ЭВМ, так и осталось на современных ПК — основным навыком процессора в обработке данных является умение выполнять вычисления с двоичными числами. Обработка текста, графики и звука представляет собой тоже обработку числовых данных. Если сказать еще точнее, то это обработка целых чисел. По этой причине компьютерные технологии называют цифровыми технологиями.
О том, как текст, графика и звук сводятся к целым числам, будет рассказано дальше. Предварительно отметим, что здесь мы снова встретимся с главной формулой информатики:
Смысл входящих в нее величин здесь следующий: i — разрядность ячейки памяти (в битах), N — количество различных целых положительных чисел, которые можно записать в эту ячейку.
Текстовая информация
Принципиально важно, что текстовая информация уже дискретна — состоит из отдельных знаков. Поэтому возникает лишь технический вопрос — как разместить ее в памяти компьютера.
Напомним о байтовом принципе организации памяти компьютеров, обсуждавшемся в курсе информатики основной школы. Вернемся к рис. 1.5. Каждая клеточка на нем обозначает бит памяти. Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы. Порядковый номер байта определяет его адрес в памяти компьютера. Именно по адресам процессор обращается к данным, читая или записывая их в память (рис. 1.10).
Модель представления текста в памяти весьма проста. За каждой буквой алфавита, цифрой, знаком препинания и иным общепринятым при записи текста символом закрепляется определенный двоичный код, длина которого фиксирована. В популярных системах кодировки (Windows-1251, KOI8 и др.) каждый символ заменяется на 8-разрядное целое положительное двоичное число; оно хранится в одном байте памяти. Это число является порядковым номером символа в кодовой таблице. Согласно главной формуле информатики, определяем, что размер алфавита, который можно закодировать, равен: 2 8 = 256. Этого количества вполне достаточно для размещения двух алфавитов естественных языков (английского и русского) и всех необходимых дополнительных символов.
Поскольку в мире много языков и много алфавитов, постепенно совершается переход на международную систему кодировки Unicode, в которой используются многобайтовые коды. Например, если код символа занимает 2 байта, то с его помощью можно закодировать 2 16 = 65 536 различных символов.
При работе с электронной почтой почтовая программа иногда нас спрашивает, не хотим ли мы прибегнуть к кодировке Unicode для пересылаемых сообщений. Таким способом можно избежать проблемы несоответствия кодировок, из-за которой иногда не удается прочитать русский текст.
Текстовый документ, хранящийся в памяти компьютера, состоит не только из кодов символьного алфавита. В нем также содержатся коды, управляющие форматами текста при его отображении на мониторе или на печати: тип и размер шрифта, положение строк, поля и отступы и пр. Кроме того, текстовые процессоры (например, Microsoft Word) позволяют включать в документ и редактировать такие «нелинейные» объекты, как таблицы, оглавления, ссылки и гиперссылки, историю вносимых изменений и т. д. Всё это также представляется в виде последовательности байтовых кодов.
Практикум
Практическая работа № 1.4 «Представление текстов. Сжатие текстов»
Цель работы: практическое закрепление знаний о представлении в компьютере текстовых данных.
Задание 1
Определить, какие символы кодируются таблицей ASCII (DOS) соответствуют всем прописным буквам русского алфавита в кодировочной таблице ANSI (Windows). Для выполнения задания создать текст с русским алфавитом в Блокноте, а затем открыть его в режиме просмотра (клавиша F3) в любом файловом менеджере (Windows Commander, Far, Total Commander, Norton Commander) и преобразовать в другую кодировку. После выполнения задания заполнить таблицу.
Задание 2
Закодировать текст Happy Birthday to you!! с помощью кодировочной таблицы ASCII
Записать двоичное и шестнадцатеричное представление кода (для записи шестнадцатеричного кода использовать средство для просмотра файлов любого файлового менеджера).
Задание 3
Декодировать текст, записанный в международной кодировочной таблице ASCII (дано десятичное представление).
Пользуясь кодовой страницей Windows-1251 таблицы кодировки ASCII, получить шестнадцатеричный код слова ИНФОРМАТИЗАЦИЯ.
Задание 6
Во сколько раз увеличится объём памяти, необходимый для хранения текста, если его преобразовать из кодировки KOI8-R в кодировку Unicode?
Задание 7
С помощью табличного процессора Excel построить кодировочную таблицу ASCII, в которой символы буду автоматически отображаться на экране в соответствии с их заданным десятичным номером (использовать соответствующую текстовую функцию).
Справочная информация
Закодируем с помощью данного дерева слово «hello»: 0101 100 01111 01111 1110
При размещении этого кода в памяти побитово он примет вид: 010110001111011111110
Таким образом, текст, занимающий в кодировки ASCII 5 байтов, в кодировке Хаффмена займет 3 байта.
Задание 8
Используя метод сжатия Хаффмена, закодируйте следующие слова: а) administrator б) revolution в) economy г) department
Задание 9
Используя дерево Хаффмена, декодируйте следующие слова: а) 01110011 11001001 10010110 10010111 100000 б) 00010110 01010110 10011001 01101101 01000100 000
Урок-изучение нового материала по теме: «Кодирование информации»
Тип урока: изучение нового материала.
“Услышал – забыл, Увидел – запомнил, Сделал – понял”.
I. Разъяснение целей учебной деятельности учащихся на уроке.
Взаимное приветствие, определение отсутствующих, проверка подготовленности учащихся к уроку. Мотивационная заставка – чтение девиза урока, объявление темы урока и критерии оценок, которые ребята могут получить во время работы на уроке. Ученики, сидят по парам, раздаются листочки с заданиями, каждый листочек подписан: Ф.И.О. и класс. У каждого на парте карточка с практическим заданием. После каждого вида работ ученик сдает листок с решением на проверку. Учитель проверяет и выставляет результат набранных баллов в таблицу.
II. Объяснение нового материала.
Информация передается в виде сигналов. Когда мы разговариваем с другими людьми, то улавливаем звуковые сигналы. Если мы смотрим в окно, наш глаз принимает световые потоки, отраженные от объектов окружающей природы. Световой поток – это тоже сигнал. А как же информация хранится? Для того чтобы информацию сохранить, ее надо закодировать. Любая информация всегда хранится в виде кодов. Когда мы что-то пишем в тетради, мы на самом деле кодируем информацию с помощью специальных символов. Эти символы всем знакомы – они называются буквами. И система такого кодирования тоже хорошо известна – это обыкновенная азбука. Жители других стран те же самые слова запишут по-другому (другими буквами) – у них своя азбука. Можно сказать, что у них другая система кодирования. В некоторых странах вместо букв используют иероглифы – это еще более сложный способ кодирования информации.
(Этот рисунок не может быть представлен, т.к. он подан на фестиваль испорченным – прим. ред.)
Можно кодировать и звуки. С одной из таких систем кодирования вы тоже хорошо знакомы: мелодию можно записать с помощью нот. Это не единственная система кодирования музыки. В давние времена на Руси музыку записывали с помощью так называемых “крюков” – это особая форма записи.
Хранить можно не только текстовую и звуковую информацию. В виде кодов хранятся и изображения. Если посмотреть на рисунок с помощью увеличительного стекла, то видно, что он состоит из точек – это так называемый растр. Координаты каждой точки можно запомнить в виде чисел. Цвет каждой точки тоже можно запомнить в виде числа. Эти числа могут храниться в памяти компьютера и передаваться на любые расстояния. По ним компьютерные программы способны изобразить рисунок на экране или напечатать его на принтере. Изображение можно сделать больше или меньше, темнее или светлее, его можно повернуть, наклонить, растянуть. Мы говорим о том, что на компьютере обрабатывается изображение, но на самом деле компьютерные программы изменяют числа, которыми отдельные точки изображения представлены в памяти компьютера.
С целью засекречивания информации применяется ее кодирование, с незапамятных времен появились коды в виде криптограмм (по-гречески – тайнопись). Самый первый код связан с именем изобретателя телеграфного аппарата Сэмюэля Морзе и известен как азбука Морзе. Каждой букве или цифре в азбуке Морзе соответствует своя последовательность из кратковременных (называемых точками) и длительных (тире) сигналов, разделяемых паузами. Коды, использующие два различных элементарных сигнала, называются двоичными. По-английски двоичный знак звучит как binary digit. Сокращенно получается bit (бит). Если отвлечься от физической природы сигналов, удобно обозначать их символами 0 и 1. Тогда кодовые слова можно представлять как последовательность из нулей и единиц. Существует много кодов: двоичный код обмена информации ДКОИ, восьмеричный код обмена информацией КОИ-8, в современных персональных компьютерах информация представляется в коде ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – американский стандартный код для обмена информацией. В России используется так называемая альтернативная ASCII кодировка, содержащая символы русского алфавита. При вводе информации в компьютер каждый символ-буква русского или латинского алфавита, цифра, знак пунктуации или действия кодируется определенной последовательностью из восьми двоичных цифр в соответствии с таблицей кодирования. Комбинация из 8 бит называется байтом, или слогом.
Кодирование информации – 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. Обратное преобразование называется декодированием. Способ кодирования зависит от цели, ради которой оно осуществляется: сокращение записи, засекречивание (шифровка) информации, удобство обработки и т.п. Чаще всего кодированию подвергаются тексты на естественных языках (русском, английском и пр.). Существуют три основных способа кодирования текста:
1) графический – с помощью специальных рисунков или значков; 2) числовой – с помощью чисел; 3) символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.
Полный набор символов, используемый для кодирования текста, называется алфавитомили азбукой.
III. Закрепление полученных знаний.
Практическая работа по теме: “Кодирование информации”:
1. Дана кодовая таблица флажковой азбуки
Старший помощник Лом сдает экзамен капитану Врунгелю. Помогите ему прочитать следующий текст:
2. С помощью флажковой азбуки зашифруйте фразу “Учение да труд к славе ведут”.
3. С помощью флажковой азбуки зашифруйте любую пословицу, а сосед по парте пусть ее расшифрует.
4. Дана кодовая таблица азбуки Морзе
Расшифруйте (декодируйте), что здесь написано (буквы отделены друг от друга пробелами)?
5. Закодируйте с помощью азбуки Морзе слова ИНФОРМАТИКА, ДАННЫЕ, АЛГОРИТМ.
7. Заменяя каждую букву ее порядковым номером в алфавите зашифруйте фразу: “Я УМЕЮ КОДИРОВАТЬ ИНФОРМАЦИЮ”. Зашифрованный текст должен быть записан без пропусков.
8. Мальчик заменил каждую букву своего имени ее номером в алфавите. Получилось 46151. как зовут мальчика?
9. Дана кодировочная таблица (первая цифра кода – номер строки, вторая – номер столбца).
С помощью этой кодировочной таблицы зашифруйте фразу: Я УМЕЮ РАБОТАТЬ С ИНФОРМАЦИЕЙ! А ТЫ?
10. Используя кодировочную таблицу, расшифруйте текст: 25201538350304053835111503040038
Каждая буква алфавита может быть заменена любым числом из соответствующего столбика кодировочной таблицы.
Какие сообщения закодированы с помощью этой таблицы?
12. Рассмотрим “маленький монитор” с сеткой размером 10х10. Закодировать изображение (пусть “1” обозначает закрашенный квадрат, а “0” – не закрашенный).
IV. Подведение итогов.
Подведение итогов урока, выставление оценок.
V. Домашнее задание.
Подготовить буквенные диктанты, анаграммы, кроссворды различных видов, используя слова: информация, код, кодирование, алфавит, азбука, декодирование, графический, числовой, символьный, бит, байт. Придумать свою кодировочную таблицу и зашифровать с её помощью свой домашний адрес. Закодировать изображение “маленького монитора” с сеткой размером 10х10 (пусть “1” обозначает закрашенный квадрат, а “0” – не закрашенный).
