- •Основные понятия информатики
- •1.1. Информатика как наука и учебная дисциплина
- •1.2. Понятие информации
- •1.3. Сигналы и данные
- •1.4. Информатизация общества
- •1.5. Контрольные вопросы и задания
- •2. Меры и единицы измерения информации
- •2.1. Формулы Хартли и Шеннона
- •2.2. Меры информации
- •2.2.1. Синтаксическая мера информации
- •2.2.2. Семантическая мера информации
- •2.2.3. Прагматическая мера информации
- •2.3. Бит, байт и производные от них единицы
- •2.4. Контрольные вопросы и задания
- •3. Системы счисления
- •3.1. Позиционные системы счисления
- •3.2. Двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
- •3.3. Перевод чисел из десятичной системы в другую позиционную систему счисления и обратно
- •3.3.1. Перевод целого десятичного числа в другую позиционную систему счисления
- •3.3.2. Перевод правильной десятичной дроби в другую позиционную систему счисления
- •3.3.3. Перевод числа в десятичную систему счисления
- •3.4. Арифметические операции в позиционных системах счисления
- •3.4.1. Сложение
- •3.4.2. Вычитание
- •3.5. Контрольные вопросы и задания
- •4. Кодирование (представление) данных в эвм
- •4.Введение
- •4.1. Представление целых чисел в компьютере
- •4.1.1. Форматы хранения целых чисел без знака
- •4.1.2. Форматы хранения целых чисел со знаком
- •4.2. Представление в компьютере вещественных чисел Форматы хранения вещественных чисел
- •4.3. Представление в компьютере текстовой информации
- •4.4. Кодирование графической информации
- •0×00Bbggrr
- •4.5. Контрольные вопросы и задания
- •5. Основные понятия алгебры логики
- •5.1. Логические величины: истина (логическая единица) и ложь (логический ноль)
- •5.2. Логические операции: инверсия, дизъюнкция и конъюнкция
- •5.3. Основные законы булевой алгебры
- •5.4. Контрольные вопросы и задания
- •6. Логические основы эвм
- •6.Введение
- •6.1. Бистабильная ячейка – триггер
- •6.2. Регистры
- •6.3. Сумматор
- •6.4. Выполнение операций сложения, вычитания и умножения целых чисел
- •6.4.1. Сложение и вычитание
- •6.4.2. Умножение и деление
- •6.5. Контрольные вопросы и задания
- •7. Основные этапы развития вычислительной техники. Архитектура эвм. Принципы работы вычислительной системы
- •7.1. Основные этапы развития вычислительной техники
- •7.2. Архитектура эвм
- •7.3. Принцип работы вычислительной системы
- •7.4. Контрольные вопросы и задания
- •7.4. Контрольные вопросы и задания
- •8. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера. Центральный процессор. Системные шины и слоты расширения
- •8.1. Классификация эвм. Основные элементы пк и их назначение
- •8.2. Центральный процессор
- •8.2.1. История развития процессоров
- •8.2.2. Назначение и структура простейшего процессора
- •8.2.3. Принцип действия процессора
- •8.2.4. Арифметико-логическое устройство
- •8.3. Системные шины и слоты расширения
- •8.3.1. Шина расширения isa
- •8.3.2. Шина расширения pci
- •8.3.3. Шина расширения agp
- •8.3.4. Шина расширения pci Express
- •Описание протокола
- •Пропускная способность шины pci Express
- •8.4. Контрольные вопросы и задания
- •9. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики
- •9.1. Классификация и основные параметры зу. Память
- •9.2. Оперативная память
- •9.3. Внешнее запоминающее устройство
- •9.4. Контрольные вопросы и задания
- •10. Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные характеристики
- •10.1. Устройства ввода информации
- •10.2. Устройства вывода информации
- •10.3. Контрольные вопросы и задания
2.2.1. Синтаксическая мера информации
Синтаксическая мера количества информации оперирует с обезличенной информацией, не выражающей смыслового отношения к объекту.
Объем данных Vд в сообщении измеряется количеством символов (разрядов) в этом сообщении. В различных системах счисления один разряд имеет различный вес и соответственно меняется единица измерения данных:
в двоичной системе счисления единица измерения — бит ( bit — binary digit — двоичный разряд);
в десятичной системе счисления единица измерения — дит (десятичный разряд).
Пример. Сообщение в двоичной системе в виде восьмиразрядного двоичного кода 10111011 имеет объем данных Vд = 8 бит.
Сообщение в десятичной системе в виде шестиразрядного числа 275903 имеет объем данных Vд = 6 дит.
Количество информации определяется по формуле:
где H(α) – энтропия, т.е. количество информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния системы.
Энтропия системы Н(α), имеющая N возможных состояний, согласно формуле Шеннона, равна:
где pi – вероятность того, что система находится в i-м состоянии.
Для случая, когда все состояния системы равновероятны, ее энтропия определяется соотношением
где N – число всевозможных отображаемых состояний;
m – основание системы счисления (разнообразие символов, применяемых в алфавите);
n – число разрядов (символов) в сообщении.
2.2.2. Семантическая мера информации
Для измерения смыслового содержания информации, т.е. ее количества на семантическом уровне, наибольшее признание получила тезаурусная мера, которая связывает семантические свойства информации со способностью пользователя принимать поступившее сообщение. Для этого используется понятие тезаурус пользователя.
Тезаурус — это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система.
В зависимости от соотношений смыслового содержания информации S и тезауруса пользователя Sp изменяется количество семантической информации Iс , воспринимаемой пользователем и включаемой им в дальнейшем в свой тезаурус. Характер такой зависимости показан на рис.2.2:
при Sp=0 пользователь не воспринимает, не понимает поступающую информацию;
при Sp → ∞ пользователь все знает, поступающая информация ему не нужна.
Рис. 2.2. Зависимость количества семантической информации, воспринимаемой потребителем, от его тезауруса Iс = f(Sp)
При оценке семантического (содержательного) аспекта информации необходимо стремиться к согласованию величин S и Sp.
Относительной мерой количества семантической информации может служить коэффициент содержательности С, который определяется как отношение количества семантической информации к ее объему:
2.2.3. Прагматическая мера информации
Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Эта мера также величина относительная, обусловленная особенностями использования информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется целевая функция.
Для сопоставления введенные меры информации представим в табл. 2.1.
Таблица 2.1. Единицы измерения информации и примеры
Мера информации |
Единицы измерения |
Примеры (для компьютерной области) |
Синтаксическая: шенноновский подход компьютерный подход |
Степень уменьшения неопределенности |
Вероятность события |
Единицы представления информации |
Бит, байт, Кбайт и т.д. | |
Семантическая |
Тезаурус |
Пакет прикладных программ, персональный компьютер, компьютерные сети и т.д. |
Экономические показатели |
Рентабельность, производительность, коэффициент амортизации и т.д. | |
Прагматическая |
Ценность использования |
Денежное выражение |
Емкость памяти, производительность компьютера, скорость передачи данных и т.д. |
Время обработки информации и принятия решений |