## Тема 3. Измерение информации. Кодирование информации

Слова и словосочетания

1. Прочитайте слова и словосочетания, переведите, запомните их значения.

Измеря́ть I, измер́ить II (что?) | Изме́рить коли́чество информа́ции
Измере́ние (сущ., ср. р.) | Измере́ние информа́ции
Объём | Объём па́мяти
Объёмный, -ая, -ое, -ые | Объёмный подхо́д
Двои́чный, -ая, -ое, -ые | Двои́чные ци́фры Двои́чная систе́ма счисле́ния
Алфави́т | Алфави́т языка́
Алфави́тный, -ая, -ое, -ые | Алфави́тный подхо́д
Бит |
Байт |
Код | Двои́чный код
Ко́довый, -ая, -ое, -ые | Ко́довая табли́ца
Коди́ровать, закоди́ровать I (что?) | Закоди́ровать информа́цию
Коди́рование (сущ., ср. р.) | Коди́рование информа́ции Двои́чное коди́рование Пра́вила коди́рования Станда́рт коди́рования Ме́тод коди́рования
Декоди́ровать I (что?) | Декоди́ровать сообще́ние
Декоди́рование (сущ., ср. р.) | Декоди́рование информа́ции
Равноме́рный, -ая, -ое, -ые | Равноме́рное коди́рование
Расширя́ть I, расши́рить II (что?) | Расши́рить ко́довую табли́цу
Расшире́ние (сущ., ср. р.) | Расшире́ние ко́довой табли́цы
Растр |
Ра́стровый, -ая, -ое, -ые | Ра́стровое коди́рование
Ве́ктор |
Ве́кторный, -ая, -ое, -ые | Ве́кторное коди́рование
Электри́чество (сущ., ср. р.) |
Электри́ческий, -ая, -ое, -ие | Электри́ческий сигна́л
Изобража́ть I, изобраз́ить II (что?) |
Изображе́ние (сущ., ср. р.) |

Упражнения

2. Сгруппируйте однокоренные слова.

Измерять, объём, расширение, код, растр, вычисление, определение, вектор, изображение, письмо, расширять, запись, измерить, измерение, определить, вычислить, измеренный, изобразить, объёмный, кодовый, расширенный, электричество, записывать, кодирование, определённый, закодировать, декодировать, декодирование, закодированный, растровый, шире, векторный, изображать, кодировать, электрический, записать, записанный, вычислять, определять, расширить, изображаемый, вычисленный, широкий.

3. Образуйте существительные от данных глаголов по образцу.

А) Образец: выполнить — выполнение

Измерить, определить, хранить, изобразить (з//ж), представить (в//вл), расширить, соединить, разделить, изучить, сообщить, изменить.

Б) Образец: указать — указание

Кодировать, преобразовать, декодировать, использовать.

4. Образуйте прилагательные от данных существительных по образцу.

А) Образец: смысл — смысловой

Число, звук, цифра, код, байт, растр.

Б) Образец: система — системный

Компьютер, вектор, объём, алфавит.

5. Подберите существительные к прилагательным. Укажите, где возможно, варианты. Поставьте прилагательные в правильной форме.

векторный объёмный кодовый графический двоичный равномерный алфавитный числовой растровый электрический текстовый неравномерный | подход код кодирование информация таблица ток

6. Преобразуйте словосочетания по образцу.

Образец: выполнить действие (4) — выполнение действия (2)

Измерить информацию, определить количество информации, использовать специальные стандарты, кодировать информацию, декодировать информацию, соединить изображения, определить длину, выполнять кодирование, преобразовать звук.

Текст для чтения

7. Прочитайте текст.

Количество информации

Измерение информации — это задача, которую изучает и решает теоретическая информатика.

Компьютер работает с данными. При работе с данными важно знать, сколько памяти нужно иметь, чтобы сохранить данные, сколько времени нужно, чтобы передать данные от одного компьютера другому компьютеру. Для этого можно определить количество знаков, которыми записаны данные. Это объёмный подход к определению количества информации.

Количество информации в сообщении равно количеству знаков в этом сообщении. Значит, разные сообщения с одинаковым количеством знаков будут иметь одинаковый объём информации.

Чтобы записать данные в виде, удобном для обработки на компьютере, используют цифры 0 и 1. Цифры 0 и 1 — это двоичные цифры (англ. binary digits).

Бит (англ. binary digit) — это количество информации, которую можно записать с помощью одной двоичной цифры. Бит — это наименьшая единица количества информации.

1 бит — это количество информации, в котором могут быть только два различных варианта. Если вариантов больше, то битов для записи сообщения должно быть больше. Значит, информации в сообщении будет больше. Количество вариантов N и количество битов информации в одном знаке i связаны формулой N = 2i. Из этой формулы получим: i = log2 N. Это формула Хартли.

С помощью формулы Хартли можно определить теоретическое количество информации I в сообщении, которое содержит L символов: I = L · log2 N. Это алфавитный подход.

Например, если алфавит, на котором написано сообщение, состоит из 40 знаков, а само сообщение содержит 1000 знаков, то общий объём информации в таком сообщении находим по формуле

Для больших объёмов информации используют единицы количества информации, которые больше, чем бит.

Байт (англ. byte) — это основная единица количества информации. 1 байт = 8 бит.

Крупные единицы количества информации:

1 Кбайт (килобайт) = 1024 байт = 210 байт;

1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайт = 210 Кбайт;

1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайт = 210 Мбайт;

1 Тбайт (терабайт) = 1024 Гбайт = 210 Гбайт.

Кодирование информации

Чтобы информацию было удобно обрабатывать на компьютере, информацию нужно закодировать.

Кодирование — это запись информации с помощью знаков в форме, удобной для хранения, обработки и передачи. Правило, по которому выполняют кодирование информации, — это код. Декодирование — это обратный переход от закодированного сообщения к исходной информации.

Коды можно разделить на равномерные и неравномерные. При неравномерном кодировании коды разных символов могут быть разной длины (например, код Морзе). При равномерном кодировании коды всех символов алфавита имеют одинаковую длину.

Двоичное кодирование — это запись информации с помощью цифр 0 и 1.

В конце XVII века немецкий учёный Г. В. Лейбниц создал механическую вычислительную машину, в которой использовал кодирование чисел с помощью цифр 0 и 1.

Двоичное кодирование — это равномерное кодирование. Чтобы определить длину двоичного кода, нужно использовать формулу Хартли.

Например, дан алфавит, который содержит 64 знака. Определим минимальную длину двоичного кода для каждого знака этого алфавита:

Таким образом, длина кода каждого знака для заданного алфавита равна 6 битам.

Для кодирования информации, представленной в разных формах, используют разные правила.

Для кодирования числовой информации используют запись чисел в двоичной системе счисления. Для дополнительной информации прочитайте текст «Двоичное кодирование числовой информации». Читать текст.

Для кодирования текстовой информации используют специальные стандарты — кодовые таблицы. Основными являются стандарт ASCII с расширениями (ANSI) и стандарт UNICODE. Для дополнительной информации прочитайте текст «Кодовые таблицы ASCII, ANSI и UNICODE». Читать текст.

При кодировании графической информации используют два метода — растровое кодирование и векторное кодирование. Для дополнительной информации прочитайте тексты «Растровое кодирование» и «Векторное кодирование». Читать тексты.

Для кодирования звуковой информации используют устройства, которые преобразуют звук в электрический сигнал (микрофон), а затем электрический сигнал преобразуют в двоичный код (звуковая карта).

Чтобы закодировать видеоинформацию, нужно закодировать звук, закодировать изображение, которое изменяется, и соединить их так, чтобы звук и изображение совпадали.

Задания

8. Найдите в тексте ответы на вопросы.

1. Какую задачу изучает и решает теоретическая информатика?
2. Что важно знать при работе с данными на компьютере?
3. Как определить количество информации, если использовать объёмный подход?
4. Что такое двоичные цифры?
5. Что такое бит?
6. Какое количество информации может хранить только два состояния?
7. Как связаны количество вариантов N и количество битов информации i?
8. Как определить количество информации, если использовать алфавитный подход?
9. Что такое байт?
10. Какие есть крупные единицы количества информации?
11. Что такое кодирование?
12. Что такое код?
13. Что такое декодирование?
14. На какие группы можно разделить коды?
15. Чем отличаются равномерные и неравномерные коды?
16. Что такое двоичное кодирование?
17. Как определить длину кода при равномерном кодировании?
18. Что используют для кодирования числовой информации?
19. Что используют для кодирования текстовой информации?
20. Какие методы используют для кодирования графической информации?
21. Какие устройства используют для кодирования звуковой информации?
22. Что нужно сделать, чтобы закодировать видеоинформацию?

9. Закончите предложения.

1. Измерение информации — это… .
2. Бит — это… .
3. Байт — это… .
4. Код — это… .
5. Кодирование — это… .
6. Декодирование — это… .
7. Двоичное кодирование — это… .

10. Вставьте вместо точек глаголы, данные под чертой, в нужной форме.

1. Измерение информации — это задача, которую… теоретическая информатика.
2. Чтобы… данные в виде, удобном для обработки на компьютере, … цифры 0 и 1.
3. Для больших объёмов информации… единицы количества информации, которые больше, чем бит.
4. Код — это правило, по которому… кодирование информации.
5. При равномерном кодировании коды всех символов алфавита… одинаковую длину.
6. Для кодирования звуковой информации… устройства, которые… звук в двоичный код.
7. Чтобы определить длину двоичного кода, нужно… формулу Хартли.
8. Чтобы информацию было удобно… на компьютере, информацию нужно… .

Изучать, записать, использовать, выполнять, иметь, преобразовать, обрабатывать, закодировать.

11. Выполните перевод единиц количества информации:

5 байт = _________ бит | 205 байт = ________ бит | 2405 бит = ________ байт
5 Кбайт = ________ байт | 12 Кбайт = ______ байт | 1 Кбайт = ________ бит
2560 байт = ______ Кбайт | 73728 бит = _____ Кбайт | 6 Мбайт = ________ Кбайт
1600 бит = _______ байт | 0,5 Кбайт = ______ бит | 1,5 Мбайт = _______ Кбайт
0,5 Мбайт =_______ байт | 0,5 Гбайт = ______ Кбайт | 7,5 Кбайт = _______ бит

12. Заполните таблицу «Количество информации. Длина кода».

№ | Исходные данные | Формула | Решение
1 | Алфавит содержит 32 знака. Сколько битов информации в одном знаке? |  |
2 | В одном знаке 4 бита информации. Сообщение состоит из 160 знаков. Сколько бит информации в сообщении? |  |
3 | Алфавит содержит 16 знаков. Сколько знаков содержит сообщение, если его объём 30 байт? |  |
4 | Для кодирования сообщений используют два знака. Сколько можно закодировать сообщений длиной 5 знаков? |  |
5 | Дано число, которое не больше, чем 60. Какое самое маленькое число битов нужно, чтобы закодировать это число? |  |
6 | Значения температуры воздуха не термометре — целые числа от −30 до +45. Какой длины должен быть двоичный код, чтобы им можно было закодировать эти показания термометра? |  |

13. Составьте план текста и расскажите текст по плану.

14. Прочитайте тексты про учёных. Найдите в текстах ответы на вопросы и запишите их в тетрадь.

1. Инженер, криптоаналитик и математик Клод Элвуд Шеннон. Читать текст.
2. Учёный-электронщик, изобретатель Ральф Хартли. Читать текст.
3. Изобретатель и художник Сэмюэл Морзе. Читать текст.

Вопросы:

1. Где и когда родился учёный?
2. Где учился, что изучал?
3. Где работал, чем занимался?
4. Какие важные для информатики открытия сделал?
5. Когда умер?

15. Подготовьте сообщения на следующие темы:

1. Двоичное кодирование числовой информации. Читать текст.
2. Кодовые таблицы ASCII и UNICODE. Читать текст.
3. Растровое кодирование. Читать текст.
4. Векторное кодирование. Читать текст.

Для сообщений используйте тексты для дополнительного чтения и план:

1. Определение понятий.
2. Описание правил кодирования.
3. Примеры кодирования.

### Тесты для проверки и самоконтроля

Грамматика
Инструкция

- Выберите один из вариантов в каждом из 5 вопросов;
- Нажмите на кнопку «Показать результат»;
- Скрипт не покажет результат, пока Вы не ответите на все вопросы;
- Загляните в окно рядом с номером задания. Если ответ правильный, то там (+). Если Вы ошиблись, там (-).
- За каждый правильный ответ начисляется 1 балл;
- Оценки: менее 2.5 баллов — НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, от 2.5, но менее 3.75 — УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, 3.75 и менее 5 — ХОРОШО, 5 — ОТЛИЧНО;
- Чтобы сбросить результат тестирования, нажать кнопку «Сбросить ответы»;

1. Выберите правильную форму:
   двоичное кодирование
   двойное кодирование
   двузначное кодирование
   двоичная кодирования
2. Выберите правильную форму:
   равнозначный код
   равновесный код
   равномерный код
   равноверный код
3. Выберите правильную форму:
   числовая информация
   численная информация
   числовые информации
   числовой информаций
4. Выберите правильную форму:
   растровый кодирований
   растровое кодирование
   растровая кодирования
   растровые кодирования
5. Выберите правильную форму:
   электрическая сигнала
   электрическое сигналу
   электронный сигнал
   электрический сигнал

Термины и понятия
Инструкция

- Выберите один из вариантов в каждом из 10 вопросов;
- Нажмите на кнопку «Показать результат»;
- Скрипт не покажет результат, пока Вы не ответите на все вопросы;
- Загляните в окно рядом с номером задания. Если ответ правильный, то там (+). Если Вы ошиблись, там (-).
- За каждый правильный ответ начисляется 1 балл;
- Оценки: менее 5 баллов — НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, от 5, но менее 7.5 — УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, 7.5 и менее 10 — ХОРОШО, 10 — ОТЛИЧНО;
- Чтобы сбросить результат тестирования, нажать кнопку «Сбросить ответы»;

1. Задача, которую изучает теоретическая информатика, — это …
   изображение информации
   измерение информации
   излучение информации
   изучение информации
2. Чтобы записать данные в виде, удобном для обработки на компьютере, используют …
   троичные цифры
   двойные цифры
   двоичные цифры
   тройные цифры
3. Количество информации, которую можно записать с помощью одной двоичной цифры, — это …
   бит
   байт
   бот
   баг
4. Выберите неверное предложение.
   Бит — это наименьшая единица количества информации.
   При равномерном кодировании коды всех символов алфавита имеют разную длину.
   Правило, по которому выполняют кодирование информации, — это код.
   Коды можно разделить на равномерные и неравномерные.
5. Запись информации с помощью знаков в форме, удобной для хранения, обработки и передачи, — это …
   кодирование
   декодирование
   раскодирование
   двоичное кодирование
6. Запись информации с помощью цифр 0 и 1 — это …
   двойное кодирование
   цифровое кодирование
   компьютерное кодирование
   двоичное кодирование
7. Выберите верное предложение.
   Двоичное кодирование — это равномерное кодирование.
   При кодировании графической информации используют три метода кодирования — растровое, векторное, смешанное.
   При неравномерном кодировании коды разных символов не могут быть разной длины.
   Для кодирования числовой информации используют запись чисел в десятичной системе счисления.
8. Векторное и растровое кодирование — это методы, которые используют для кодирования …
   текстовой информации
   звуковой информации
   графической информации
   мультимедийной информации
9. Стандарты ASCII и UNICODE — это стандарты кодирования …
   текстовой информации
   звуковой информации
   графической информации
   числовой информации
10. Для кодирования звуковой информации используют …
    устройства, которые преобразуют электрический сигнал в двоичный код
    устройства, которые преобразуют звук двоичный код в электрический сигнал
    устройства, которые преобразуют звук в электрический сигнал, а затем электрический сигнал преобразуют в двоичный код
    устройства, которые преобразуют звук в электрический сигнал