Устройства ввода информации: клавиатура, манипуляторы, сканер

   Более  крупной единицей измерения объема  информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит.

   Принято  также использовать и более  крупные единицы измерения объема  информации. Число 1024 (2¹⁰) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

Килобит	Кбит	Кбит = 1024 бит  ≈1000 бит
Мегабит	Мбит	1 Мбит = 1024 Кбит  ≈ 1 000 000 бит
Гигабит	Гбит	Гбит = 1024 Мбит ≈ 1 000 000 000 бит
Килобайт	Кбайт (Кб)	1 Кбайт = 1024 байт  ≈ 1000 байт
Мегабайт	Мбайт (Мб)	1 Мбайт = 1024 Кбайт  ≈ 1 000 000 байт
Гигабайт	Гбайт (Гб)	1 Гбайт = 1024 Мбайт  ≈ 1 000 000 000 байт

 

2.1 Кодирование информации в компьютере

Вся информация, которую обрабатывает компьютер, должна быть представлена двоичным кодом с  помощью двух цифр — 0 и 1. Эти два  символа принято называть двоичными цифрами, или битами. С помощью двух цифр 1 и 0 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организовано два важных процесса:

• кодирование, которое обеспечивается устройствами ввода при преобразовании входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, то есть в двоичный код;
• декодирование, которое обеспечивается устройствами вывода при преобразовании данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного 
более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

• 0 — отсутствие электрического сигнала или сигнал имеет низкий уровень;
• 1 — наличие сигнала или сигнал имеет высокий уровень.

Эти состояния  легко различать. Недостаток двоичного  кодирования — длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых элементов, чем с небольшим количеством сложных.

   В настоящее  время существуют разные способы  двоичного кодирования и декодирования  информации в компьютере. В первую  очередь это зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: текст, числа, графические изображения или звук. Кроме того, при кодировании чисел важную роль играет то, как они будут использоваться: в тексте, в расчетах или в процессе ввода-вывода. Накладываются также и особенности технической реализации.

2.2 Кодирование чисел

Система счисления  — совокупность приемов и правил записи чисел с помощью определенного  набора символов.

   Для записи  чисел могут использоваться не  только цифры, но и буквы  (например, запись римских цифр — XXI). Одно и то же число может быть по-разному представлено в различных системах счисления.

   В зависимости  от способа изображения чисел  системы счисления делятся на  позиционные и непозиционные.

   В позиционной  системе счисления количественное значение каждой цифры числа зависит от того, в каком месте (позиции или разряде) записана та или иная цифра этого числа. Например, меняя позицию цифры 2 в десятичной системе счисления, можно записать разные по величине десятичные числа, например 2; 20; 2000; 0,02 и т. д.

   В непозиционной  системе счисления цифры не  изменяют своего количественного  значения при изменении их  расположения (позиции) в числе.  Примером непозиционной системы  может служить римская система,  в которой независимо от местоположения одинаковый символ имеет неизменное значение (например, символ X в числе XXV).

   Количество  различных символов, используемых  для изображения числа в позиционной  системе счисления, называется  основанием системы счисления.

   В компьютере  наиболее подходящей и надежной оказалась двоичная система счисления, в которой для представления чисел используются последовательности цифр 0 и 1.

   Кроме  того, для работы с памятью  компьютера оказалось удобным  использовать представление информации  с помощью еще двух систем счисления:

• восьмеричной ( любое число представляется с помощью восьми цифр — 0, 1, 2... 7);
• шестнадцатеричной (используемые символы-цифры — 0, 1, 2... 9 и буквы — А, В, С, D, Е, F, заменяющие числа 10, 11, 12, 13, 14, 15 соответственно).

 

 Кодирование символьной информации

Нажатие алфавитно-цифровой клавиши на клавиатуре приводит к  тому, что в компьютер посылается сигнал в виде двоичного числа, представляющего  собой одно из значений кодовой таблицы. Кодовая таблица - это внутреннее представление символов в компьютере. Во всем мире в качестве стандарта принята таблица ASCII (American Standart Code for Informational Interchange - американский стандартный код информационного обмена).

Для хранения двоичного  кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит принимает значение 1 или 0, количество возможных сочетаний единиц и нулей равно 2⁸ = 256.

Значит, с помощью 1 байта можно получить 256 разных двоичных кодовых комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов. Эти коды и составляют таблицу ASCII. 

2.3 Кодирование графической информации

Создавать и  хранить графические объекты  в компьютере можно двумя способами  — как растровое или как  векторное изображение. Для каждого  типа изображения используется свой способ кодирования.

   Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами — 0 или 1.

Для кодирования 8 цветов необходимо 3 бита; для 16 цветов — 4 бита; для 6 цветов — 8 битов (1 байт) и т.д. 

   Векторное  изображение представляет собой  совокупность графических примитивов. Каждый примитив состоит из  элементарных отрезков кривых, параметры  которых (координаты узловых точек,  радиус кривизны и пр.) описываются математическими формулами. Для каждой линии указываются ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет, а замкнутые фигуры дополнительно характеризуются типом заливки. Кодирование векторных изображений выполняется различными способами в зависимости от прикладной среды. В частности, формулы, описывающие отрезки кривых, могут кодироваться как обычная буквенно-цифровая информация для дальнейшей обработки специальными программами.

 

2.4 Кодирование звуковой информации 
 
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон. Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный звуковой сигнал должен быть превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

   В процессе  кодирования непрерывного звукового  сигнала производится его временная  дискретизация. Непрерывная звуковая  волна разбивается на отдельные  маленькие участки, причем для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Таким образом, непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

   Современные  звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. В таком случае количество уровней сигнала будет равно 65536.

   При двоичном  кодировании непрерывного звукового  сигнала он заменяется последовательностью  дискретных уровней сигнала. Качество  кодирования зависит от количества измерений уровня сигнала в единицу времени, т.е. от частоты дискретизации. Чем больше количество измерений производится за 1 секунду (чем больше частота дискретизации), тем точнее процедура двоичного кодирования.

   Количество  измерений в секунду может лежать в диапазоне от 8000 до 48000, т.е. частота дискретизации аналогового звукового сигнала может принимать значения от 8 до 48 кГц - качество звучания аудио-CD. Следует также учитывать, что возможны как моно-, так и стерео-режимы.

   Стандартная  программа Windows Звукозапись играет роль цифрового магнитофона и позволяет записывать звук, т.е. дискретизировать звуковые сигналы, и сохранять их в звуковых файлах в формате wav. Также эта программа позволяет производить простейшее редактирование звуковых файлов. 

3 вопрос. Понятия архивации  файлов. Программные средства для  архивации.

 

Одним из наиболее широко распространенных видов сервисных  программ являются программы-архиваторы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации. 
   Сжатие информации - это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения. 
   Сжатие информации в файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Применяются различные алгоритмы подобного сжатия информации. Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл или архив. 
   Архивный файл - это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т.п. 
   Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка в один архивный файл группы файлов существенно упрощает их перенос с одного компьютера на другой, сокращает время копирования файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами. 
   Степень сжатия файлов характеризуется коэффициентом Кс, определяемым как отношение объема сжатого файла Vc к объему исходного файла Vо, выраженное в процентах: 
 
 Кс=(Vc/Vo)*100% 
 
Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла. 
   Наиболее хорошо сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы и файлы данных Почти не сжимаются архивные файлы. Программы для архивации отличаются используемыми методами сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия. 
   Архивация(упаковка) - помещение (загрузка) исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде. Разархивация (распаковка) - процесс восстановления файлов из архива точно в таком виде, какой они имели до загрузки в архив. При распаковке файлы извлекаются из архива и помещаются на диск или в оперативную память; 
   Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами - архиваторами 
   Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на нескольких дисках (томах). Такие архивы называются многотомными. Том - это составная часть многотомного архива. Создавая архив из нескольких частей, можно записать его части на несколько дискет. 
   Основные виды программ-архиваторов 
В настоящее время применяется несколько десятков программ - архиваторов, которые отличаются перечнем функций и параметрами работы, однако лучшие из них имеют примерно одинаковые характеристики. Из числа наиболее популярных программ можно выделить: 
   ARJ, PKPAK, LHA, ICE, HYPER, ZIP, РАК, ZOO, EXPAND, разработанные за рубежом,а также AIN и RAR, разработанные в России.  
 Обычно упаковка и распаковка файлов выполняются одной и той же программой, но в некоторых случаях это осуществляется разными программами, например, программа РКZIР производит упаковку файлов, a PKUNZIP - распаковку файлов. 
   Программы - архиваторы позволяют создавать и такие архивы, для извлечения из которых содержащихся в них файлов не требуются какие - либо программы, так как сами архивные файлы могут содержать программу распаковки. Такие архивные файлы называются самораспаковывающимися. Самораспаковывающийся архивный файл - это загрузочный, исполняемый модуль, который способен к самостоятельной разархивации находящихся в нем файлов без использования программы - архиватора. 
   Самораспаковывающийся архив получил название SFX - архив (SelF - eXtracting). Архивы такого типа в MS DOS обычно создаются в форме .ЕХЕ - файла. 

   Многие программы - архиваторы производят распаковку файлов, выгружая их на диск, но имеются и такие, которые предназначены для создания упакованного исполняемого модуля (программы). В результате такой упаковки создается программный файл с теми же именем и расширением, который при загрузке в оперативную память самораспаковывается и сразу запускается. Вместе с тем возможно и обратное преобразование программного файла в распакованный формат. К числу таких архиваторов относятся программы PKLITE, LZEXE, UNP. 
   Программа EXPAND, входящая в состав утилит операционной системы MS DOS и оболочки Windows, применяется для распаковки файлов программных продуктов, поставляемых фирмой Microsoft.

    Программы - архиваторы RAR и AIN, кроме обычного режима сжатия, имеют режим solid, в котором создаются архивы с повышенной степенью сжатия и особой структурой организации. В таких архивах все файлы сжимаются как один поток данных, т.е. областью поиска повторяющихся последовательностей символов является вся совокупность файлов, загруженных в архив, и поэтому распаковка каждого файла, если он не первый, связана с обработкой других. Архивы такого типа предпочтительнее использовать для архивирования большого числа однотипных файлов. 
   Способы управления программой - архиватором 
Управление программой - архиватором осуществляется оУправление программой - архиватором осуществляется одним из двух способов: 
 1. с помощью командной строки MS DOS, в которой формируется команда запуска, содержащая имя программы - архиватора, команду управления и ключи ее настройки, а также имена архивного и исходного файлов; подобное управление характерно для архиваторов ARJ, AIN, ZIP, РАК, LHA и др.; 
 2. с помощью встроенной оболочки и диалоговых панелей, появляющихся после запуска программы и позволяющих вести управление с использованием меню и функциональных клавиш, что создает для пользователя более комфортные условия работы. Такое управление имеет программа - архиватор RAR.

 

 

 

 

 

 

 Основная  литература

 

1 Н. В. Макарова, В. Б. Волков Информатика Питер 2011 стр 576 
2.   Комплект пособий для подготовки к ЕГЭ-2011. Информатика П.А.Якушкин, Д.М.Ушаков Издательство: "Экзамен" Год: 2010 – 2011,192-224 ст. 
3. Информатика. Учебник В. А. Каймин Издательство: Инфра-М Год: 2001 Страниц: 286  
4.   Информационная культура: Кодирование информации. Информационные модели. 9-10 классы. М.: Дрофа, 2000, 208 с.

 

 

Страница