Тема: Алфавітний підхід до вимірювання інформації
Мета: сформувати в учнів розуміння алфавітного підходу до изме-ренію інформації. Вимоги до знань і вмінь:
Учні повинні знати:
- що таке «алфавіт», «потужність алфавіту», «швидкість передачі дан-них»;
- як знайти кількість інформації в тексті.
Учні повинні вміти:
- знаходити кількість інформації в тексті;
- переводити кількість інформації в похідні. Програмно-дидактичне забезпечення: ПК, програма Калькулятор.
I. Постановка цілей уроку
1. Скільки символів в комп'ютерному алфавіті?
2. Який обсяг інформації, що міститься в книзі, на аудіокасеті, на компакт-диску, в бібліотеці?
3. Для передачі інформації в обсязі 10 підручників можна витратити всього 1 хвилину. Як це зробити?
II. Перевірка домашнього завдання
Завдання рівня знання і розуміння перевірте на дошці. Робота над помилками в практичній роботі.
III. Виклад нового матеріалу
1. Алфавітний підхід до вимірювання інформації
Ви навчилися визначати кількість інформації, яке містить-ся в повідомленнях, що зменшують невизначеність наших знань, т. Е. Ми розглядали інформацію зі своєї точки зору - з позиції людини. Для нас кількість інформації залежить від її змісту, зрозумілості та новизни. Наприклад, в досвіді по діставання кулі з кошика однаковий-ше кількість інформації міститься і в зоровому образі (ми бачимо червоний куля), і у фразі «Червона куля», і в довгій фразі «Я дістав червону кулю».
Навколо нас по всіх усюдах відбуваються інформаційні обміни. Інфор-мацией обмінюються між собою люди, тварини, технічні пристро-тва, органи людини або тварини і т. Д. У всіх цих випадках передача інформації відбувається у вигляді послідовностей різних сигналів. В обчислювальній техніці такі сигнали кодують певні смислі-ловие символи, т. Е. Такі сигнали кодують послідовності знаків - букв, цифр, кодів кольору точок і т. Д. З цієї точки зору розглядається інший підхід до вимірювання інформації - алфавітний.
Яким чином в цьому випадку можна знайти кількість інформації?
У нас є невеликий текст, написаний російською мовою. Він відбутися у-ит з букв російського алфавіту, цифр, розділових знаків. Для простоти будемо вважати, що символи в тексті присутні з однаковою вероят-ністю.
Безліч використовуваних в тексті символів називається алфавітом. В ін-форматіке під алфавітом розуміють не тільки букви, але й цифри, і розділові знаки, і інші спеціальні знаки. У алфавіту є розмір (загальна кількість його символів), який називається потужністю алфавіту.
Позначимо потужність алфавіту через N. Тоді скористаємося формулою для знаходження кількості інформації їх імовірнісного підходу:
Для розрахунку кількості інформації по цій формулі нам необхідно знайти потужність алфавіту N. Насправді ми вже розраховували потужність алфавіту, коли розглядали кодування текстової інформації. Знайдемо N для нашої задачі.
Знайти обсяг інформації, що міститься в тексті з 3000 символів, на-писаному російськими буквами.
1) Знайдемо потужність алфавіту:
N = 33 російських прописних букви + 33 російських малих літер + 21 спеці-ний знак = 87 символів.
Підставами в формулу і розрахуємо кількість інформації:
2) I = log 2 87 = 6,4 біта.
Така кількість інформації - інформаційний обсяг - несе один символ в російській тексті. Тепер, щоб знайти кількість інформації у всьому тесті, потрібно знайти загальну кількість символів в ньому і помножити на ін-формаційний обсяг одного символу.
Нехай в тексті 3000 символів. значить
2) 6,4 * 3000 = 19140 біт.
Знайти кількість інформації, що міститься в німецькому тексті з та-ким же кількістю символів.
Знайдемо потужність німецького алфавіту:
1) N = 26 німецьких прописних букви + 26 німецьких малих літер + 21
спеціальний знак = 73 символу.
Знайдемо інформаційний обсяг одного символу:
2) I = log 2 73 = 6,1 біт.
Знайдемо обсяг всього тексту.
3) 6,1 * 3000 = 18300 біт.
Правило для вимірювання інформації з точки зору алфавітного під-ходу.
1. Знайти потужність алфавіту - N.
2. Знайти інформаційний обсяг одного символу - i = log 2 N.
3. Знайти кількість символів в повідомленні - К.
4. Знайти інформаційний обсяг всього повідомлення - I.
приклад 3
1) i = log 2 N = log 2 128 = 7 біт - об'єм одного символу.
2. Інші одиниці вимірювання інформації
У комп'ютері також використовується свій алфавіт, який можна назвати комп'ютерним. Кількість символів, яке в нього входить, так само 256 символів. Це потужність комп'ютерного алфавіту. Також ми з'ясували, що закодувати 256 різних символом можна за допомогою 8 біт. 8 біт яв-ляется настільки характерною величиною, що їй присвоїли своє назва-ня - байт.
Отже, наступна за величиною одиниця виміру інформації - байт.
1 байт = 8 бітів.
Знайти інформаційний обсяг сторінки комп'ютерного тексту.
Пояснення: візьміть в якості прикладу реальний текст з будь-якого підручника без картинок. Розрахунки виробляти приблизно.
1) Знайдемо інформаційний обсяг одного символу: I = log 2 N. N = 256, I = log 2 256 = 8 біт = 1 байт.
2) Знайдемо кількість символів на сторінці. Приблизно.
- Як можна це зробити швидко? (Знайти кількість символів в рядку і помножити на кількість рядків.)
Висновок: справа в тому, що інформаційний обсяг одного символу несе якраз 1 байт інформації. Тому досить підрахувати кількість симво-лов в тексті, яке і дасть обсяг тексту в байтах.
Наприклад, якщо в тексті 3000 символів, то його інформаційний обсяг дорівнює 3000 байтам.
Погодьтеся, що байт - маленька одиниця виміру інформації.
Знайти інформаційний обсяг невеликої книги в 130 сторінок.
Пояснення: сторінки взяти з попередньої задачі.
Відповідь: 260000 байт.
І це інформаційний обсяг тільки однієї книги! А якщо взяти обсяг цілої бібліотеки? Вийде дуже велике число.
Для вимірювання великих обсягів інформації використовують такі одиниці:
1 кілобайт = 1 Кб = 210 байт = 1024 байта;
1 мегабайт = 1 Мб = 210 Кб = 1024 Кб;
1 гігабайт = 1 Гб = 210 Мб = 1024 Мб.
У 100 Мб можна вмістити:
Обмін інформацією відбувається з різною швидкістю. Якщо говорити про лю-дях, то темп мови дуже важливий для взаєморозуміння. Деякі люди раз-казав дуже повільно, інші - навпаки швидко (тараторять). І з тими і з іншими іноді слухачеві буває некомфортно. Швидкість читання також у людей буває різна. Звичайно, добре володіти високою швидкістю чте-ня, більше книг можна прочитати. Існують навіть спеціальні прийоми розвитку високої швидкості читання. Швидкість передачі інформації називаються ється швидкістю інформаційного потоку і виражається в бітах в секунду (біт / с), байтів в секунду (байт / с), Кбайт в секунду (Кб / с) і т. Д.
Швидкість читання і швидкість мовлення можна обчислити.
Швидкість інформаційного потоку в разі, коли він відбувається між технічними пристроями, набагато вище, ніж між людьми. Прийом і передачі інформації в цьому випадку відбувається по каналам зв'язку. Кос-новним характеристикам каналів зв'язку відносяться:
- максимальна швидкість передачі інформації по каналу зв'язку називаються ється пропускною спроможністю каналу;
У наступній таблиці наведено характеристики деяких каналів зв'язку.
Пояснення: таблицю підготуйте заздалегідь на дошці або на папері і роздайте Дітям.
Аналізуючи цю таблицю, можна сказати, що сьогодні перевагу віддає-ся високошвидкісного оптоволокну. Інформація по таким каналам зв'язку передається у вигляді світлового сигналу, що посилається лазерним випромінювачем. Наприклад, при швидкості 50 Мбайт / с протягом 1 хвилини передається обсяг інформації, рівний змістом 10 шкільних підручників.
IV. закріплення вивченого
Дайте відповідь на питання, поставлені на початку уроку.
Перекласти обсяг книги з прикладу 5 в інші одиниці виміру. Рішення:
260000/1024 = 253,90625 КБ. 253,90625 / 1024 = 247955 Мб.
Знайти х зі співвідношення: 16х байт = 256 Мбайт.
24х байт = 28-220 байт; 2 4х = 28-220;
Оцініть роботу класу і назвіть учнів, які відзначилися на уроці. Домашнє завдання
1) Як визначається кількість інформації з алфавітній точки зре-
ня? Вивчити правило для вимірювання інформації з точки зору
алфавітного підходу.
2) Вивчити одиниці виміру інформації.
Рівень розуміння:
1) У чому відмінність алфавітного підходу до вимірювання інформації від ве-роятностного?
З через великий обсяг цей матеріал розміщений на декількох сторінках:
1 2 3 4 5 6 7 8