Понятие информации. Способы счисления

     Содержание: 
 

1. Понятие информации. Общая характеристика процессов  сбора, обработки и накопления информации…………………………….2
2. Система счисления…………………………………………..10
3. Технология работы в табличном процессоре Microsoft Excel………………………………………………………………………..17
4. Список литературы………………………………………….30

     1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, обработки и накопления информации.

     Вся жизнь человека, так или иначе, связана с накоплением и обработкой информации, которую он получает из окружающего мира, используя пять органов чувств – зрение, слух, вкус, обоняние и осязание. Как научная категория «информация» составляет предмет изучения для самых различных дисциплин: информатики, кибернетики, философии, физики, биологии, теории связи и т. д. Несмотря на это, строгого научного определения, что же такое информация, до настоящего времени не существует, а вместо него обычно используют понятие об информации. Понятия отличаются от определений тем, что разные дисциплины в разных областях науки и техники вкладывают в него разный смысл, с тем чтобы оно в наибольшей степени соответствовало предмету и задачам конкретной дисциплины. Имеется множество определений понятия информации – от наиболее общего философского (информация есть отражение реального мира) до наиболее частного прикладного (информация есть сведения, являющиеся объектом переработки).

     Первоначально смысл слова «информация» (от лат. Informatio – разъяснение, изложение) трактовался  как нечто присущее только человеческому  сознанию и общению: «знания, сведения, сообщения, известия, передаваемые людьми устным, письменным или другим способом».

     Информация  не является ни материей, ни энергией. В отличие от них, она может  возникать и исчезать.

     Особенность информации заключается в том, что  проявляется она только при взаимодействии объектов, причем обмен информацией может совершаться не вообще между любыми объектами, а только между теми из них, которые представляют собой организованную структуру (систему). Элементами этой системы могут быть не только люди: обмен информацией может происходить в животном и растительном мире, между живой и неживой природой, людьми и устройствами.

     Информация  – наиболее важный ресурс современного производства: он снижает потребность  в земле, труде, капитале, уменьшает расход сырья и энергии, вызывает к жизни новые производства, является товаром, причем продавец информации не теряет ее после продажи, может накапливаться.

     Понятие «информация» обычно предполагает наличие  двух объектов – «источника» информации и «приемника» (потребителя, адресата) информации.

     Информация  передается от источника к приемнику  в материально-энергетической форме  в виде сигналов (например, электрических, световых, звуковых и т. д.), распространяющихся в определенной среде.

     Сигнал (от лат. signum – знак) – физический процесс (явление), несущий сообщение (информацию) о событии или состоянии объекта наблюдения.

     Информация  может поступать в аналоговом (непрерывном) виде или дискретно (в  виде последовательности отдельных  сигналов). Соответственно различают аналоговую и дискретную информацию.

     Понятие информации можно рассматривать  с двух позиций: в широком смысле слова – это окружающий нас  мир, обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой  и неживой природой, людьми и устройствами; в узком смысле слова информация – это любые сведения, которые можно сохранить, преобразовать и передать.

     Информация  – специфический атрибут реального  мира, представляющий собой его объективное  отражение в виде совокупности сигналов и проявляющийся при взаимодействии с «приемником» информации, позволяющим выделять, регистрировать эти сигналы из окружающего мира и по тому или иному критерию их идентифицировать.

     Из  этого определения следует, что:

     • информация объективна, так как это свойство материи – отражение;

     • информация проявляется в виде сигналов и лишь при взаимодействии объектов;

     • одна и та же информация различными получателями может быть интерпретирована по-разному в зависимости от «настройки» «приемника».

     Человек воспринимает сигналы посредством  органов чувств, которые «идентифицируются» мозгом. Приемники информации в технике воспринимают сигналы с помощью различной измерительной и регистрирующей аппаратуры. При этом приемник, обладающий большей чувствительностью при регистрации сигналов и более совершенными алгоритмами их обработки, позволяет получить большие объемы информации.

     Информация  имеет определенные функции. Основными  из них являются:

     • познавательная – получение новой информации. Функция реализуется в основном через такие этапы обращения информации, как:

     – ее синтез (производство)

     – представление

     – хранение (передача во времени)

     – восприятие (потребление)

     • коммуникативная – функция общения людей, реализуемая через такие этапы обращения информации, как:

     – передача (в пространстве)

     – распределение

     • управленческая – формирование целесообразного поведения управляемой системы, получающей информацию. Эта функция информации неразрывно связана с познавательной и коммуникативной и реализуется через все основные этапы обращения, включая обработку.

     Без информации не может существовать жизнь в любой форме и не могут функционировать любые информационные системы, созданные человеком. Без нее биологические и технические системы представляют груду химических элементов. Общение, коммуникации, обмен информацией присущи всем живым существам, но в особой степени человеку. Будучи аккумулированной и обработанной с определенных позиций, информация дает новые сведения, приводит к новому знанию. Получение информации из окружающего мира, ее анализ и генерирование составляют одну из основных функций человека, отличающую его от остального живого мира.

     В общем случае роль информации может  ограничиваться эмоциональным воздействием на человека, однако наиболее часто  она используется для выработки  управляющих воздействий в автоматических (чисто технических) и автоматизированных (человеко-машинных) системах. В подобных системах можно выделить отдельные этапы (фазы) обращения информации, каждый из которых характеризуется определенными действиями.

     Последовательность  действий, выполняемых с информацией, называют информационным процессом.

     Основными информационными процессами являются:

     – сбор (восприятие) информации;

     – подготовка (преобразование) информации;

     – передача информации;

     – обработка (преобразование) информации;

     – хранение информации;

     – отображение (воспроизведение) информации.

     Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это  будут этапы обращения и преобразования сигналов (рис. 1).

       Рисунок 1. Основные информационные процессы  

     На  этапе восприятия информации осуществляется целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте (процессе), в результате чего формируется образ  объекта, проводятся его опознание и оценка. Главная задача на этом этапе – отделить полезную информацию от мешающей (шумов), что в ряде случаев связано со значительными трудностями.

     На  этапе подготовки информации осуществляется ее первичное преобразование. На этом этапе проводятся такие операции, как нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование. Иногда этап подготовки рассматривается как вспомогательный на этапе восприятия. В результате восприятия и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения или обработки.

     На  этапе передачи информация пересылается из одного места в другое (от отправителя  получателю – адресату). Передача осуществляется по каналам различной физической природы, самыми распространенными  из которых являются электрические, электромагнитные и оптические. Извлечение сигнала на выходе канала, подверженного действию шумов, носит характер вторичного восприятия.

     На  этапах обработки информации выявляются ее общие и существенные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. Преобразование информации на этапе обработки (как и на других этапах) осуществляется либо средствами информационной техники, либо человеком.

     Под обработкой информации понимается любое  ее преобразование, проводимое по законам  логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщенном опыте, сложившихся взглядах и нормах поведения. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами. Кардинальные сдвиги в этой области произошли благодаря созданию ЭВМ как универсального преобразователя информации, в связи с чем появились понятия данных и обработки данных.

     Данными называют факты, сведения, представленные в формализованном виде (закодированные), занесенные на те или иные носители и допускающие обработку с  помощью специальных технических средств (в первую очередь ЭВМ).

     Обработка данных предполагает производство различных  операций над ними, в первую очередь  арифметических и логических, для  получения новых данных, которые  объективно необходимы (например, при  подготовке ответственных решений).

     На  этапе хранения информацию записывают в запоминающее устройство для последующего использования. Для хранения информации используются в основном полупроводниковые  и магнитные носители.

     Этап  отображения информации должен предшествовать этапам, связанным с участием человека. Цель этого этапа – предоставить человеку нужную ему информацию с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств.

     Любая информация обладает рядом свойств, которые в совокупности определяют степень ее соответствия потребностям пользователя (качество информации). Можно привести немало разнообразных свойств информации, так как каждая научная дисциплина рассматривает те свойства, которые ей наиболее важны. С точки зрения информатики наиболее важными представляются следующие:

     Актуальность  информации – свойство информации сохранять ценность для потребителя  в течение времени, т. е. не подвергаться «моральному» старению.

     Полнота информации – свойство информации, характеризуемое мерой достаточности  для решения определенных задач. Полнота информации означает, что она обеспечивает принятие правильного (оптимального) решения. Оценивается относительно вполне определенной задачи или группы задач.

     Адекватность  информации – свойство, заключающееся  в соответствии содержательной информации состоянию объекта. Нарушение идентичности связано с техническим старением информации, при котором происходит расхождение реальных признаков объектов и тех же признаков, отображенных в информации.

     Сохранность информации – свойство информации, характеризуемое степенью готовности определенных информационных массивов к целевому применению и определяемое способностью контроля и защиты информации обеспечить постоянное наличие и своевременное предоставление информационного массива, необходимых для автоматизированного решения целевых и функциональных задач системы.

     Достоверность информации – свойство информации, характеризуемое степенью соответствия реальных информационных единиц их истинному  значению. Требуемый уровень достоверности  информации достигается путем внедрения методов контроля и защиты информации на всех стадиях ее переработки, повышения надежности комплекса технических и программных средств информационной системы, а также административно-организационными мерами.

     В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit — binary, digit — двоичная цифра).

     Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений. А в вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд. Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).

     Широко  используются также ещё более  крупные производные единицы  информации:

     1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,

     1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,

     1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

     В последнее время в связи с  увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

     1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,

     1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.

     За  единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.

     2. Системы счисления.

1. Что такое система счисления?

     Система счисления – это способ записи чисел с помощью заданного  набора специальных знаков (цифр).

2. Какие системы счисления не используются специалистами для общения с ЭВМ?

     Троичная  система счисления не используется специалистами в ЭВМ.

       3. Что называется основанием системы счисления?

     Количество  цифр используемых в системе счисления  называется её «основанием». В десятичной системе основание равно десяти, в двоичной системе - двум, ну а в  восьмеричной и шестнадцатеричной - соответственно, восьми и шестнадцати. То есть в р-ичной системе счисления количество цифр равно р и используются цифры от 0 до р-1.

     4. Какое количество цифр используется в десятичной системе счисления?

     Десятичная  система счисления — позиционная система счисления по целочисленному основанию 10. Одна из наиболее распространённых систем. В ней используются цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 (ноль), называемые арабскими цифрами. Предполагается, что основание 10 связано с количеством пальцев рук у человека.

     5. На какие две группы делятся  все системы счисления?

     Существуют  системы позиционные и непозиционные. В непозиционных системах счисления вес цифры не зависит от позиции, которую она занимает в числе. Так, например, в римской системе счисления в числе XXXII (тридцать два) вес цифры X в любой позиции равен просто десяти. В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, изображающих число. Любая позиционная система характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы счисления – это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе. За основание можно принять любое натуральное число – два, три, четыре, шестнадцать и т. д. Следовательно, возможно бесконечное множество позиционных систем.

     Практическое  задание.

     Задание № 2

     11010 ₂  ->  ? ₁₀

     Решение:

     Для перевода двоичного числа в десятичное необходимо его записать в виде многочлена, состоящего из произведений цифр числа  и соответствующей степени числа 2, и вычислить по правилам десятичной арифметики:

     Сначала напишем разряды символов числа:

     1 1 0 1 0 – само число

     4 3 2 1 0 – разряды числа

     Вычисление  записывали в следующем порядке: с нулевого разряда в лево – целая часть; с минус первого разряда в право – дробная часть.

     Перевод числа: 11010₂=0*2⁰+1*2¹+0*2²+1*2³+1*2⁴ = 26₁₀

     Ответ: 11010₂= 26₁₀

     Задание № 4

     А960В₁₆ -> ? ₂

     Решение:

     Чтобы перевести число из шестнадцатеричной  системы счисления в двоичную систему счисления, нужно заменить каждую цифру числа соответствующими им четверкам двоичных цифр. Заменим цифры числа А960В₁₆ :

     А на  1010;

     9 на 1001;

     6 на 0110;

     0 на 0000;

     В на 1011.

     Получим число 10101001011000001011

       Ответ: А960В₁₆  = 10101001011000001011₂.

     Задание № 6

     1010000111010011₂ -> ?₈

     Решение:

     Чтобы перевести число из двоичной системы  счисления в восьмеричную систему  счисления, нужно разбить число  на тройки цифр, в случае необходимости  следует дополнить целую и  дробную части числа нулями (целую  слева, дробную справа). Затем заменить полученные группы цифр соответствующими им восьмеричными цифрам.

     Разбиваем число на тройки цифр: 001 010 000 111 010 011.

     Заменяем:

     001 на 1;

     010 на 2;

     000 на 0;

     111 на 7;

     011 на 3.

     Получим число: 120723

     Ответ: 1010000111010011₂ = 120723₈

     Задание № 8

     1011011110001011₂ -> ?₈

     Решение:

     Чтобы перевести число из двоичной системы  счисления в восьмеричную систему  счисления, нужно разбить число  на тройки цифр, в случае необходимости  следует дополнить целую и  дробную части числа нулями (целую слева, дробную справа). Затем заменить полученные группы цифр соответствующими им восьмеричными цифрам.

     Разбиваем число на тройки цифр: 001 011 011 110 001 011.

     Заменим:

     001 на 1;

     011 на 3;

     110 на 6.

     Получим число: 133613

     Ответ: 1011011110001011₂ = 133613₈

     Задание № 10

     110D04₁₆ - > ?₂

     _{Решение:}

     _{Чтобы перевести число  из шестнадцатеричной  системы счисления  в двоичную систему  счисления нужно  заменить каждую цифру  числа соответствующими им четверкам двоичных цифр. Заменим цифры  числа} 110D04₁₆:

     1 на 0001;

     0 на 0000;

     D на 1101;

     4 на 0100.

     Получим: 0001 0001 0000 1101 0000 0100

     Ответ: 110D04₁₆ = 100010000110100000100₂

     _{Задание № 12}

     А960В₁₆ -> ? ₈

     _{Решение:}

     При переходе из восьмеричной системы счисления  в шестнадцатеричную и обратно, необходим промежуточный перевод чисел в двоичную систему. То есть перевод из шестнадцатеричной системы счисления в восьмеричную систему счисления проведем в два этапа:

     1) Переведем число из шестнадцатеричной  системы счисления в двоичную систему счисления. Заменим цифры числа А960В₁₆:

     А на 1010;

     9 на 1001;

     6 на 0110;

     0 на 0000;

     В на 1011.

     Получим число 10101001011000001011.

     2) Теперь переводим число 10101001011000001011 из двоичной системы счисления в восьмеричную систему счисления. Разбиваем число на тройки цифр: 010 101 001 011 000 001 011.

     Заменяем:

     010 на 2;

     101 на 5;

     001 на 1;

     011 на 3;

     000 на 0.

     Получим число: 2513013

     Ответ: А960В₁₆ = 2513013₈

     _{Задание № 14}

     _{24310 -> ?2}

     Решение:

     Для перевода десятичного числа в  двоичную систему его необходимо последовательно делить на 2 до тех  пор, пока не останется остаток, меньший или равный 1. Число в двоичной системе записывается как последовательность последнего результата деления и остатков от деления в обратном порядке.

     Делим число 243 на основание системы счисления  равное 2:

     243/2 = 121 остаток 1

     121/2 = 60 остаток 1

     60/2 = 30 остаток 0