Ученики на Учителя.com


Конспект урока "Измерение информации. Объемный подход" 10 класс

Тема: "Измерение информации. Объемный подход"
Выполнил: Сафиуллин Руслан Фаилович, учитель информатики
Класс: 10
Цель урока: сформировать у учащихся понимание объемного подхода к измерению
информации.
Задачи:
- обучающие: раскрыть содержание понятия «алфавит», «мощность алфавита»;
ознакомить с основными производными единицами измерения информации; способствовать
быстрой актуализации знаний учащихся при нахождении количества информации в тексте;
-развивающие: развитие у учащихся умений самостоятельно применять знания с учётом
своего индивидуального познавательного стиля;
-воспитательные: воспитание активности, аккуратности и внимательности,
формирование мотивационной компетентности.
Тип урока: комбинированный
Формы работы учащихся: фронтальная, групповая, индивидуальная
Необходимое техническое оборудование: компьютер учителя, интерактивная доска,
компьютеры для учащихся.
Структура урока
I. Сообщить о целях и задачах урока.
(3 мин)
II. Актуализация знаний
(7мин)
III. Новая тема.
(10мин)
IV. Решение задач
(10мин)
V. Рефлексия
(5 мин)
VI. Домашнее задание
(1 мин)
VII. Подведение итогов.
(1 мин)
Ход урока
I. Приветствие учащихся, постановка цели и задач на урок.
Сообщение плана урока:
1. Повторение предыдущего материала, который нам понадобится для изучения новой
темы (выполнение кроссворда).
2. Объяснение нового материала
3. Решение задач у доски и в тетради.
4. Письменная работа в качестве закрепления.
5. Подведение итогов, сообщение оценок за кроссворд и работавшим у доски.
II. Актуализация знаний
Интерактивный тест. Учащиеся разбиваются на 2 группы. Запускают интерактивный тест
по ссылке
http://emelmarya.ucoz.ru/index/krossvord_po_teme_quot_informacija_i_informacionnye_proces
sy_quot/0-28,
далее приступают к выполнению.
По окончанию работы проверяем у интерактивной доски, из каждой группы выходят по
очереди учащиеся и вписывают свой ответ.
Кроссворд
1: Устройство для хранения информации диск
2: Свойство информации, отражающей истинное положение дел достоверность
3: Минимальная единица измерения информации бит
4: Сведения об объектах и явлениях окружающей среды. информация
5: Единица измерения информации, содержащая 1024 байта килобайт
6: Процесс преобразования информации из одной знаковой системы в другую
кодирование обработка
7: Получение одних информационных объектов из других путем выполнения некоторых
алгоритмов
8: Вид информации, представленной в виде рисунков, диаграмм, картин графическая
9: Информация, воспринимаемая на слух звук
10: Единица измерения 1 символа в кодировке КОИ-8 байт
III. Новая тема.
Понятно, что информации бывает много или мало. Но для проектирования системы
передачи информации необходимо знать более точно, сколько информации и за какое время
она может быть передана.
В технике часто используют довольно простой, но грубый способ измерения информации,
который можно назвать объемным. Именно с этим способом вы встречались до настоящего
времени. Он основан на подсчете числа символов в сообщении, т. е. связан с его длиной и не
учитывает содержания. Правда, длина сообщения зависит от мощности алфавита - числа
различных символов, употребляемых для записи сообщения. Например, одно и то же число
«девятнадцать» в десятичном алфавите записывается двумя символами - 19, а в двоичном
алфавите - пятью символами - 10111.
В десятичной системе мощность алфавита равна 10 (десять цифр), а в двоичной — 2. Чем
больше мощность алфавита, тем короче запись. Самый бедный алфавит — двоичный: он
состоит из двух символов, неважно каких. И у большого, и у маленького алфавита есть свои
плюсы и минусы. Достоинства большого алфавита — короткие записи, но он требует более
сложных устройств для кодирования. Чем больше разных символов, тем сложнее их различать,
а значит, и труднее передавать без искажений.
Недаром в одном из первых телеграфных кодов — азбуке Морзе — использовалось
только три знака (точка, тире, пауза), а во всей компьютерной технике принята двоичная
система. Какой алфавит выбрать — решают проектировщики конкретной системы передачи.
Но для измерения информации желательно иметь единицы, которые не зависели бы от
алфавита.
В вычислительной технике применяются две стандартные единицы измерения: бит и байт.
Бит - это один символ двоичного алфавита. (Слово «бит» получилось в результате сокращения
английского выражения binary digit — «двоичная цифра»). Байт - это один символ, который
можно представить восьмиразрядным двоичным кодом. Мощность алфавита этого
представления равна числу различных восьмиразрядных двоичных кодов, т. е. 2
8
= 256, и
может включать, например, все символы клавиатуры пишущей машинки или терминала ЭВМ.
У специалистов из области вычислительной техники по этому поводу есть даже шутливая
поговорка «За один байт восемь битов дают».
Для сообщения, записанного в двоичной системе, количество информации в нём —
просто число двоичных символов. Число 25, выраженное в двоичной системе как 11001,
содержит 5 символов и, следовательно, 5 битов информации. Правда, в той же системе его
можно записать и по-другому; 0011001. Такое сообщение будет содержать 7 битов
информации.
Одним битом можно передать только одно из двух сообщений — 0 или 1. Эти короткие
сообщения порой несут большую смысловую нагрузку: могут означать ответ «да» или «нет»,
сигнал включения или отключения электроэнергии. Но для передачи они предельно просты.
Двух битов достаточно для передачи четырёх различных сообщений: 00, 01, 10, 11. Согласно
правилам комбинаторики, записью из n двоичных символов можно передать одно из 2
n
сообщений.
Общее количество символов, используемых в обычных текстах, больше чем 2
7
= 128, но
меньше чем 2
8
= 256. (На клавиатуре компьютера можно насчитать около 150 знаков.) Поэтому
одного байта как раз достаточно, чтобы закодировать в двоичной системе любой символ
обычного текста. Для сложных математических символов (квадратного корня, интеграла и др.),
букв различных шрифтов и алфавитов (например, греческого) одного байта недостаточно.
А как измерить количество информации в сообщении, если оно записано не в двоичной
системе? И зачем измерять такое сообщение в битах и байтах? Это нужно для того, чтобы
знать, сколько символов будет в сообщении, если его закодировать с помощью двоичного
алфавита. Конечно, и в двоичной системе, как мы видели, одно и то же число можно
закодировать по-разному. Однако для каждого сообщения существует минимальное количество
битов. Как его определить?
Рассмотрим запись десятичных чисел в двоичной системе. Первые 2
n
чисел – от 0 до 2
n
- 1
– можно записать n битами. Например, для записи чисел от 0 до 7 хватит трёх битов (2
2
< 7 <
2
3
), от 0 до 31 — пяти и т. д. Если N — степень числа 2 (N = 2
n
), то для его записи нужно n + 1
бит. Так, 32 = 2
n
соответствует 100 000 в двоичной системе (6 битов). Для других чисел
количество битов равно показателю наибольшей степени двойки, не превышающей этого числа,
плюс 1. Например, для числа 57 эта степень равна 5: 57 больше 32, но меньше 64. Поэтому для
записи 57 нужно не меньше 5 + 1 = 6 битов. Чтобы найти максимальную степень числа 2 для
любого N, необходимо вычислить log
2
N и взять от него целую часть; ее обозначают
квадратными скобками: [log
2
N]. Итак, минимальное число битов для записи любого
десятичного числа N равно [log
2
N] + 1.
При записи обычных текстов каждый символ, как правило, кодируется одним байтом.
Следовательно, число байтов примерно равно числу символов; но байтов может быть больше за
счет пробелов в тексте.
Измерение информации, основанное на подсчете числа символов в сообщении, называют
объемом информации. Такое измерение необходимо для того, чтобы оценить возможности
технических устройств, работающих с ней. Для запоминающих устройств – оперативной
памяти компьютера, дисков, дискет и т.д. – объём информации, которая может в них храниться
(объём памяти), измеряется в килобайтах, мегабайтах и гигабайтах. Чем больше объём памяти
компьютера, тем шире его возможности. Время передачи сообщения по каналу связи зависит не
только от длины текста, но и от того, какой объём информации за единицу времени можно
передать через канал, или от пропускной способности. Данная величина измеряется обычно в
килобайтах в секунду. При этом необходимо помнить, что «кило-» в вычислительной технике
чуть больше обычного. Причиной тому двоичная система счисления. Ведь в ней круглыми
числами являются не степени десятки, а степени двойки. Вот и подобрали такие числа 2,
которые лучше всего соответствуют принятому смыслу этих приставок. Поэтому
применительно к компьютерам наши приставки означают:
кило- 2
10
= 1024,
мera- 2
20
= 1024
2
= 1 048 576,
гига- 2
30
= 1024
3
= 1 073 741 824.
Рассмотренный в данном параграфе метод измерения количества информации достаточно
прост, но полностью игнорирует человеческую оценку информации. Например,
последовательному ряду из 100 букв приписывается определенное значение количества
информации. При этом не обращается внимания на вопрос, имеет ли эта информация смысл, и
имеет ли, в свою очередь, смысл ее практическое применение.
В соответствии с объемным методом совокупность 100 букв — фраза из 100 букв из
газеты, пьесы Шекспира или теоремы Эйнштейна — имеет в точности одинаковое количество
информации». Такой подход к измерению количества информации соответствует техническим
задачам, в которых канал связи должен передать всю информацию вне зависимости от
ценности этой информации для адресата. Передающей системе важно одно: передать нужное
количество информации за определенное количество времени.
Однако на следующем уроке вы узнаете, что информацию можно измерять и иначе. А
сейчас перейдем к решению задач.
IV. Решение задач.
Пример 1
Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150страниц; на каждой странице —
40 строк, b в каждой строке — 60 символов. Каков объем информации в книге?
Решение.
Мощность компьютерного алфавита равна 256. Один символ несет 1 байт информации.
Значит, страница содержит 40 х 60 = 2400 байт информации. Объем всей информации в книге (в
разных единицах):2400 х 150 == 360 000 байт. 360000/1024 = 351,5625 Кбайт. 351,5625/1024=
0,34332275 Мбайт.
Пример 2.
Подсчитайте объем информации, содержащейся в романе А.Дюма "Три мушкетера", и
определите, сколько близких по объему произведений можно разместить на одном лазерном
диске? (590 стр., 48 строк на одной странице, 53 символа в строке)
Решение.
590*48*53=1500960(символов).1500960байт» 1466Кбайт» 1,4Мбайт.На одном лазерном
диске емкостью 600 Мбайт можно разместить около428 произведений, близких по объему к
роману А. Дюма "Три мушкетера".
Пример 3.
На диске объемом 100 Мбайт подготовлена к выдаче на экран дисплея информация: 24
строчки по 80 символов, эта информация заполняет экран целиком. Какую часть диска она
занимает?
Решение.
Код одного символа занимает 1 байт.24*80=1920 (байт)Объем диска 100*1024*1024 байт
= 104857600 байт1920/104857600=0,000018 (часть диска)
V. Рефлексия
Учащимся раздаются задачи на листочках.
Самостоятельная работа.
Вариант 1
1.Сообщение, записанное буквами из 64-х символьного алфавита, содержит 20 символов.
Какой объем информации оно несет?
2.Сообщение занимает 2 страницы и содержит (1/16)Кбайта информации. На каждой
станице записано 256 символов. Какова мощность использованного алфавита?4.Для записи
сообщения использовался 64-х символьный алфавит. Каждая страница содержит 30 строк. Все
сообщение содержит 8775 байтов информации и занимает 6 страниц. Сколько символов в
строке?
Вариант 2
1.Какова мощность алфавита, с помощью которого записано сообщение, содержащее 2048
символов, если его объем составляет 1/512 часть одного мегабайта?
2.Сообщение занимает 2 страницы и содержит (1/16)Кбайта информации. На каждой
станице записано 256 символов. Какова мощность использованного алфавита?4.Для записи
сообщения использовался 64-х символьный алфавит. Каждая страница содержит 30 строк. Все
сообщение содержит 8775 байтов информации и занимает 6 страниц. Сколько символов в
строке?
VI. Домашнее задание
Параграф 3, стр. 17, вопросы и задания - любых 3 вопроса письменно.
Карточки с задачами уровень С:
1.Два сообщения содержат одинаковое количество информации. Количество символов в
первом тексте в 2,5 раза меньше, чем во втором. Сколько символов содержат алфавиты, с
помощью которых записаны сообщения, если известно, что размер каждого алфавита не
превышает 32 символов и на каждый символ приходится целое число битов?
2.Система оптического распознавания символов позволяет преобразовывать
отсканированные изображения страниц документа в текстовый формат со скоростью 4
страницы в минуту и использует алфавит мощностью 65536символов. Какое количество
информации будет нести текстовый документ после 5 минут работы приложения, страницы
которого содержат 40 строк по 50 символов?
VII. Подведение итогов.
Выставление оценок за урок.
Скачать материал

Информатика - еще материалы к урокам: