Лекция 2. Свойства информации. Количество информации. Понятие алгоритма.

Краткие итоги

В лекции были рассмотрены понятии информатика и информатизация. Описано как передается и в каком виде существует информация.

Контрольные вопросы

1. Что изучает Информатика?

2. Что понимается под информацией?

3. Что называется информационными процессами?

4. Дайте определение, что такое технические средства.

5. Дайте определение, что такое программное обеспечение и что оно в себя включает.

6. Что означает термин Brainware?

7. Дайте определение Информационным объектам.

8. Дайте примеры передачи сообщений.

9. Опишите процесс передачи сообщений.

Лекция 2. Свойства информации. Количество информации. Понятие алгоритма.

В лекции рассматривается общий смысл понятий алгоритма, количество информации, какими свойствами обладает информация. Понятия информатизация общества

Цель лекции: Понять, как измеряется количество информации. В лекции рассматривается понятия бита и байта информации.

Какими свойствами обладает информация?

Свойства информации:

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений.

Достоверная информация со временем может стать недостоверной, так как она обладает свойством устаревать, то есть перестаёт отражать истинное положение дел.

Информация полна, если её достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений или может повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдёт применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она ещё не может быть усвоена), так и её задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, она может стать бесполезной.

Информация становится понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому предназначена эта информация.

Информация должна преподноситься в доступной (по уровню восприятия) форме. Поэтому одни и те же вопросы по разному, излагаются в школьных учебниках и научных изданиях.

Информацию по одному и тому же вопросу можно изложить кратко (сжато, без несущественных деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации необходима в справочниках, энциклопедиях, учебниках, всевозможных инструкциях

Как измеряется количество информации?

Возможно, ли объективно измерить количество информации? На этот вопрос ученые до сих пор не могут дать точный ответ. Как, например можно измерить информацию, которая содержится в литературных произведениях Пушкина, Лермонтова, Достоевского. Важнейшим результатом теории информации является следующий вывод: В определенных, весьма широких условиях можно пренебречь качественными особенностями информации, выразить её количество числом, а также сравнить количество информации, содержащейся в различных группах данных.

В настоящее время получили распространение подходы к определению понятия «количество информации», основанные на том, что информацию, содержащуюся в сообщении, можно нестрого трактовать в смысле её новизны или, иначе, уменьшения неопределённости наших знаний об объекте. Эти подходы используют математические понятия вероятности и логарифма.

Допустим, нужно угадать одно число из набора чисел от единицы до ста. По формуле Хартли можно вычислить, какое количество информации для этого требуется: I = log 2 100  6,644. Таким образом, сообщение о верно угаданном числе содержит количество информации, приблизительно равное 6,644 единицы информации.

Приведем другие примеры равновероятных сообщений :

1. при бросании монеты: «выпала решка» , «выпал орел»;

2. на странице книги: «количество букв чётное» , «количество букв нечётное» .

Определим теперь, являются ли равновероятными сообщения "первой выйдет из дверей здания женщина" и "первым выйдет из дверей здания мужчина" . Однозначно ответить на этот вопрос нельзя. Все зависит от того, о каком именно здании идет речь. Если это, например, станция метро, то вероятность выйти из дверей первым одинакова для мужчины и женщины, а если это военная казарма, то для мужчины эта вероятность значительно выше, чем для женщины.

Для задач такого рода американский учёный Клод Шеннон предложил в 1948 г. другую формулу определения количества информации, учитывающую возможную неодинаковую вероятность сообщений в наборе.

Легко заметить, что если вероятности p 1 , ..., p N равны, то каждая из них равна 1 / N , и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.

Помимо двух рассмотренных подходов к определению количества информации, существуют и другие. Важно помнить, что любые теоретические результаты применимы лишь к определённому кругу случаев, очерченному первоначальными допущениями.

В качестве единицы информации Клод Шеннон предложил принять один бит (англ . bit - binary digit - двоичная цифра).

Бит в теории информации - количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений (типа «орел»-«решка», «чет»-«нечет» и т.п.).

В вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти компьютера, 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=2 8).

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.

При этом важно отличать двоичные кратные приставки от соответствующих десятичных:

«один К» – 1 К=210=1024 от «один кило» – 103=1000,

«один М» – 1 М=220=1048576 от «один мега» – 106=1000000 и т.д.

Этим часто злоупотребляют производители компьютерной техники, в частности, производители жестких магнитных дисков, которые при указании их информативной емкости используют меньшую единицу измерения с тем, чтобы результирующее значение выражалось большим числом (как в известном мультфильме – "А в попугаях-то я длиннее!").

– Игорь (Администратор)

В данной статье я рассмотрю вопрос что такое бит, зачем он нужен и какое ему отведено место в мире информационных технологий. Материал ориентирован в первую очередь на новичков и обычных пользователей, которым просто интересно узнать что такое бит. Так что если вы матерый компьютерщик, то эта статья не для вас, хотя решать вам.

Сегодня практически вся информационная индустрия, включая технику, базируется на термине "бит", который образован от словосочетания "binary digit" или по русски двоичный знак (число). Так что такое бит? Чисто технически, под словом "бит" подразумевает единицу информации, которая может принимать всего лишь два значения 0 или 1. Если говорить более простыми словами и приводить аналогию из жизни, то это обычный выбор между "Да" или "Нет". Не трудно заметить, что такой подход очень прост для восприятия и понимания, даже теми людьми, которые с техническими науками плохо ладят (практически каждый день миллиарды людей так или иначе взаимодействуют с электронными приборами, включая будильники, компьютеры и прочее).

Примечание : В интернете можно найти упоминания о других методиках подсчета и создания электроники. Однако, из-за своей сложности в массовом производстве и создании соответствующего программного обеспечения они так и не прижились.

Что позволяет бит? Биты позволяют с легкостью выстраивать более сложные конструкции, такие как описание алгоритма действий, системы классификации, хранилища данных и многое другое. Другими словами, используя биты можно в едином стиле как хранить данные, так и создавать программные коды для управляющих устройств. К примеру, если обращали внимание, то документы и программы - это просто файлы на жестком диске. Кроме того, такая двоичная логика используется и при производстве самой техники (создании тех же плат).

В техничке, обычно, за 0 принимается либо отсутствие тока, либо низкий уровень сигнала, а за 1 воспринимается высокий уровень сигнала. Другими словами, есть ток на контактах - значит 1, нет тока - значит 0. Просто, легко, понятно и нет проблем с интеграцией различных устройств и блоков.

В целом, под "что такое бит" можно подразумевать всю сегодняшнюю информационную индустрию, а не только два значения 0 и 1. Поэтому это слово вы можете встретить практически в любой технической статье, будь то она посвящена аппаратуре или же программным кодам.

Примечание : Стоит знать, что под словом "бит" могут подразумеваться и другие определения. К примеру, в теории вероятности, бит - это двоичный логарифм вероятности равновероятных событий.

Двоичный разряд, двоичное число по-английски Bi naryDigit . Из трех букв этих слов образовали звонкое словоbit , которое уже было в английском языке (bit– кусочек, кусок). В информатике оно имеет то же значение, что иBi naryDigit , но ему добавили и новый смысл.

Бит – единица информации и единица представления информации в компьютере.

Бит (один разряд двоичного числа) может принимать два значения: 0 или 1. В десятичных числах один разряд может принимать значения от 0 до 9. Если число одноразрядное (однобитовое), то 0 или 1 – это значение числа и цифры числа, которые в этом случае совпадают.

Поскольку компьютер может обрабатывать только двоичные числа, кодировать информацию можно только этими двоичными числами. В этом случае мы можем сказать, что азбука, используемая для кодирования информации, состоит из двух символов (чисел) 0 и 1.

Одноразрядным двоичным числом, т. е. одним битом, можно закодировать всего два символа, так как он принимает только два значения – 0 или 1. А десятичное одноразрядное число позволит нам закодировать 10 символов, ибо оно может иметь 10 значений – от 0 до 9.

Теперь используем для кодирования двухразрядные числа. Тогда в десятичной системе счисления можем использовать для кодирования числа от 0 до 99, т.е. 100 чисел. И закодировать можем 100 символов, в 10 раз больше, чем при кодировании одноразрядными числами.

Аналогичная закономерность имеет место и при увеличении разрядности двоичных чисел. Двухразрядным двоичным числом можем закодировать 4 символа, так как возможных чисел тоже 4: 00, 01, 10, 11, т. е. в два раза больше, чем одноразрядным. Можно проверить, что трехразрядным двоичным числом можно закодировать символов в 2 раза больше, чем двухразрядным. Обобщая эту закономерность, получаем простую формулу для определения количества символов S , которое можно закодироватьn – разрядными двоичными числами:

S = 2 n

Двоичное n -разрядное число, которое используется для кодирования информации в компьютере, называется байтом .

Из этого определения следует и другое определение байта:

Байт – единица обработки информации в компьютере, так как по значению байта можно узнать, какой символ им закодирован.

Если используются для кодирования другие n-разрядные двоичные числа, то они обязательно берутся кратными байту.

Байт сначала имел 6, затем 7 разрядов (битов), а теперь он равен 8-ми битам.

Одно из значений перевода английских слов bit и bite – кусочек. Считая кусочек частью целого, бит, действительно, – часть двоичного числа. Если байтом кодируются буквы, символы, из которых строятся слова, то и байт выражает часть слова.

Байты используются также для измерения объема памяти, оперативной и внешней, размеров файлов. Но в этом случае применяются более крупные единицы измерений. Например, Килобайты (Кб), Мегабайты (Мб) Гигабайты (Гб), Терабайты (Тб):

1 Кб = 1024 байт = 2 10 байт

1 Мб = 1024 Кб= 2 10 Кб

1 Гб = 1024 Мб= 2 10 Мб

1 Тб = 1024 Гб= 2 10 Гб

Кодирование целых и действительных чисел

Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто - достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Полученный результат деления снова так же делить. И эту процедуру деления продолжаем до тех пор, пока результат деления не окажется меньше 2. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа.

19:2 = 9 + 1 9:2=4+1 4:2=2+0 2:2 = 1

Таким образом, 19 10 = 1011 2 .

Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65 535, а 24 бита - уже более 16,5 миллионов разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415926-10 1

300 000 = 0,3-10 6

123 456 789 = 0,123456789 10 1 /

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая - характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).

- «Беспроводные информационные технологии» ООО Москва, организация, техн. Источник: http://www.vedomosti.ru/newspaper/article.shtml?2004/10/29/82849 БИТ безопасные информационые технологии кафедра СПбГИТМО образование и наука, Санкт Петербург, техн … Словарь сокращений и аббревиатур

бит - а; мн. род. бит и ов; м. [от англ. сокращения BInary digiT двоичный знак] Минимальная единица измерения количества информации и объёма памяти компьютера (равна одной ячейке или одному двоичному знаку типа да нет). * * * бит (англ. bit, от… … Энциклопедический словарь

Бит/с - Бит в секунду, бит/с (англ. bits per second, bps) базовая единица измерения скорости передачи информации, используемая на физическом уровне сетевой модели OSI или TCP/IP. На более высоких уровнях сетевых моделей, как правило, используется более… … Википедия

БИТ - (исп.). То же, что реал, монета ценностью в 16 1/2 коп. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИТ 1 [англ. beat бить] муз. выдержанная в равномерном темпе танцевальная и легкая музыка в размере 4/4 с… … Словарь иностранных слов русского языка

БИТ - (англ. bit от binary двоичный и digit знак), двоичная единица, в теории информации единица количества информации. Бит в вычислительной технике двоичная цифра, двоичный разряд. число бит памяти ЭВМ определяет максимальное количество двоичных цифр … Большой Энциклопедический словарь

бит - двоичная единица информации, двоичный знак Словарь русских синонимов. бит сущ., кол во синонимов: 2 биг бит (2) е … Словарь синонимов

Бит - (bit) Аббревиатура понятия двоичный разряд. См.: двоичная запись (binary notation). Бизнес. Толковый словарь. М.: ИНФРА М, Издательство Весь Мир. Грэхэм Бетс, Барри Брайндли, С. Уильямс и др. Общая редакция: д.э.н. Осадчая И.М.. 1998. Бит … Словарь бизнес-терминов

бит - бит, а; р. мн. ов, счётн. ф.бит (единица количества информации) … Русское словесное ударение

БИТ - БИТ, а, муж. (спец.). Единица измерения количества информации (в 1 знач.). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

бит - единица количества информации, которая содержится в сообщении типа «да» – «нет». Бит в вычислительной технике – двоичная цифра, двоичный разряд, принимающий только два значения – 0 или 1. Одним битом можно выразить только два числа – 0 и 1.… … Энциклопедия техники

БИТ - (бит, bit) (от англ. binary двоичный и digit знак, цифра), единица кол ва информации в двоичной системе. Обычно последовательность из восьми Б. наз. байтом. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М.… … Физическая энциклопедия

Бит - это единица измерения объема информации. Клод Шэннон предложил использовать термин bit в 1948 году для обозначения единицы информации. Сейчас мы обсудим историю и содержание данного понятия подробнее.

Что же это такое

Если говорить о том, как переводится слово «бит», что это за понятие, и каковы его истоки, следует сказать, что английское словосочетание binary digit, от которого возник термин, происходит из английского языка и означает Кроме того, здесь заложена определенная игра слов. Бит - это кусочек или частица.

Если учесть, что один разряд в может принимать лишь два значения, которые исключают друг друга: да/нет, 1/0, мы получаем еще одно определение. Таким образом, бит - это такое число информации, которое дает возможность однозначно дать ответ на поставленный системой вопрос. В электронике один двоичный разряд соответствует одному двоичному триггеру, который имеет два устойчивых состояния.

Разновидности

Итак, можно сделать вывод, что один бит - это единица, равная единому разряду в условиях Возможны 2 физические реализации единого двоичного разряда. Однофазный бит предполагает использование одного выхода двоичного триггера, при этом нулевой уровень может означать как сигнал «0», так и возможную неисправность схемы.

В свою очередь, высокий уровень отвечает за сигнал «1» и полную исправность схемы. Двухфазный бит предполагает использование обоих выходов двоичного триггера. В случае исправной схемы один из 2 уровней высокий, второй — низкий. Следует отметить, что высокий уровень для обоих проводов, а также низкий уровень для обоих проводов свидетельствуют о неисправности схемы.

Передача данных

Если говорить о вычислительной технике, а также сетях по там обычно значения нуля и единицы передаются при помощи различных уровней напряжения или тока. Следует отметить, что в сфере особенно если речь идет о стандартах и документации, слово «бит» применяется часто в значении «двоичный разряд». Интересно, что аналогом бита для стал кубит (q-бит).

Байт

Совокупность данных в компьютере, состоящая из 8 битов, называется байтом. Именно 8 битов являются основой для представления определенных символов, к примеру буквы «А». Также данная величина позволяет работать с двоичной арифметикой. Другими словами, байт представляет собой команду битов, отвечающую за отдельную деталь в определенном файле.

При этом каждый из байтов имеет уникальный адрес в памяти персонального компьютера. Биты вместе с байтами обладают нумерацией в диапазоне 0-7 и считаются справа налево. К примеру, если воспользоваться номером бита 76543210, значение его будет 01000001, а при выдаче на принтер данного информационного кода будет сгенерирована привычная буква «А».

Подчеркнем, что число включенных битов на едином байте нечетно. Следует учесть, что когда команда обращается к байту, персональный компьютер его проверяет, и если количество включенных битов является четным, система сообщает об ошибке. Что касается ошибки четности, она может быть вызвана сбоем оборудования либо представлять собой случайное явление, однако подобное происходит крайне редко.

При обработке данных в персональном компьютере посредством электронных цепей проходят многочисленные электрические импульсы. Подобные цепи состоят из специальных проводников, а также логических вентилей, так названы электронные микроустройства. При этом импульсы, которые проходят через вентили, способны «гаситься». Благодаря этому обрабатываются данные. В завершение еще раз напомним, что бит - это, прежде всего, крохотная единица информации, о которой мы с вами узнали немного больше.