Итак, наш марафон по информатике от 0 до Могу продолжается.
Сегодня третий урок, и на данный момент для тех, кто прошёл первый урок dzen.ru/a/Zzv4nlnwrVvoul6M?share_to=vk и второй https://dzen.ru/a/Z1i3j0jJLmYxGW20 уже несложно разобраться в таких базовых понятиях информатики, как информация, количество информации, бит, разряд, кибернетика, информатика, формализация, моделирование. Пойдём дальше в саму информатику, её рождение.
Гениальное изобретение человечества смогло подвести информацию к возможности её восприятия техникой всего лишь благодаря такому понятию как бит. Это наименьшая единица количества информации. Но как использовать бит в технике для восприятия информации? Для этого нужны некие кодировщики, которые смогли бы представить любой естественный символ (букву, знак, звук, граф) некой комбинацией нулей и единиц, ведь другие цифры не могут отождествляться с электрическим напряжением .
И вот здесь показательное уравнение, N=2^i, которое описывает количественный содержательный аспект информации, а никак не технический , трансформируется, заменяя N – количество событий на понятие N – алфавит (мощность алфавита), т.е. количество не возможных вариантов событий, а возможных символов, из которых состоит знаковая модель информации, например, текст. Таким образом, возможно столько разных кодов, сколько существует символов в информации об объекте, системе, области, сфере и т.д. Как же придумать код из 0 и 1, чтобы все символы разных типов моделей информации были уникальны, сколько для кодировки их взять разрядов – бит?
Так вот, гениальность и универсальность показательной формулы информатики в том, что её можно применить и для определения длины – разрядности кода единицы информации об объекте, при которой все элементы данного объекта будут закодированы и декодированы однозначно.
Например, возьмём некий набор букв как объект: А Б В Г.
Как оптимально – минимально по длине можно закодировать эти четыре символа объекта, ведь у нас всего два элемента 0 и 1 в системе кодирования? Если пробовать методом подбора, то можно взять по два разряда и тогда код А – 00, Б – 01. В – 10. Г – 11. Т.е. для 4 символов достаточно двух разрядов-бит для кодирования всех элементов объекта. А теперь возьмём некий набор символов объекта, состоящий из ! @ № # $ % # ^ & * ( ) _ + - ? всего 16 элементов в объекте. Какой длины код нам нужен для уникальной кодировки каждого символа. Попробуем использовать показательное уравнение, где N в данном случае будет равно 16. 16=2^i(степень). Чему равно i в данном равенстве. Да, 4, т.е. разрядность кода будет равна 4 битам. А если 18 элементов в информации об объекте, сколько понадобится разрядов для их кодирования? Четырёх не хватает, 5 много, 2^5=32. В данном случае всё равно используем пятиразрядный код, так как бит неделим,
Можно пойти, конечно, и другим путём - взять разные длины для отдельных кодов. Да, можно, поэтому в системе кодирования существует два типа кодировки: равномерное, где все коды имеют одинаковую длину и неравномерное – префиксное и постфиксное, где коды имеют длины с учетом вероятности их использования: чем чаще код используется, тем меньше его длина. Например, буква А используется гораздо чаще, нежели Ъ, поэтому её код равен 0, а Ъ -1010. Неравномерное кодирование используется лишь в определённых сетевых службах, но в основном в системах кодирования используется принцип равномерности. Более подробно о кодировании позже, а сейчас вернёмся к нашему показательному уравнению и посмотрим, как количество информации перейдёт в объём информации – т.е. содержательный аспект информации в технический.
Если i, в случае кодирования, является длиной (разрядностью) кода элемента объекта информации; то любое сообщение, состоящее из какого-то количества кодов (к), будет равно i*k, что и является объёмом информации в компьютере. Итак, мы вывели с вами ещё одну формулу для объёма информации:
I(объём информации) = i*k где i – длина (разрядность) кода ( или вес символа), а k- количество символов в сообщении.
На первом уроке мы разбирали понятия информация и данные, их различия.
Так вот, данные – это и есть закодированная информация, представленная в разрядах компьютера (ячейках памяти) в виде последовательности кодов- 01 комбинаций.
Системы кодирования выступают в роли интерпретаторов между любой моделью информации и компьютерной системой. И самое уникальное при этом то, что принцип универсальности показательного уравнения переносится и на универсальность самих данных. В чём он? В том, что любые объекты реальности – текстовые, графические, мультимедийные (видео и звуковые) имеют типовые 01 схемы преобразования (кодирования) в данные для обработки компьютером. В этом состоит также и сам принцип универсальности компьютера.
Однако надо отметить, что формулы объёма информации для графических и звуковых объёмов должны учитывать временные и пространственные характеристики; поэтому будут включать дополнительные элементы.
На следующем, практическом уроке, мы их подробно разберём. А на этом уроке мы вывели формулу расчёта объёма текстовой (символьной) информации.
На прошлом уроке мы, разбирая тему количества информации, выяснили, что она измеряется в битах.
А в чём же измеряется объём информации? Так вот представьте себе в ПК огромную ленту 0 и1 без какого-либо упорядочивания. Как в этой ленте указать начало сообщения, конец, продолжение, последовательность адресов ячеек хранения и т.д.?
Вот для этого придумана организация битов в байты, где и будет храниться адресный ключ логического порядка данных - адресации памяти. Такая организация называется байтом и содержит она 8 бит. 1 байт = 8 бит. Поэтому в компьютерных системах информация (данные) измеряется в байтах, а не битах, это минимальная единица объёма информации (данных).
Информация всегда эволюционирует по мере постижения человеком новых знаний и её размер достиг уже невероятных величин.
Поэтому технические параметры компьютеров также постоянно растут: если всего 5 лет назад гигабайт был на высоте, то теперь терабайт, не успев появиться, также может скоро уйти в историю. Смотрите на схеме, сколько мы можем уже охватить в электронном формате: Да, это грандиозно! А ведь совсем недавно, всего чуть больше 100 лет назад, появились первые попытки закодировать информацию и передать её при помощи электросигналов. Тонны литературы по этому вопросу не только впечатляют своим объёмом и тавтологией, но и непоследовательностью.
Проведём небольшой экскурс в историю кодирования – первого шага в рождении информатики. Многие мои ученики выбирают кибербезопасность в IT– профиле, поэтому для общего развития вспомним немного истории в становлении этого направления в it. Сейчас это мощные криптографы и антивирусные системы, а тогда это всего лишь кодировки символов-знаков языков.
Самая первая попытка закодировать информацию с целью передачи её на расстоянии - это была небезызвестная Азбука Морзе, созданная Фридрихом Герке в 1848 г для телеграфирования . Это вариант неравномерного кода, где короткие (•) и длинные (–) сигналы по протяжённости лежали в основе кодирования, а наборы их комбинаций дешифровались как буквы. Но спустя 100 лет Жанн Бодо, разработал телеграфный код, который вытеснил азбуку Морзе для большинства печатных телеграфных средств. Первоначально он состоял из групп по пять сигналов (1) “включено” и “выключено” ( 0) одинаковой длительности, что значительно эффективно по времени по сравнению с системой Морзе, состоящей из коротких точек и длинных тире. Это в принципе почти современный код, но ещё не цифровой, а пока ещё аналоговый, но принцип равномерности и двоичности лёг в основу и стал революционным прорывом в информатику. А затем, уже в 1963 году появилась.
ASCII кодировка, которая была разработана для телетайпов — устройств обмена информацией, похожих на телеграфы с печатной машинкой, обычно представленная в виде таблиц с кодовыми словами для каждого символа алфавита с разрядность 8 бит.
Затем и наша кириллица сумела войти в истории, благодаря
КОИ-8 (код обмена информацией, 8 бит), KOI8 — восьмибитовой кодовой страницы, совместимой с ASCII. для кодирования букв кириллических алфавитов.
И апогеем стал в 1991 году Юникод (Unicode) — стандарт кодирования символов, включающий в себя знаки почти всех письменных языков мира. Стандарт предложен организацией «Консорциум Юникода»
Разрядность базовая кодового слова 16 бит, но затем появился
UTF-32 , как один из способов кодирования символов Юникода, использующий для кодирования любого символа ровно 32 бита. Вот такая довольно динамичная история.
Темы первых трёх уроков неслучайно идут вначале всего курса ликбеза на нашем канале. Это ВСЁ основа информатики и считается довольно сложным для понимания разделом. Но я надеюсь, что эти три урока были для вас простыми и познавательными.
Но ещё рановато расслабляться, так как мы пока всего лишь знаем как переводится информация на язык компьютера, но как она обрабатывается на этом языке и что стоит за всеми известными интерфейсами пользователей и как процессор понимает, что нам надо… это всё на курсе поэтапно разберём от 0 до Могу.
Следующий урок практический. Рассмотрим варианты решения задач от уровня 9 класса ОГЭ до 11 класса ЕГЭ и профессионального и олимпиадного по всем пройденным темам.
Будьте с нами! Успехов всем в познании мира и его тайн!
Домашнее задание пока не задаю...
Не забывайте об энергообмене, подписывайтесь, реагируйте, задавайте вопросы, делитесь своими наработками по информатике. Всегда рада креативным предложениям! А если хотите к нам на экспресс-курс в IT-KLASS, пишите мне в личку в нашей общественной группе по ссылке https://vk.com/sev_informatika
В telegram все уроки для вас здесь https://t.me/SEV_Informatika_vektor_IT