Ποσότητα πληροφοριών. Μονάδες μέτρησης πληροφοριών στην επιστήμη των υπολογιστών. Ελάχιστη μονάδα πληροφοριών
Ποσότητα πληροφοριών
Η ποσότητα των πληροφοριών ως μέτρο μείωσης της αβεβαιότητας της γνώσης.
(Ουσιαστική προσέγγιση για τον προσδιορισμό του όγκου των πληροφοριών)
Η διαδικασία της γνώσης του περιβάλλοντος κόσμου οδηγεί στη συσσώρευση πληροφοριών με τη μορφή γνώσης (γεγονότα, επιστημονικές θεωρίες κ.λπ.). Η απόκτηση νέων πληροφοριών οδηγεί σε διεύρυνση της γνώσης ή, όπως λέγεται μερικές φορές, σε μείωση της αβεβαιότητας της γνώσης. Εάν κάποιο μήνυμα οδηγεί σε μείωση της αβεβαιότητας των γνώσεών μας, τότε μπορούμε να πούμε ότι ένα τέτοιο μήνυμα περιέχει πληροφορίες.
Για παράδειγμα, αφού κάνετε ένα τεστ ή ολοκληρώσετε ένα τεστ, βασανίζεστε από αβεβαιότητα. Τέλος, ο δάσκαλος ανακοινώνει τα αποτελέσματα και λαμβάνετε ένα από τα δύο πληροφοριακά μηνύματα: "επιτυχία" ή "αποτυχία" και μετά το τεστ, ένα από τα τέσσερα πληροφοριακά μηνύματα: "2", "3", "4" ή "5 ".
Ένα πληροφοριακό μήνυμα σχετικά με έναν βαθμό για ένα τεστ οδηγεί σε μείωση της αβεβαιότητας των γνώσεών σας στο μισό, καθώς λαμβάνεται ένα από τα δύο πιθανά μηνύματα πληροφοριών. Ένα πληροφοριακό μήνυμα σχετικά με έναν βαθμό για ένα τεστ οδηγεί σε τετραπλάσια μείωση της αβεβαιότητας των γνώσεών σας, καθώς λαμβάνεται ένα από τα τέσσερα πιθανά μηνύματα πληροφοριών.
Είναι σαφές ότι όσο πιο αβέβαιη είναι η αρχική κατάσταση (τόσο περισσότερα πληροφοριακά μηνύματα είναι δυνατά), τόσο περισσότερες νέες πληροφορίες θα λάβουμε κατά τη λήψη ενός πληροφοριακού μηνύματος (τόσο περισσότερες φορές θα μειωθεί η αβεβαιότητα της γνώσης).
Ποσότητα πληροφοριώνμπορεί να θεωρηθεί ως μέτρο μείωσης της αβεβαιότητας της γνώσης κατά τη λήψη πληροφοριακών μηνυμάτων.
Η προσέγγιση της πληροφορίας που συζητήθηκε παραπάνω ως μέτρο μείωσης της αβεβαιότητας της γνώσης μας επιτρέπει να μετράμε ποσοτικά τις πληροφορίες. Υπάρχει ένας τύπος που συσχετίζει τον αριθμό των πιθανών μηνυμάτων πληροφοριών N και τον όγκο των πληροφοριών που μετέφεραν από το ληφθέν μήνυμα:
| N = 2 i | (1.1) |
Κομμάτι. Για να ποσοτικοποιήσετε οποιαδήποτε ποσότητα, πρέπει πρώτα να προσδιορίσετε τη μονάδα μέτρησης. Έτσι, για να μετρήσετε το μήκος, επιλέγεται ως μονάδα ο μετρητής, για μέτρηση μάζας - κιλό κλπ. Ομοίως, για να προσδιορίσετε την ποσότητα των πληροφοριών, πρέπει να εισάγετε μια μονάδα μέτρησης.
Πίσω μονάδα ποσότητας πληροφοριώνο όγκος των πληροφοριών που περιέχονται στο πληροφοριακό μήνυμα γίνεται αποδεκτός, μειώνοντας την αβεβαιότητα της γνώσης στο μισό. Αυτή η μονάδα ονομάζεται κομμάτι.
Εάν επιστρέψουμε στη λήψη ενός πληροφοριακού μηνύματος σχετικά με τα αποτελέσματα της δοκιμής που συζητήθηκαν παραπάνω, τότε εδώ η αβεβαιότητα μειώνεται στο μισό και, επομένως, ο όγκος των πληροφοριών που μεταφέρει το μήνυμα είναι ίσος με 1 bit.
Παράγωγες μονάδες για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών.Η μικρότερη μονάδα μέτρησης της ποσότητας πληροφοριών είναι ένα bit και η επόμενη μεγαλύτερη μονάδα είναι ένα byte και:
1 byte = 8 bit = 2 3 bit.
Στην επιστήμη των υπολογιστών, το σύστημα σχηματισμού πολλαπλών μονάδων μέτρησης είναι κάπως διαφορετικό από αυτό που είναι αποδεκτό στις περισσότερες επιστήμες. Τα παραδοσιακά μετρικά συστήματα μονάδων, για παράδειγμα το Διεθνές Σύστημα Μονάδων SI, χρησιμοποιούν συντελεστή 10 n ως πολλαπλάσια μονάδων, όπου n = 3, 6, 9, κ.λπ., που αντιστοιχεί στα δεκαδικά προθέματα «Kilo» (10 3 ), “Mega” (10 6), “Giga” (10 9) κ.λπ.
Σε έναν υπολογιστή, οι πληροφορίες κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας ένα δυαδικό σύστημα σημάτων, και επομένως, σε πολλαπλές μονάδες μέτρησης της ποσότητας πληροφοριών, χρησιμοποιείται ένας συντελεστής 2 n
Έτσι, οι μονάδες μέτρησης της ποσότητας πληροφοριών που είναι πολλαπλάσια ενός byte εισάγονται ως εξής:
1 kilobyte (KB) = 2 10 byte = 1024 byte;
1 megabyte (MB) = 2 10 KB = 1024 KB;
1 gigabyte (GB) = 2 10 MB = 1024 MB.
Ερωτήσεις ελέγχου
- 1. Δώστε παραδείγματα πληροφοριακών μηνυμάτων που οδηγούν σε μείωση της αβεβαιότητας της γνώσης.
2. Δώστε παραδείγματα πληροφοριακών μηνυμάτων που μεταφέρουν 1 bit πληροφοριών.
Προσδιορισμός του όγκου των πληροφοριών
Προσδιορισμός του αριθμού των ενημερωτικών μηνυμάτων.Χρησιμοποιώντας τον τύπο (1.1), μπορείτε εύκολα να προσδιορίσετε τον αριθμό των πιθανών μηνυμάτων πληροφοριών εάν είναι γνωστός ο όγκος των πληροφοριών. Για παράδειγμα, σε μια εξέταση δίνετε μια κάρτα εξέτασης και ο δάσκαλος σας λέει ότι το οπτικό μήνυμα πληροφοριών σχετικά με τον αριθμό του περιέχει 5 bit πληροφοριών. Εάν θέλετε να προσδιορίσετε τον αριθμό των εισιτηρίων για τις εξετάσεις, τότε αρκεί να προσδιορίσετε τον αριθμό των πιθανών μηνυμάτων πληροφοριών σχετικά με τους αριθμούς τους χρησιμοποιώντας τον τύπο (1.1):
Έτσι, ο αριθμός των εισιτηρίων εξετάσεων είναι 32.
Προσδιορισμός του όγκου των πληροφοριών.Αντίθετα, εάν είναι γνωστός ο πιθανός αριθμός των μηνυμάτων πληροφοριών N, τότε για να προσδιοριστεί ο όγκος των πληροφοριών που μεταφέρονται από το μήνυμα, είναι απαραίτητο να λυθεί η εξίσωση για το I.
Φανταστείτε ότι ελέγχετε την κίνηση ενός ρομπότ και μπορείτε να ορίσετε την κατεύθυνση της κίνησής του χρησιμοποιώντας πληροφοριακά μηνύματα: "βόρεια", "βορειοανατολικά", "ανατολικά", "νοτιοανατολικά", "νότια", "νοτιοδυτικά", "δυτικά" και " βορειοδυτικά» (Εικ. 1.11). Πόσες πληροφορίες θα λάβει το ρομπότ μετά από κάθε μήνυμα;
Υπάρχουν 8 πιθανά μηνύματα πληροφοριών, οπότε ο τύπος (1.1) έχει τη μορφή εξίσωσης για το I:
Ας συνυπολογίσουμε τον αριθμό 8 στην αριστερή πλευρά της εξίσωσης και ας τον παρουσιάσουμε σε μορφή ισχύος:
8 = 2 × 2 × 2 = 2 3 .
Η εξίσωσή μας:
Η ισότητα της αριστερής και της δεξιάς πλευράς της εξίσωσης είναι αληθής εάν οι εκθέτες του αριθμού 2 είναι ίσοι, επομένως, I = 3 bit, δηλ. η ποσότητα πληροφοριών που μεταφέρει κάθε μήνυμα πληροφοριών στο ρομπότ είναι ίση με 3 bit.
Αλφαβητική προσέγγιση για τον προσδιορισμό του όγκου των πληροφοριών
Με την αλφαβητική προσέγγιση για τον προσδιορισμό της ποσότητας των πληροφοριών, αφαιρείται κανείς από το περιεχόμενο των πληροφοριών και θεωρεί το πληροφοριακό μήνυμα ως μια ακολουθία σημείων ενός συγκεκριμένου συστήματος σημείων.
Πληροφοριακή ικανότητα μιας πινακίδας. Ας φανταστούμε ότι είναι απαραίτητο να μεταδοθεί ένα πληροφοριακό μήνυμα μέσω ενός καναλιού μετάδοσης πληροφοριών από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Αφήστε το μήνυμα να κωδικοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα σύστημα σημείων του οποίου το αλφάβητο αποτελείται από N χαρακτήρες (1, ..., N). Στην απλούστερη περίπτωση, όταν το μήκος του κωδικού του μηνύματος είναι ένας χαρακτήρας, ο αποστολέας μπορεί να στείλει ένα από τα Ν πιθανά μηνύματα "1", "2", ..., "N", τα οποία θα φέρουν τον όγκο των πληροφοριών I ( Εικ. 1.5).
| Ρύζι. 1.5. Μεταφορά πληροφοριών |
Ο τύπος (1.1) συσχετίζει τον αριθμό των πιθανών μηνυμάτων πληροφοριών N και τον όγκο των πληροφοριών που μετέφεραν από το ληφθέν μήνυμα. Στη συνέχεια, στην υπό εξέταση περίπτωση, N είναι ο αριθμός των σημείων στο αλφάβητο του συστήματος σημείων και I είναι ο αριθμός των πληροφοριών που φέρει κάθε ζώδιο:
Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο, μπορείτε, για παράδειγμα, να προσδιορίσετε την ποσότητα των πληροφοριών που φέρει ένα σημάδι στο δυαδικό σύστημα προσήμων:
N = 2 => 2 = 2 I => 2 1 = 2 I => I=1 bit.
Έτσι, σε ένα δυαδικό υπογεγραμμένο σύστημα, ένα σήμα φέρει 1 bit πληροφοριών. Είναι ενδιαφέρον ότι η ίδια η μονάδα μέτρησης της ποσότητας πληροφοριών "bit" (bit) πήρε το όνομά της ΑΠΟ την αγγλική φράση "Binary digiT" - "δυαδικό ψηφίο".
Η χωρητικότητα πληροφοριών του πρόσημου του δυαδικού συστήματος πρόσημου είναι 1 bit.
Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των σημείων που περιέχει το αλφάβητο ενός συστήματος σημείων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα πληροφοριών που μεταφέρει ένα ζώδιο. Για παράδειγμα, θα καθορίσουμε τον όγκο των πληροφοριών που μεταφέρονται από ένα γράμμα του ρωσικού αλφαβήτου. Το ρωσικό αλφάβητο περιλαμβάνει 33 γράμματα, αλλά στην πράξη, μόνο 32 γράμματα χρησιμοποιούνται συχνά για τη μετάδοση μηνυμάτων (το γράμμα "ё" εξαιρείται).
Χρησιμοποιώντας τον τύπο (1.1), προσδιορίζουμε την ποσότητα των πληροφοριών που μεταφέρονται από ένα γράμμα του ρωσικού αλφαβήτου:
N = 32 => 32 = 2 I => 2 5 = 2 I => I=5 bit.
Έτσι, ένα γράμμα του ρωσικού αλφαβήτου φέρει 5 bits πληροφοριών (με αλφαβητική προσέγγιση για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών).
Ο όγκος των πληροφοριών που μεταφέρει ένα σήμα εξαρτάται από την πιθανότητα λήψης του. Εάν ο παραλήπτης γνωρίζει εκ των προτέρων ποιο ακριβώς πρόσημο θα έρθει, τότε η ποσότητα των πληροφοριών που θα λάβει θα είναι ίση με 0. Αντίθετα, όσο λιγότερες πιθανότητες είναι να λάβει ένα σημάδι, τόσο μεγαλύτερη είναι η ικανότητα πληροφόρησης του.
Στη ρωσική γραπτή ομιλία, η συχνότητα χρήσης των γραμμάτων στο κείμενο είναι διαφορετική, επομένως, κατά μέσο όρο, ανά 1000 χαρακτήρες ενός ουσιαστικού κειμένου υπάρχουν 200 γράμματα "a" και εκατό φορές λιγότερος αριθμός γραμμάτων "f" (μόνο 2) . Έτσι, από την άποψη της θεωρίας των πληροφοριών, η χωρητικότητα πληροφοριών των χαρακτήρων του ρωσικού αλφαβήτου είναι διαφορετική (το γράμμα "a" έχει το μικρότερο και το γράμμα "f" το μεγαλύτερο).
Ο όγκος των πληροφοριών στο μήνυμα.Ένα μήνυμα αποτελείται από μια ακολουθία χαρακτήρων, καθένας από τους οποίους φέρει μια ορισμένη ποσότητα πληροφοριών.
Εάν τα σημάδια φέρουν την ίδια ποσότητα πληροφοριών, τότε η ποσότητα των πληροφοριών I c στο μήνυμα μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας την ποσότητα των πληροφοριών που μεταφέρονται με ένα πρόσημο με το μήκος του κωδικού (αριθμός χαρακτήρων στο μήνυμα) K:
I c = I × K
Έτσι, κάθε ψηφίο ενός δυαδικού κώδικα υπολογιστή φέρει πληροφορίες 1 bit. Κατά συνέπεια, δύο ψηφία μεταφέρουν πληροφορίες σε 2 bit, τρία ψηφία - σε 3 bit, κ.λπ. Η ποσότητα των πληροφοριών σε bit είναι ίση με τον αριθμό των ψηφίων του δυαδικού κωδικού υπολογιστή (Πίνακας 1.1).
Πίνακας 1.1. Ο όγκος των πληροφοριών που μεταφέρεται από έναν δυαδικό κώδικα υπολογιστή
Μετατροπέας μήκους και απόστασης Μετατροπέας μάζας Μετατροπέας μετρήσεων όγκου χύμα προϊόντων και προϊόντων διατροφής Μετατροπέας περιοχής Μετατροπέας όγκου και μονάδων μέτρησης σε μαγειρικές συνταγές Μετατροπέας θερμοκρασίας Μετατροπέας πίεσης, μηχανικής καταπόνησης, συντελεστής Young's Μετατροπέας ενέργειας και εργασίας Μετατροπέας ισχύος Μετατροπέας δύναμης Μετατροπέας χρόνου Μετατροπέας γραμμικής ταχύτητας Επίπεδη γωνία Μετατροπέας θερμικής απόδοσης και απόδοσης καυσίμου Μετατροπέας αριθμών σε διάφορα συστήματα αριθμών Μετατροπέας μονάδων μέτρησης της ποσότητας πληροφοριών Τιμές νομισμάτων Μεγέθη γυναικείων ενδυμάτων και παπουτσιών Μεγέθη ανδρικών ενδυμάτων και παπουτσιών Μετατροπέας γωνιακής ταχύτητας και συχνότητας περιστροφής Μετατροπέας Acceler Μετατροπέας γωνιακής επιτάχυνσης Μετατροπέας πυκνότητας Μετατροπέας ειδικού όγκου Μετατροπέας ροπής αδράνειας Μετατροπέας ροπής δύναμης Μετατροπέας ροπής Μετατροπέας ειδικής θερμότητας καύσης (κατά μάζα) Μετατροπέας πυκνότητας ενέργειας και ειδικής θερμότητας καύσης (κατά όγκο) Μετατροπέας διαφοράς θερμοκρασίας Συντελεστής μετατροπέας θερμικής διαστολής Μετατροπέας θερμικής αντίστασης Μετατροπέας θερμικής αγωγιμότητας Μετατροπέας ειδικής θερμικής χωρητικότητας Μετατροπέας ισχύος έκθεσης ενέργειας και θερμικής ακτινοβολίας Μετατροπέας πυκνότητας ροής θερμότητας Μετατροπέας συντελεστή ροής θερμότητας Μετατροπέας ταχύτητας ροής όγκου Μετατροπέας ταχύτητας μάζας Μετατροπέας μοριακής ταχύτητας ροής Μετατροπέας μοριακής πυκνότητας ροής Μετατροπέας μοριακής συγκέντρωσης συγκέντρωσης μάζας σε μετατροπέα διαλύματος Δυναμικό (απόλυτο) Μετατροπέας ιξώδους Κινηματικός μετατροπέας ιξώδους Μετατροπέας επιφανειακής τάσης Μετατροπέας διαπερατότητας ατμών Μετατροπέας διαπερατότητας ατμών και μετατροπέας ρυθμού μεταφοράς ατμών Μετατροπέας στάθμης ήχου Μετατροπέας ευαισθησίας μικροφώνου Επίπεδο πίεσης ήχου (SPL) Μετατροπέας επιπέδου πίεσης ήχου με δυνατότητα επιλογής πίεσης αναφοράς Μετατροπέας φωτεινότητας μετατροπέας φωτεινότητας μετατροπέας έντασης φωτεινότητας Μετατροπέας συχνότητας και μήκους κύματος Ισχύς και εστιακού μήκους διόπτρας Ισχύς και μεγέθυνση φακού (×) Μετατροπέας ηλεκτρικού φορτίου Μετατροπέας γραμμικής πυκνότητας φόρτισης Μετατροπέας πυκνότητας επιφανειακής φόρτισης Μετατροπέας πυκνότητας φόρτισης όγκου Μετατροπέας ηλεκτρικού ρεύματος Μετατροπέας πυκνότητας γραμμικού ρεύματος Μετατροπέας πυκνότητας επιφανειακού ρεύματος Μετατροπέας δυναμικού ηλεκτρικού ρεύματος και μετατροπέας ισχύος ηλεκτρικού πεδίου μετατροπέας τάσης Μετατροπέας ηλεκτρικής αντίστασης Μετατροπέας ηλεκτρικής αντίστασης Μετατροπέας ηλεκτρικής αντίστασης Μετατροπέας ηλεκτρικής αγωγιμότητας Μετατροπέας ηλεκτρικής αγωγιμότητας Μετατροπέας ηλεκτρικής χωρητικότητας Μετατροπέας επαγωγής Αμερικάνικος μετατροπέας μετρητή σύρματος Επίπεδα σε dBm (dBm ή dBm), dBV (dBV), watt, κ.λπ. μονάδες Μετατροπέας μαγνητοκινητικής δύναμης Μετατροπέας ισχύος μαγνητικού πεδίου Μετατροπέας μαγνητικής ροής Μετατροπέας μαγνητικής επαγωγής Ακτινοβολία. Μετατροπέας ρυθμού δόσης απορροφούμενης από ιονίζουσα ακτινοβολία Ραδιενέργεια. Μετατροπέας ραδιενεργού αποσύνθεσης Ακτινοβολία. Μετατροπέας δόσης έκθεσης Ακτινοβολία. Μετατροπέας απορροφημένης δόσης Μετατροπέας δεκαδικού προθέματος Μεταφορά δεδομένων Μετατροπέας τυπογραφίας και μονάδας επεξεργασίας εικόνας Μετατροπέας μονάδας όγκου ξυλείας Υπολογισμός μοριακής μάζας D. I. Mendeleev περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων
1 bit [b] = 0,125 byte [B]
Αρχική τιμή
Τιμή μετατροπής
bit nibble byte λέξη μηχανής λέξης μηχανής τετραπλή λέξη μπλοκ kibibit kibibyte kilobyte (103 byte) mebibit megabyte (106 byte) gibibit gibibyte gigabyte (10⁹ bytes) tebibit tebibyte terabyte (101 bit² byte) pebite bibyte exabyte (10¹8 byte) δισκέτα (3,5, διπλής πυκνότητας) δισκέτα (3,5, υψηλή) δισκέτα (3,5, εκτεταμένη) δισκέτα (5,25, διπλή) δισκέτα (5,25, υψηλή) ) Zip 100 Zip 250 Jaz 1 GB Jaz 2 GB CD CD (80 λεπτά) DVD (1 στρώση, 1 όψη) DVD (2 στρώματα, 1 όψη) DVD (1 στρώμα, 1 όψη) DVD (2 στρώματα, 2 πλευρές) Δίσκος Blu-ray μονής επίστρωσης Δίσκος Blu-ray διπλής στρώσης
Θερμική αντίσταση
Μάθετε περισσότερα σχετικά με τις μονάδες για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών
Γενικές πληροφορίες
Τα δεδομένα και η αποθήκευσή τους είναι απαραίτητα για τη λειτουργία των υπολογιστών και της ψηφιακής τεχνολογίας. Δεδομένα είναι οποιαδήποτε πληροφορία, από εντολές έως αρχεία που δημιουργούνται από χρήστες, όπως κείμενο ή βίντεο. Τα δεδομένα μπορούν να αποθηκευτούν σε διαφορετικές μορφές, αλλά τις περισσότερες φορές αποθηκεύονται ως δυαδικός κώδικας. Ορισμένα δεδομένα αποθηκεύονται προσωρινά και χρησιμοποιούνται μόνο κατά τη διάρκεια ορισμένων λειτουργιών και στη συνέχεια διαγράφονται. Καταγράφονται σε συσκευές προσωρινής αποθήκευσης πληροφοριών, για παράδειγμα, σε μνήμη τυχαίας πρόσβασης, γνωστή ως μνήμη τυχαίας πρόσβασης (στα Αγγλικά, RAM - Μνήμη Τυχαίας Πρόσβασης) ή RAM - μνήμη τυχαίας πρόσβασης. Ορισμένες πληροφορίες αποθηκεύονται περισσότερο. Οι συσκευές που παρέχουν μακροπρόθεσμη αποθήκευση είναι οι σκληροί δίσκοι, οι μονάδες SSD και διάφορες εξωτερικές μονάδες δίσκου.
Περισσότερα για τα δεδομένα
Τα δεδομένα είναι πληροφορίες που αποθηκεύονται σε συμβολική μορφή και μπορούν να διαβαστούν από υπολογιστή ή άνθρωπο. Τα περισσότερα δεδομένα που προορίζονται για πρόσβαση στον υπολογιστή αποθηκεύονται σε αρχεία. Μερικά από αυτά τα αρχεία είναι εκτελέσιμα, δηλαδή περιέχουν προγράμματα. Τα αρχεία προγράμματος δεν θεωρούνται συνήθως δεδομένα.
Πλεονασμός
Για να αποφύγουν την απώλεια δεδομένων λόγω βλαβών, χρησιμοποιούν την αρχή του πλεονασμού, δηλαδή αποθηκεύουν αντίγραφα δεδομένων σε διαφορετικά σημεία. Εάν αυτά τα δεδομένα σταματήσουν να διαβάζονται σε ένα μέρος, μπορούν να διαβαστούν σε άλλο. Η λειτουργία μιας πλεονάζουσας συστοιχίας ανεξάρτητων δίσκων (RAID) βασίζεται σε αυτήν την αρχή. Αποθηκεύει αντίγραφα δεδομένων σε δύο ή περισσότερους δίσκους συνδυασμένους σε μία λογική μονάδα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, για μεγαλύτερη αξιοπιστία, η ίδια η συστοιχία RAID αντιγράφεται. Τα αντίγραφα μερικές φορές αποθηκεύονται χωριστά από την κύρια συστοιχία, μερικές φορές σε άλλη πόλη ή ακόμα και σε άλλη χώρα, σε περίπτωση που η συστοιχία καταστραφεί κατά τη διάρκεια κατακλυσμών, καταστροφών ή πολέμων.
Μορφές αποθήκευσης δεδομένων
Ιεραρχία αποθήκευσης δεδομένων
Τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία στον κεντρικό επεξεργαστή και όσο πιο κοντά στον επεξεργαστή είναι η συσκευή που τα αποθηκεύει, τόσο πιο γρήγορα γίνεται η επεξεργασία τους. Η ταχύτητα επεξεργασίας δεδομένων εξαρτάται επίσης από τον τύπο της συσκευής στην οποία είναι αποθηκευμένα. Ο χώρος στο εσωτερικό του υπολογιστή κοντά στον μικροεπεξεργαστή όπου μπορούν να εγκατασταθούν τέτοιες συσκευές είναι περιορισμένος και συνήθως οι πιο γρήγορες αλλά μικρές συσκευές βρίσκονται πιο κοντά στον μικροεπεξεργαστή και οι μεγαλύτερες αλλά πιο αργές είναι πιο μακριά από αυτόν. Για παράδειγμα, ο καταχωρητής μέσα στον επεξεργαστή είναι πολύ μικρός, αλλά επιτρέπει την ανάγνωση των δεδομένων με την ταχύτητα ενός κύκλου επεξεργαστή, δηλαδή μέσα σε λίγα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Αυτές οι ταχύτητες βελτιώνονται κάθε χρόνο.
Πρωτογενής μνήμη
Η κύρια μνήμη περιλαμβάνει μνήμη μέσα στον επεξεργαστή - κρυφή μνήμη και καταχωρητές. Αυτή είναι η ταχύτερη μνήμη, δηλαδή ο χρόνος πρόσβασης σε αυτήν είναι ο χαμηλότερος. Η RAM θεωρείται επίσης κύρια μνήμη. Είναι πολύ πιο αργός από τους καταχωρητές, αλλά η χωρητικότητά του είναι πολύ μεγαλύτερη. Ο επεξεργαστής έχει άμεση πρόσβαση σε αυτό. Τα τρέχοντα δεδομένα που χρησιμοποιούνται συνεχώς για τη λειτουργία των προγραμμάτων εκτέλεσης καταγράφονται στη μνήμη RAM.
Δευτερεύουσα μνήμη
Οι δευτερεύουσες συσκευές αποθήκευσης, όπως μια μονάδα σκληρού δίσκου (HDD) ή σκληρός δίσκος, βρίσκονται μέσα στον υπολογιστή. Αποθηκεύουν δεδομένα που δεν χρησιμοποιούνται πολύ συχνά. Αποθηκεύονται περισσότερο και δεν διαγράφονται αυτόματα. Κυρίως διαγράφονται από τους ίδιους τους χρήστες ή τα προγράμματα. Η πρόσβαση σε αυτά τα δεδομένα είναι πιο αργή από την πρόσβαση σε δεδομένα στην κύρια μνήμη.
Εξωτερική μνήμη
Η εξωτερική μνήμη μερικές φορές περιλαμβάνεται στη δευτερεύουσα μνήμη και μερικές φορές ταξινομείται ως ξεχωριστή κατηγορία μνήμης. Η εξωτερική μνήμη είναι αφαιρούμενα μέσα όπως οπτικά (CD, DVD και Blu-ray), μνήμη Flash, μαγνητική ταινία και μέσα χαρτιού, όπως διάτρητες κάρτες και διάτρητη ταινία. Ο χειριστής πρέπει να εισάγει χειροκίνητα τέτοια μέσα στις συσκευές ανάγνωσης. Αυτά τα μέσα είναι σχετικά φθηνά σε σύγκριση με άλλους τύπους μνήμης και χρησιμοποιούνται συχνά για την αποθήκευση αντιγράφων ασφαλείας και για την ανταλλαγή πληροφοριών χέρι με χέρι μεταξύ των χρηστών.
Τριτοβάθμια μνήμη
Η τριτοβάθμια μνήμη περιλαμβάνει συσκευές αποθήκευσης μεγάλης χωρητικότητας. Η πρόσβαση σε δεδομένα σε τέτοιες συσκευές είναι πολύ αργή. Συνήθως χρησιμοποιούνται για την αρχειοθέτηση πληροφοριών σε ειδικές βιβλιοθήκες. Κατόπιν αιτήματος των χρηστών, ένας μηχανικός «βραχίονας» βρίσκει και τοποθετεί ένα μέσο με τα ζητούμενα δεδομένα στη συσκευή ανάγνωσης. Τα μέσα σε μια τέτοια βιβλιοθήκη μπορεί να είναι διαφορετικά, για παράδειγμα οπτικά ή μαγνητικά.
Τύποι μέσων
Οπτικά μέσα
Οι πληροφορίες από τα οπτικά μέσα διαβάζονται σε μια μονάδα οπτικού δίσκου χρησιμοποιώντας λέιζερ. Τη στιγμή που γράφεται αυτό το άρθρο (Άνοιξη 2013), τα πιο κοινά οπτικά μέσα είναι οι οπτικοί δίσκοι CD, DVD, Blu-ray και Ultra Density Optical (UDO). Μπορεί να υπάρχει μία συσκευή αποθήκευσης ή μπορεί να υπάρχουν πολλές από αυτές συνδυασμένες σε μία συσκευή, όπως σε οπτικές βιβλιοθήκες. Ορισμένοι οπτικοί δίσκοι σας επιτρέπουν να γράφετε ξανά.
Μέσα ημιαγωγών
Η μνήμη ημιαγωγών είναι ένας από τους πιο συχνά χρησιμοποιούμενους τύπους μνήμης. Αυτός είναι ένας τύπος παράλληλης μνήμης που επιτρέπει την ταυτόχρονη πρόσβαση σε οποιαδήποτε δεδομένα, ανεξάρτητα από τη σειρά με την οποία γράφτηκαν αυτά τα δεδομένα.
Σχεδόν όλες οι συσκευές κύριας μνήμης, καθώς και οι συσκευές μνήμης flash, είναι ημιαγωγοί. Πρόσφατα, οι δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSD) έχουν γίνει πιο δημοφιλείς ως εναλλακτική λύση στους σκληρούς δίσκους. Τη στιγμή της σύνταξης αυτού του άρθρου, αυτές οι μονάδες κοστίζουν πολύ περισσότερο από τους σκληρούς δίσκους, αλλά η ταχύτητα εγγραφής και ανάγνωσης πληροφοριών σε αυτές είναι πολύ μεγαλύτερη. Όταν πέφτουν και κρούονται, καταστρέφονται πολύ λιγότερο από τους μαγνητικούς σκληρούς δίσκους και λειτουργούν σχεδόν αθόρυβα. Εκτός από την υψηλή τους τιμή, οι μονάδες SSD, σε σύγκριση με τους μαγνητικούς σκληρούς δίσκους, αρχίζουν να αποδίδουν χειρότερα με την πάροδο του χρόνου και τα χαμένα δεδομένα τους είναι πολύ δύσκολο να ανακτηθούν σε σύγκριση με τους σκληρούς δίσκους. Οι υβριδικοί σκληροί δίσκοι συνδυάζουν μια μονάδα στερεάς κατάστασης και μια μαγνητική μονάδα σκληρού δίσκου, αυξάνοντας έτσι την ταχύτητα και την ανθεκτικότητα και μειώνοντας το κόστος, σε σύγκριση με τις μονάδες στερεάς κατάστασης.
Μαγνητικά μέσα
Οι επιφάνειες για εγγραφή σε μαγνητικά μέσα μαγνητίζονται με μια συγκεκριμένη σειρά. Η μαγνητική κεφαλή διαβάζει και γράφει δεδομένα σε αυτά. Παραδείγματα μαγνητικών μέσων είναι οι μονάδες σκληρού δίσκου και οι δισκέτες, οι οποίες είναι σχεδόν εντελώς απαρχαιωμένες. Ο ήχος και το βίντεο μπορούν επίσης να αποθηκευτούν σε μαγνητικά μέσα - κασέτες. Οι πλαστικές κάρτες συχνά αποθηκεύουν πληροφορίες για μαγνητικές λωρίδες. Αυτό μπορεί να είναι χρεωστικές και πιστωτικές κάρτες, κάρτες-κλειδιά ξενοδοχείου, άδειες οδήγησης κ.λπ. Πρόσφατα, μικροκυκλώματα έχουν ενσωματωθεί σε ορισμένες κάρτες. Τέτοιες κάρτες συνήθως περιέχουν μικροεπεξεργαστή και μπορούν να εκτελέσουν κρυπτογραφικούς υπολογισμούς. Ονομάζονται έξυπνες κάρτες.
Δυσκολεύεστε να μεταφράσετε μονάδες μέτρησης από τη μια γλώσσα στην άλλη; Οι συνάδελφοι είναι έτοιμοι να σας βοηθήσουν. Δημοσιεύστε μια ερώτηση στο TCTermsκαι μέσα σε λίγα λεπτά θα λάβετε απάντηση.
Η επιστήμη της επιστήμης των υπολογιστών είναι ένα ευρύ πεδίο γνώσης και των πιο πρόσφατων τεχνολογιών που σχετίζονται με τις δραστηριότητες ανθρώπινης πληροφόρησης. Η Πληροφορική δεν είναι απλώς ένας σημαντικός επιστημονικός και εκπαιδευτικός κλάδος, αλλά και ένας κλάδος της εθνικής οικονομίας που απαιτεί προηγμένη ανάπτυξη με προτεραιότητα. Η δημιουργία και η εφαρμογή νέων τεχνολογιών της πληροφορίας στους τομείς της βιομηχανίας, της επιστήμης, της εκπαίδευσης και του πολιτισμού έχει αποκτήσει εξαιρετικά μεγάλη σημασία σε όλο τον κόσμο.
Στόχοι μαθήματος:μελέτη των εννοιών της πληροφορίας, των ιδιοτήτων της, των μονάδων μέτρησης των πληροφοριών, του όγκου των πληροφοριών, της επιστήμης των υπολογιστών. αναπτύξτε την ικανότητα να εκφράζετε τη γνώμη σας και να υποστηρίζετε την άποψή σας. καλλιεργήστε προσοχή και ακρίβεια όταν εργάζεστε σε υπολογιστή. να αναπτύξουν δεξιότητες παρουσίασης υπολογιστή.
Τύπος μαθήματος:μάθημα για τη διαμόρφωση νέας γνώσης.
Υλικό και τεχνικός εξοπλισμός:έναν υπολογιστή με εγκατεστημένο το Microsoft Office. Παρουσίαση «9η τάξη. Μάθημα 1. Πληροφορίες. Επιστήμη των υπολογιστών"; κάρτες για το σπίτι.
Δομή μαθήματος
1. Οργανωτική στιγμή (2 λεπτά).
2. Κίνητρο για μαθησιακές δραστηριότητες. Καθορισμός στόχων και στόχων για το μάθημα (2 λεπτά).
3. Εκμάθηση νέου υλικού (38 λεπτά).
4. Συνοψίζοντας το μάθημα (2 λεπτά).
5. Εργασία για το σπίτι (1 λεπτό).
Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων
1. Οργάνωση χρόνου.
Χαιρετισμός από τον καθηγητή. Γνωριμία με τους μαθητές. Εξοικειώστε τους μαθητές με τις απαιτήσεις του δασκάλου κατά τη μελέτη της επιστήμης των υπολογιστών και τους κανόνες εργασίας με παρουσιάσεις.
2. Κίνητρο για μαθησιακές δραστηριότητες.
επιστήμη των υπολογιστών στο σχολείο - η επιστήμη των τρόπων επεξεργασίας πληροφοριών χρησιμοποιώντας υπολογιστές
Αρχίζετε να μελετάτε τη νέα επιστήμη της επιστήμης των υπολογιστών - ένα τεράστιο πεδίο γνώσης και τις πιο πρόσφατες τεχνολογίες που σχετίζονται με τις δραστηριότητες ανθρώπινης πληροφόρησης. Η Πληροφορική δεν είναι μόνο ένας σημαντικός επιστημονικός και εκπαιδευτικός κλάδος, αλλά και ένας κλάδος της εθνικής οικονομίας που απαιτεί προηγμένη, με προτεραιότητα ανάπτυξη. Η δημιουργία και η εφαρμογή νέων τεχνολογιών της πληροφορίας στους τομείς της βιομηχανίας, της επιστήμης, της εκπαίδευσης και του πολιτισμού έχει αποκτήσει τεράστια σημασία σε όλο τον κόσμο.
Σήμερα στο μάθημα πρέπει να μάθουμε τι είδους επιστήμη είναι η επιστήμη των υπολογιστών και ποιο είναι το αντικείμενο της μελέτης της.
3. Εκμάθηση νέου υλικούμε χρήση παρουσίασης υπολογιστή «9η τάξη. Μάθημα 1. Πληροφορίες. Επιστήμη των υπολογιστών".
1) Καταιγισμός ιδεών
Σίγουρα, έχετε ήδη ακούσει κάτι για την επιστήμη των υπολογιστών, μια νέα, ταχέως αναπτυσσόμενη επιστήμη.
Εργασία: συμπληρώστε την πρόταση με 1-3 λέξεις. «Η Πληροφορική είναι μια επιστήμη που μελετά...» ( ή ποια λέξη συνδέετε με τη λέξη "επιστήμη υπολογιστών");
(Οι μαθητές εκφράζουν τις απόψεις τους).
Δάσκαλος: «Στο τέλος του μαθήματος θα μάθουμε ποιος από εσάς είχε δίκιο».
2) Ιστορία δασκάλου (με στοιχεία συνομιλίας με μαθητές) χρησιμοποιώντας την παρουσίαση «Γ τάξη 9. Μάθημα 1. Πληροφορίες. Επιστήμη των υπολογιστών". (Ελλείψει σχολικών βιβλίων, οι μαθητές γράφουν μια περίληψη μαθήματος με τη βοήθεια του δασκάλου).
Διαφάνεια 2. Σπουδάζετε ήδη φυσική και χημεία και γνωρίζετε ότι ο κόσμος γύρω μας αποτελείται από ενέργεια και ύλη. Ο κόσμος υπάρχει χάρη στην αμοιβαία μετατροπή της ύλης σε ενέργεια και αντίστροφα, της ενέργειας σε ύλη. Για παράδειγμα: το φαγητό που τρώτε καθημερινά μετατρέπεται σε ενέργεια απαραίτητη για τη φυσιολογική λειτουργία του σώματός σας.
Ωστόσο, υπάρχει ένα ακόμη σημαντικό συστατικό στον κόσμο που δεν μπορεί να ταξινομηθεί ούτε ως ενέργεια ούτε ως ύλη. Αυτά είναι πληροφορίες. Οι πληροφορίες είναι πολύ σημαντικές για την πλήρη ανάπτυξη των ζωντανών οργανισμών. Για παράδειγμα: πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος χρησιμοποιούνται από τους απλούστερους μονοκύτταρους οργανισμούς για την επιλογή ευνοϊκών συνθηκών για την ύπαρξή τους. ένα άτομο χρησιμοποιεί πληροφορίες από τον οδηγό τηλεοπτικού προγράμματος για να επιλέξει το πρόγραμμα που τον ενδιαφέρει κ.λπ.
Οποιαδήποτε ανθρώπινη ενέργεια είναι μια απάντηση σε αυτήν ή εκείνη την πληροφορία. Ετσι. Τι είναι η «πληροφορία»;
@Πληροφορίες ( από λατ. Informatio) είναι πληροφορίες για τον περιβάλλοντα κόσμο και τις διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτόν.
Διαφάνεια 3.Ποιος ή τι μπορεί να «δράσει» ως πηγή πληροφοριών και ποιος ή ποιος είναι ο καταναλωτής πληροφοριών;
@ Πηγές πληροφοριών:
Τεχνολογικές διαδικασίες;
Επιστημονικά πειράματα;
Μηχανισμοί;
Φυσικά αντικείμενα.
@ Καταναλωτές (αποδέκτες) πληροφοριών:
Ανθρωποι;
Φυτά;
Των ζώων;
Μηχανισμοί.
Διαφάνεια 4.Ας μάθουμε με ποιες μορφές μπορούν να γίνουν αντιληπτές οι πληροφορίες, δηλ. Σε ποιους τύπους μπορεί να χωριστεί; (Ο δάσκαλος και οι μαθητές δίνουν παραδείγματα για όλα τα είδη πληροφοριών).
@ Τύποι πληροφοριών:
? μέσω της αντίληψης (οπτικό, ακουστικό, οσφρητικό, γευστικό, απτικό).
? με μέθοδο επεξεργασίας (αριθμητικός, κείμενο, γραφικό, ήχος).
? με τη μέθοδο παρουσίασης (εικονικό σήμα, σήμα)
? ανά περιοχή εφαρμογής (επιστημονικό και τεχνικό, καλλιτεχνικό και αισθητικό, εκπαιδευτικό).
? ως αποτέλεσμα της ανθρώπινης πνευματικής δραστηριότητας (προσωπικό, δημόσιο, καθολικό).
? σχετικά με το σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών (εισαγωγή, εσωτερική, αρχική).
? ανά περιοχή διανομής (μαζική, περιορισμένη πρόσβαση, εμπιστευτική, ανοιχτή).
Διαφάνεια 5.Οποιαδήποτε ουσία μπορεί να χαρακτηριστεί από τις ιδιότητές της, για παράδειγμα, στερεή, εύτητη, καφέ κ.λπ. Οι πληροφορίες έχουν επίσης ιδιότητες, αν και δεν είναι τόσο προφανείς όσο οι ιδιότητες των ουσιών.
Γιατί πιστεύετε ότι κάποιοι αντιδρούν αμέσως σε ορισμένες πληροφορίες, ενώ άλλοι αδιαφορούν για αυτές τις πληροφορίες; Για παράδειγμα, το πρόγραμμα μαθημάτων της τάξης σας δεν ενδιαφέρει κανέναν μαθητή της δεύτερης δημοτικού, αλλά ενδιαφέρει εσάς, τους γονείς σας. Το γεγονός είναι ότι οι πληροφορίες έχουν μια τέτοια ιδιότητα ως αξία . (Επιπλέον, παρόμοια με το παραπάνω παράδειγμα, ο δάσκαλος και οι μαθητές δίνουν παραδείγματα για κάθε ιδιότητα πληροφοριών.)
@Ιδιότητες πληροφοριών:
Αξία;
Πληρότητα;
Αντικειμενικότητα;
Συνάφεια;
Αξιοπιστία;
Προσβασιμότητα (κατανοητότητα).
Έτσι, εξετάσαμε τις ιδιότητες των πληροφοριών. Τώρα ας αναρωτηθούμε εάν είναι δυνατό να προσδιοριστεί η ποσότητα των πληροφοριών, όπως ακριβώς καθορίζονται η απόσταση, η μάζα και ο όγκος. Αποδεικνύεται ότι αυτό είναι δυνατό και υπάρχουν μονάδες πληροφοριών.
Διαφάνεια 6.Η μονάδα πληροφοριών στην επιστήμη των υπολογιστών είναι το bit.
@ Κομμάτι είναι η μικρότερη μονάδα μέτρησης της πληροφορίας.
Ο ευκολότερος τρόπος για να καταλάβετε τι είναι το bit είναι μέσω παραδειγμάτων καταστάσεων όπου πρέπει να απαντήσετε σε μια ερώτηση ναι-όχι. Για παράδειγμα, "Πηγαίνετε στο σχολείο σήμερα;" Η απάντηση είναι «Ναι» ή «Όχι» και θα είναι ίση με ένα bit.
Το όνομα "bit" δεν επιλέχθηκε τυχαία. Ένα συμβάν που έχει δύο αποτελέσματα μπορεί να γραφτεί χρησιμοποιώντας δύο ψηφία: 0 και 1. Οι αριθμοί που γράφονται χρησιμοποιώντας μόνο δύο ψηφία 0 και 1 ονομάζονται δυαδικοί, με τη βοήθεια αυτών των αριθμών όλες οι πληροφορίες αναπαρίστανται στους υπολογιστές, αλλά θα μιλήσουμε για τους στο επόμενο μάθημα.
Το bit είναι μια μάλλον μικρή μονάδα και δεν αρκεί για τη μέτρηση σύγχρονων ποσοτήτων πληροφοριών. Επομένως, χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες μονάδες, με κύρια το byte.
@ 8 bit = 1 byte
@ 1 kilobyte (1Kb) = 1024 byte
@ 1 megabyte (1MB) = 1024 KB
@ 1 gigabyte (1GB) = 1024 MB
Τώρα ας δούμε πώς να προσδιορίσουμε τον όγκο πληροφοριών ενός κειμένου ή ενός μηνύματος πληροφοριών. Οποιοδήποτε κείμενο είναι γραμμένο σε οποιαδήποτε γλώσσα και η γλώσσα βασίζεται στο αλφάβητο.
@, όπου N είναι ο αριθμός των χαρακτήρων στο αλφάβητο.
Εγώ- βάρος πληροφοριών ενός χαρακτήρα του αλφαβήτου.
Για παράδειγμα, στο αλφάβητο του υπολογιστή υπάρχουν 256 χαρακτήρες, N = 256 = , που σημαίνει ότι το βάρος πληροφοριών ενός χαρακτήρα είναι i = 8bits = 1 byte.
Διαφάνεια 7.Για να υπολογίσετε τον όγκο πληροφοριών ενός κειμένου (μήνυμα), χρησιμοποιήστε τον τύπο
@ Εγώ = κ . Εγώ , Οπου Εγώ - όγκος πληροφοριών·
ΠΡΟΣ ΤΗΝ -αριθμός χαρακτήρων στο κείμενο (μήνυμα).
Εγώ - βάρος πληροφοριών ενός χαρακτήρα του αλφαβήτου.
Εργο.Το βιβλίο, που ετοιμάστηκε με χρήση υπολογιστή, περιέχει 150 σελίδες. Κάθε σελίδα έχει 40 γραμμές, κάθε γραμμή έχει 60 χαρακτήρες (συμπεριλαμβανομένων των κενών μεταξύ των λέξεων). Πόσες πληροφορίες υπάρχουν στο βιβλίο;
Λύση.Ο αριθμός των χαρακτήρων στο αλφάβητο του υπολογιστή είναι 256, που σημαίνει N = 256 = , το βάρος πληροφοριών ενός χαρακτήρα είναι i = 8bits = 1 byte.
Μία σελίδα περιέχει 1 byte 40,60 = 2400 byte πληροφοριών. Ο όγκος όλων των πληροφοριών στο βιβλίο Ι = 2400.150 = 360000 byte.
Διαφάνεια 8.Τώρα ας επιστρέψουμε στο ερώτημα "Τι μελετά η επιστήμη των υπολογιστών;"
@Επιστήμη των υπολογιστών είναι ένας κλάδος της επιστήμης που μελετά τις ιδιότητες των πληροφοριών, καθώς και τα πρότυπα αναζήτησης, συλλογής, αποθήκευσης, επεξεργασίας και μετάδοσής τους.
Η επιστήμη των υπολογιστών ως επιστήμη είναι σχετικά νέα, διαμορφώθηκε στο δεύτερο μισό του εικοστού αιώνα, αλλά, παρά τη νεαρή ηλικία της, έχει γίνει υποχρεωτικό μέρος της εκπαίδευσης ενός σύγχρονου ανθρώπου. Μέχρι πρόσφατα (1975), η επιστήμη των υπολογιστών ήταν το όνομα ενός επιστημονικού κλάδου που τράβηξε την προσοχή ενός στενού κύκλου ειδικών και με την έννοια του ήταν κοντά στον όρο «διαχείριση εγγράφων», δηλ. γενικές μέθοδοι εργασίας με διάφορα έγγραφα. Ωστόσο, μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '70 όλα άλλαξαν. Μια πραγματική έκρηξη στην ανάπτυξη της επιστήμης των υπολογιστών ήταν η εμφάνιση του προσωπικού υπολογιστή - του πρώτου εργαλείου μαζικής επεξεργασίας πληροφοριών. Αυτό επιτάχυνε την εισβολή της επιστήμης των υπολογιστών στη ζωή των ανθρώπων και άλλαξε διάφορες πτυχές της ζωής τους: αναψυχή, εκπαίδευση, εργασία κ.λπ. Η αγγλική έκδοση του ονόματος πληροφορικής ακούγεται σαν Επιστήμη Υπολογιστών.
1. Συνοψίζοντας το μάθημα.
Σήμερα στην τάξη: μελετήσαμε... θεωρούνται...; έμαθα...
2. Εργασία για το σπίτι.
1) Το αλφάβητο της Μάλτας αποτελείται από 32 γράμματα. Πόσες πληροφορίες φέρει ένα γράμμα αυτού του αλφαβήτου;
2) Ένα μήνυμα γραμμένο από αλφάβητο 16 χαρακτήρων περιέχει 50 χαρακτήρες. Πόσες πληροφορίες μεταφέρει;
3) Πόσους χαρακτήρες περιέχει ένα κείμενο γραμμένο με αλφάβητο 16 χαρακτήρων αν ο όγκος του είναι 1/16 του megabyte;
Για τη μέτρηση του μήκους υπάρχουν μονάδες όπως χιλιοστό, εκατοστό, μέτρο, χιλιόμετρο. Είναι γνωστό ότι η μάζα μετριέται σε γραμμάρια, κιλά, centners και τόνους. Το πέρασμα του χρόνου εκφράζεται σε δευτερόλεπτα, λεπτά, ώρες, μέρες, μήνες, χρόνια, αιώνες. Ο υπολογιστής λειτουργεί με πληροφορίες και υπάρχουν και αντίστοιχες μονάδες μέτρησης για τη μέτρηση του όγκου του.
Γνωρίζουμε ήδη ότι ο υπολογιστής αντιλαμβάνεται όλες τις πληροφορίες μέσω μηδενικών και μονάδων. Το bit είναι η μικρότερη μονάδα πληροφοριών, που αντιστοιχεί σε ένα μόνο δυαδικό ψηφίο (“0” ή “1”).
Ένα byte αποτελείται από οκτώ bit. Χρησιμοποιώντας ένα byte, μπορείτε να κωδικοποιήσετε έναν χαρακτήρα από τους 256 δυνατούς (256 = 28). Έτσι, ένα byte ισούται με έναν χαρακτήρα, δηλαδή 8 bit:
1 χαρακτήρας = 8 bit = 1 byte.
Η μελέτη της παιδείας υπολογιστών περιλαμβάνει την εξέταση άλλων, μεγαλύτερων μονάδων μέτρησης της πληροφορίας.
Πίνακας byte: 1 byte = 8 bit
1 KB (1 Kilobyte) = 210 byte = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 byte =
1024 byte (περίπου 1 χιλιάδες byte - 103 byte)
1 MB (1 Megabyte) = 220 byte = 1024 kilobyte (περίπου 1 εκατομμύριο byte - 106 byte)
1 GB (1 Gigabyte) = 230 byte = 1024 megabyte (περίπου 1 δισεκατομμύριο byte - 109 byte)
1 TB (1 Terabyte) = 240 byte = 1024 gigabyte (περίπου 1012 byte). Ένα terabyte ονομάζεται μερικές φορές τόνος.
1 PB (1 Petabyte) = 250 byte = 1024 terabyte (περίπου 1015 byte).
1 Exabyte = 260 byte = 1024 petabyte (περίπου 1018 byte).
1 Zettabyte = 270 byte = 1024 exabyte (περίπου 1021 byte).
1 Yottabyte = 280 byte = 1024 zettabyte (περίπου 1024 byte).
Στον παραπάνω πίνακα, οι δυνάμεις των δύο (2 10, 2 20, 2 30 κ.λπ.) είναι οι ακριβείς τιμές των kilobyte, megabyte, gigabyte.
Τίθεται το ερώτημα: υπάρχει συνέχεια του πίνακα byte; Στα μαθηματικά υπάρχει η έννοια του άπειρου, που συμβολίζεται ως ανεστραμμένο σχήμα οκτώ: ∞.
Είναι σαφές ότι στον πίνακα byte μπορείτε να συνεχίσετε να προσθέτετε μηδενικά, ή μάλλον, δυνάμεις στον αριθμό 10 με αυτόν τον τρόπο: 10 27, 10 30, 10 33 και ούτω καθεξής ad infinitum. Γιατί όμως είναι αυτό απαραίτητο; Κατ' αρχήν, τα terabyte και τα petabyte είναι αρκετά προς το παρόν. Στο μέλλον, ίσως ούτε ένα yottabyte να μην είναι αρκετό.
Τέλος, μερικά παραδείγματα συσκευών που μπορούν να αποθηκεύσουν terabyte και gigabyte πληροφοριών. Υπάρχει ένα βολικό "terabyte" - ένας εξωτερικός σκληρός δίσκος που συνδέεται μέσω θύρας USB στον υπολογιστή. Μπορείτε να αποθηκεύσετε ένα terabyte πληροφοριών σε αυτό. Είναι ιδιαίτερα βολικό για φορητούς υπολογιστές (όπου η αλλαγή του σκληρού δίσκου μπορεί να είναι προβληματική) και για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας πληροφοριών. Είναι καλύτερο να δημιουργήσετε αντίγραφα ασφαλείας των πληροφοριών εκ των προτέρων, παρά αφού χαθούν όλα.
Ασκήσεις παιδείας υπολογιστών:
1) Πόσα byte (χωρίς εισαγωγικά) περιέχει η φράση «Σήμερα είναι 7 Ιουλίου 2011»;
2) Πόσα byte (kilobyte) χρειάζεται μια σελίδα κειμένου εάν υπάρχουν 60 χαρακτήρες σε μια γραμμή και 40 γραμμές σε μια σελίδα; Ποιος είναι ο όγκος ενός βιβλίου που αποτελείται από 100 παρόμοιες σελίδες;
3) Ένα terabyte είναι ένας εξωτερικός σκληρός δίσκος που συνδέεται με έναν υπολογιστή μέσω μιας υποδοχής USB και έχει χωρητικότητα 1 terabyte. Οι οδηγίες χρήσης του λένε ότι αυτός ο δίσκος μπορεί να χωρέσει 250 χιλιάδες αρχεία μουσικής ή 285 χιλιάδες φωτογραφίες. Ποιο είναι το μέγεθος ενός αρχείου μουσικής και το μέγεθος μιας φωτογραφίας σύμφωνα με τους κατασκευαστές αυτής της συσκευής;
4) Πόσα παρόμοια αρχεία μουσικής χωράνε σε ένα CD 700 megabyte;
5) Πόσες παρόμοιες φωτογραφίες χωράνε σε μια μονάδα flash 4 gigabyte;
Λύσεις:
1) "Σήμερα" - με κενό (αλλά χωρίς εισαγωγικά) 8 byte "7 Ιουλίου" - με δύο κενά (χωρίς εισαγωγικά) 7 byte "2010" - με κενό και τελεία (χωρίς εισαγωγικά) 7 byte Σύνολο: 8 + 7 + 7 = 22 byte «ζυγίζει» τη φράση «Σήμερα είναι 7 Ιουλίου 2010»
2) Μία γραμμή περιέχει 60 χαρακτήρες, που σημαίνει ότι ο όγκος μιας γραμμής είναι 60 byte. Υπάρχουν 40 τέτοιες γραμμές σε μια σελίδα, η καθεμία περιέχει 60 byte, οπότε ο όγκος μιας σελίδας κειμένου είναι 60 x 40 = 2400 byte = 2,4 Kilobyte = 2,4 KB
Ο όγκος ενός βιβλίου είναι 2400 x 100 = 240.000 byte = 240 Kilobyte = 240 KB
3) Το μέγεθος ενός αρχείου μουσικής, το οποίο, σύμφωνα με τους κατασκευαστές, μπορεί να εγγραφεί σε ένα «terabyte»: 1.000.000.000.000: 250.000 = (μειώνουμε τρία μηδενικά στο μέρισμα και στον διαιρέτη) 1000.000.000: 250,00,00 = 4 4 Megabyte = 4 MB
Το μέγεθος μιας φωτογραφίας, η οποία, σύμφωνα με τους κατασκευαστές, μπορεί να καταγραφεί σε ένα «terabyte»: 1.000.000.000.000: 285.000 = (μειώνουμε τρία μηδενικά στο μέρισμα και τον διαιρέτη) 1.000.000.000: 285 = 3.508, στρογγυλά = 3.508. Megabyte = 3,5 MB
4) Ένα CD 700 megabyte μπορεί να χωρέσει 700 MB: 4 MB = 175 αρχεία μουσικής, το καθένα όχι μεγαλύτερο από 4 MB. Εδώ τα megabytes μπορούν να χωριστούν αμέσως σε megabyte, αλλά όταν εργάζεστε με διαφορετικούς όγκους byte, είναι καλύτερο να μετατρέψετε πρώτα τα πάντα σε byte και στη συνέχεια να εκτελέσετε διάφορες αριθμητικές πράξεις με αυτά.
5) Μια μονάδα flash 4 GB μπορεί να χωρέσει 4.000.000.000: 3.508.771, 93 = (μείωση τριών μηδενικών στο μέρισμα και στο διαιρέτη) = 4.000.000: 3.508 = 1.139,99 φωτογραφία = (στρογγυλές) 5 φωτογραφίες σε μέγεθος 1,1. .
Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε περίπου. Τότε: Μια μονάδα flash 4 GB μπορεί να χωρέσει 4.000.000.000: 3.500.000 = (μειώστε πέντε μηδενικά στο μέρισμα και στο διαιρέτη) = 40.000: 35 = 1.142,86 φωτογραφίες = (στρογγυλοποίηση προς τα κάτω) 1.140 φωτογραφίες , κάθε μία από τις οποίες δεν υπερβαίνει τα 5 MB.
Στη ζωή μας, ο καθένας μας μετράει κάτι. Για παράδειγμα, ως παιδιά, οι γονείς μας μέτρησαν το ύψος του σώματός μας. Είναι τόσο συναρπαστικό όταν ανακαλύπτεις ότι σε μόλις ένα χρόνο έχεις μεγαλώσει έως και 5 εκατοστά! Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιήσαμε ένα χάρακα και ένα φράγμα πόρτας, σημειώνοντας το ύψος σε αυτό ετησίως με εγκοπές.
Κάθε μέτρηση απαιτεί το δικό της όργανο και τη δική της μονάδα μέτρησης.
Έτσι, η μάζα ενός σώματος μετριέται με κλίμακες σε κιλά, ο χρόνος με ένα ρολόι σε δευτερόλεπτα κ.λπ.
Οι αρχάριοι, φυσικά, έχουν μια ερώτηση σχετικά με ποιες μονάδες να μετρήσουν τις πληροφορίες;
Η μικρότερη μονάδα πληροφοριών
Για τη μέτρηση πληροφοριών στην επιστήμη των υπολογιστών χρησιμοποιούν τη δική τους ειδική μονάδα μέτρησης. Ονομάστηκε "bit" και σχηματίστηκε από το συνδυασμό δύο αγγλικών λέξεων - "δυαδικό ψηφίο".
Για να έχω την ευκαιρία πληροφορίες μέτρησηςείναι απαραίτητο, όπως θυμάστε, να κωδικοποιήσετε τις πληροφορίες σε ψηφιακά δυαδικά δεδομένα. Μόνο έτσι μπορούμε να μάθουμε το μέγεθος ενός συνόλου ψηφιακών δεδομένων που είναι αποθηκευμένα σε ένα αρχείο.
Το bit είναι η μικρότερη μονάδα πληροφοριών.
Αυτός ο ορισμός σημαίνει ότι δεν υπάρχει άλλη μονάδα πληροφοριών που να είναι μικρότερη σε αξία από ένα bit.
Ένα bit περιέχει μια πολύ μικρή πληροφορία. Σε τελική ανάλυση, μπορεί να πάρει μόνο μία από τις δύο συγκεκριμένες τιμές (1 ή 0).
Επομένως, η μέτρηση πληροφοριών χρησιμοποιώντας μόνο bits είναι εξαιρετικά άβολη - οι αριθμοί αποδεικνύονται πολύ μεγάλοι. Αυτό είναι το ίδιο αν μετρούσαμε το ύψος του σώματός μας σε χιλιοστά.
Για παράδειγμα, για να κωδικοποιήσετε 1 χαρακτήρα σε κείμενο, αρκούν 8 bit. 8 bit ονομάζονται byte.
Μεγάλες ενότητες πληροφοριών
Από την άποψη αυτή, εφευρέθηκαν μεγαλύτερες μονάδες μέτρησης πληροφοριών στην επιστήμη των υπολογιστών, η σχέση μεταξύ των οποίων αντικατοπτρίζεται παρακάτω:
Υπάρχουν επίσης μεγαλύτερες ενότητες πληροφοριών:
- 1 PB = 1024 TB Petabyte (PByte)
- 1 EB = 1024 PB Exabyte (Ebyte)
- 1 Zb = 1024 EB Zettabyte (Zbyte)
- 1 Yb = 1024 ZB Yottabyte (Ybyte)
Ας δώσουμε παραδείγματα για να συγκρίνουμε διαφορετικούς όγκους ψηφιοποιημένων πληροφοριών κειμένου.
Ένα byte καταλαμβάνεται από τον χαρακτήρα που πληκτρολογήσαμε από το πληκτρολόγιο.
Μια εικόνα τηλεφώνου χαμηλής ανάλυσης παίρνει 100 KB.
1 MB - ένα μικρό βιβλίο τέχνης.
Τρία gigabyte είναι μόλις 1 ώρα εγγραφής βίντεο σε καλή ποιότητα.
Όγκος πληροφοριών ενός μηνύματος κειμένου
Πώς να βρείτε, για παράδειγμα, τον όγκο πληροφοριών ενός μηνύματος " Η επιστήμη των υπολογιστών είναι η κύρια επιστήμη της εποχής μας».
Για να γίνει αυτό, πρέπει να μετρήσετε τον συνολικό αριθμό χαρακτήρων στο μήνυμα (περικλείεται σε εισαγωγικά), λαμβάνοντας υπόψη τα κενά μεταξύ των λέξεων (ένα κενό σε έναν υπολογιστή είναι επίσης σύμβολο). Συνολικά, λαμβάνουμε 41 χαρακτήρες ή 41 byte.
Προτείνουμε να μάθουμε πόσες πληροφορίες υπάρχουν σε ένα βιβλίο 100 σελίδων, αν κάθε σελίδα περιέχει 50 γραμμές και κάθε γραμμή περιέχει 60 χαρακτήρες.
100⋅50⋅60=300.000 χαρακτήρες, δηλαδή 300.000 byte. Ας μετατρέψουμε τα πάντα σε kilobyte: 300.000 byte / 1024 = 292,97 KB. Σε megabyte αυτό θα είναι ήδη 292,97 KB / 1024 = 0,29 MB.
Πληροφοριακός όγκος πληροφοριών πολυμέσων
Πολύ περισσότερες πληροφορίες περιλαμβάνονται στα αρχεία εικόνων γραφικών και ακόμη περισσότερες στα αρχεία βίντεο.
Οι πληροφορίες πολυμέσων είναι δεδομένα που περιέχουν εικόνες, φωτογραφίες, ήχο και βίντεο.
Για παράδειγμα, μια εικόνα ράστερ αποτελείται από 1000 επί 1000 pixel.
Κάθε pixel μπορεί να κωδικοποιηθεί με 24 bit ή 3 byte (από 24/8=3) και καταλαμβάνει όγκο πληροφοριών ίσο με 1000⋅1000⋅3=3.000.000 byte.
Σε kilobyte αυτό θα είναι ήδη 3.000.000 byte/1024= 2929,69 KB. Και σε megabyte - 2929,69 KB / 1024 = 2,86 MB.
Από αυτή την άποψη, η βιομηχανία παράγει μεγάλης κλίμακας φορείς ψηφιακών δεδομένων.
Ο όγκος των σύγχρονων ψηφιακών μέσων (σκληροί δίσκοι ή μονάδες στερεάς κατάστασης) φτάνει ήδη αρκετά terabyte.