Представление информации в памяти компьютера

Информация.
Двоичное кодирование
информации
Информация
-это сведения об окружающем нас мире
Информацию можно собирать,
хранить, передавать, обрабатывать и
использовать.
В ПК информацию кодируют с
помощью последовательности сигналов
двух видов: включено и выключено,
используются цифры 0 и 1.
Это двоичное кодирование, цифры 0
и 1 называют битами (bit).
8 бит=1 байт
Единицы измерения
количества информации
Для измерения количества информации, емкости
памяти, скорости передачи информации
используют единицы:
1 байт = 23бит=8 бит
1 Кбайт (килобайт)= 210 = 1024 байт
1 Мбайт (мегабайт)= 220 байт=1024Кб
1 Гбайт (гигабайт)= 230 байт=1024Мб



Единица измерения информации
носит название «бит».
Сообщение, уменьшающее
неопределенность знаний в два раза,
несет 1 бит информации.
Неопределенность знаний о
некотором событии – это количество
возможных результатов события.


События равновероятные , если ни
одно из них не имеет преимущества
перед другим.
Сообщение о том, что произошло
одно событие из двух
равновероятных, несет 1 бит
информации.

Количество информации i ,
содержащееся в сообщении о том, что
произошло одно из N равновероятных
событий, определяется из решения
показательного уравнения:
i
2 =N
Задача: Учащийся на уроке может
получить одну из четырех оценок
от 2 до 5. Сколько бит информации
содержится в его ответе на вопрос:
«Что получил?».
 Решение: Всего оценок, которые
может получить учащийся 4. Значит
всего N=4 равновероятных событий
По формуле
2i =N ищем i. 2i=4=22, i=2 бит.

Количество информации в
сообщении об одном из N
равновероятных событий


Задача: На книжном стеллаже восемь
полок. Книга может быть поставлена на
любую из них. Сколько информации
содержит сообщение о том, где находится
книга?
Задача: Определить объем информации о
том, какая выпадет грань игрального
кубика.
Алфавитный подход к
измерению информации


Все множество используемых в языке
символов будем традиционно называть
алфавитом.
Полное количество символов алфавита
принято называть мощностью
алфавита. Будем обозначать эту
величину буквой N. Например, мощность
алфавита из русских букв и отмеченных
дополнительных символов равна 54.



Пусть текст поступает последовательно, по
одному знаку.
В каждой очередной позиции текста может
появиться любой из N символов. Тогда
каждый такой символ несет i бит
информации, которые можно определить из
решения уравнения:
2i =N
Для N=54 получаем i =5,755 бит.
Количество информации,
содержащееся в символьном
сообщении, равно Ki ,
где K – количество символов в тексте
сообщения,
i – информационный вес символа,
который находится из уравнения
2i =N,
где N – мощность используемого
алфавита.



Задача: Книга, набранная с помощью ПК,
содержит 150 страниц, на каждой странице 40
строк, в каждой строке 60 символов. Какой
объем информации в книге?
Решение: Мощность компьютерного
алфавита 256 символов. Один символ – 1
байт. Страница содержит 40*60*1=
2400 байт информации.
Объем всей книги
2400*150=360000байт=
360000/1024=351,5625Кбайт=
351,5625/1024=0,34332275Мбайт.


Следовательно, при алфавитном
подходе к измерению информации
ее объем не зависит от
содержания.
Количество информации зависит от
размера текста и от мощности
алфавита.
Кодирование символов
1 символ – 1 байт (8 бит)
Найти количество различных символов,
закодированных байтами в сообщении.

101110001110011110111000100111110011
1001
Разбиваем на байты
10111000.11100111.10111000.10011111.
00111001
Исключаем повторяющиеся 10111000
Различных 4 символа.
Кодирование графики

Объем графического изображения
V=n*i ,
где n –количество пикселей,
i- количество бит на 1 пиксель.
Растровое представление
Современный монитор позволяет
получать на экране 16 777 216
различных цветов. Сколько бит
занимает один пиксель?
 Решение:
K=16 777 216 = 224,
то n=24 бит на пиксель.

Растровое представление
На экране с разрешающей способностью
640*200 высвечиваются только двухцветные
изображения. Какой объем видеопамяти
необходим для хранения 1 страницы
информации?
 Решение:
Двухцветное изображение имеет битовую
глубину 1 бит (2=2n, n=1 бит).
Объем видеопамяти равен
640*200*1=128000бит = 16000 байт.

Кодирование звука

Объем звукового файла равен
V=t*i*λ ,
где t –время звучания файла,
i- количество бит на 1 звук, λ – частота
измерения звука.
Звук в памяти
компьютера
Звуковой файл – файл, хранящий
звуковую информацию в числовой
двоичной форме.
 Формула для расчета размера (в
байтах) цифрового аудиофайла
(монофоническое звучание):
(частота дискретизации в Гц) 
(время записи в секундах) 
(разрешение в битах) / 8.

Звук в памяти
компьютера
Определить размер (в байтах) цифрового
аудиофайла, время звучания которого
составляет 10 секунд при частоте
дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8
бит.
 Решение:
Размер файла вычисляется так:
(22050*10*8)/8 =22050 байт
