Кодирование информации с помощью знаковых систем

Знаковые системы

Кодирование информации

Виды знаковых систем

Естественные языки

Формальные языки

Двоичная знаковая система

Генетический алфавит

В процессе восприятия, передачи и хранения информации живыми организмами, человеком и техни-ческими устройствами происходит кодирование информации.

• Кодирование информации - процесс формирования опреде-лённого представления инфор-мации .

• Способ кодирования зависит от цели, ради которой оно осуществляется: сокращение запи-си, засекречивание (шифровка) информации, удобство обработки и т.д.

Способы кодирования информации:

• Графический – с помощью специальных рисунков или графических значков.

Числовой – с помощью чисел.

Символьный – с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

Основные атрибуты кодирования - код, знак, язык, с помощью которых информация фиксируется и передается в пространстве и времени.

Полный набор символов, используемый для кодирования, называется алфавитом или азбукой.

Можно закодировать информацию, заменяя каждую букву исходного текста, например, следующей после нее буквой в алфавите. Такой код называют ШИФРОМ замены. замены

В этом случае исходное сообщение:

АЛ ЦВЕТ МИЛ НА ВЕСЬ СВЕТ

примет вид:

БМ ЧГЁУ НКМ ОБ ГЁТЭ ТГЁУ

Результатом кодирования является последовательность символов данной знаковой системы , то есть информационный код.

Количество знаков в коде называется длиной кода .

Пример:

• Длина кода текста учебника

информатики 8 класса –

300 000 тысяч знаков.

• Генетический код человека – 3 миллиарда знаков генетического алфавита.

• В процессе обмена информацией между людьми приходится переходить от одной формы информации к другой.

• В процессе преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую происходит перекодирование информации.

• Перекодирование – это процесс преобразования знаков из одной знаковой системы в знаки другой знаковой системы.

Упражнения :

Дана кодовая таблица азбуки Морзе.

Расшифруйте (декодируйте), что здесь написано (буквы отделены друг от друга пробелами)?

- - - - - ● - ● ● - - - - ●● - ● - ● - ● - -

Стандарты кодировок:

• КОИ - 8 - UNIX
• CP1251 (« CP » означает « Code Page ») - Microsoft Windows
• CP 866 - MS-DOS
• Mac - Macintosh
• ISO 8859 – 5

Хронологически одним из первых стандартов кодирования русских букв на компьютерах был код КОИ – 8 («Код обмена информационный – 8 битный»). Эта кодировка применяется в компьютерах с операционной системой UNIX.

Задание: Закодируйте свое имя на основе кодировочных таблиц КОИ8, СР1251, ISO -8859-5.

("Код обмена информацией, 8-битный").

CP1251 ("CP" означает "Code Page", "кодовая страница").

Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO) утвердила в качестве стандарта для русского языка кодировку под названием ISO 8859-5.

Для работы в среде операционной системы MS-DOS используется «альтернативная» кодировка, в терминологии фирмы Microsoft – кодировка CP 866 .

Фирма Apple разработала для компьютеров Macintosh свою собственную кодировку русских букв (Mac)

Стандартная кодировка ASCII

Самостоятельная работа

Используя кодировочную таблицу ASCII

(American Standard Code for Information Interchang)

А) Закодируйте слова:

1. Windows 2. D e l e t e 3

Б) Декодируйте в слова:

1. 84 111 114 110 97 100 111

2. 69 110 116 101 114

О Т В Е Т Ы:

• 87 105 110 100 111 119 115
• 68 101 108 101 116 101
• 69 110 100

• Tornado
• E nt e r

Проверка задания: Закодируйте свое имя на основе кодировочных таблиц КОИ8-Р, СР1251, ISO

ПРИМЕР:Последовательности десятичных кодов слова «ЭВМ» в различных кодировках:

«Представление чисел в памяти компьютера» - 2, = 0,2*101= 200,*10-2. (10). Небольшой диапазон. Производные единицы измерения объема информации. Целые числа со знаком. Двоичный код. 11001. Форматы данных. . . . Тема урока: В байте (8 разрядов) можно представить беззнаковые числа от 0 до 255.

«Измерение количества информации» - 1 байт= 8 бит. Информация как новизна (новизна не измеряется). 1 бит - один двоичный знак: 0 или 1. 1. Измерение информации. 2. Единицы измерения. Информационная емкость равна количеству символов. Количество информации зависит от вероятности получения сообщения. Упражнение 1. В технике. Вопрос №2.

«Система знаков» - Обладают ли генетическим кодом растения? Животные? Для долговременного хранения знаки записываются на носители информации. Знаковые системы. Кодирование информации с помощью знаковых систем. Кодирование информации. Почему в компьютерах используется двоичная знаковая система для кодирования информации?

«Тексты в компьютерной памяти» - Решение. Таблицы кодировки: "Абракадабра". Кодирование текстов. Тексты в компьютерной памяти. Слово займет 14 байт=112 бит памяти, т.к. 1 байт = 8 бит. Таблица кодировки. Каждая буква - символ компьютерного алфавита и поэтому занимает 1 байт памяти. ОТВЕТ: на ПК применяется разная кодировка символов русского языка.

«Кодирование в информатике» - Свойства генетического кода. Домашнее задание: Наследственная информация. Сравнительная диаграмма. Таблица кодов ASCII по России. Сущность кодирования. Генетический код. Теория информации. Триплетность Однозначность Вырожденность Универсальность Неперекрываемость. Структура ДНК. О ЧЕМ? Хранение наследственной информации.

«Кодирование текстовой информации» - Запустить текстовый редактор MS Word. 1. Запустить стандартную программу Блокнот. Определение числового кода символа. Ввод символов по числовому коду. Рис. 1. Международная кодировка ASCII. Код символа хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает 1 байт. Ввести Команду [Вставка Символ…]. На экране появится диалоговая панель Символ.

РАЗРАБОТКА УРОКА "Кодирование текстовой информации"

Класс : 9 класс

Тип урока :

§ ознакомление с новым материалом,

§ урок-практикум.

Вид урока : комбинированный.

Задачи урока :

§ Дидактическая : обеспечить первичное осмысление нового содержания материала.

§ Педагогическая : привести учащихся к пониманию причин и способов преобразования и хранения текстовой информации на компьютере в виде двоичного кода.

Цели урока :

Обучающая :

§ Ввести понятия текстовой информации, кодирования текстовой информации, кодовой таблицы.

Развивающие :

§ Научить определять код символа и символ по коду с использованием кодовых таблиц и текстового редактора.

§ Научить кодировать и перекодировать текстовую информацию.

Воспитательные :

§ Продолжить формирование интереса к предмету, формирование мировоззрения.

§ Воспитать культуру поведения на уроке, аккуратность, самостоятельность, умение слушать.

§ Воспитать личностные качества: активность, умение сотрудничать и работать в группе.

§ Подготовить учащихся к жизни в быстро изменяющемся информационном мире.

Оснащение урока :

§ Учебник Н.Д.Угринович Информатика 9 класс, БИНОМ, Лаборатория знаний, 2014.

§ Рабочее место учителя.

§ Рабочие места учеников: ПК с установленной операционной системой Windows XP.

§ Текстовый редактор Блокнот.

§ Мультимедийный проектор.

§ Презентация «Кодирование текстовой информации».

§ Карточки с практическим заданием.

§ Таблицы кодировок.

Формы обучения : фронтальная, индивидуальная, групповая (работа в парах).

Методы и приемы обучения : объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, словесный (фронтальная беседа), наглядный (демонстрация компьютерной презентации), практический (выполнение практической работы на ПК), рефлексия (фронтальный опрос).

Ход урока

Этап урока

Деятельность

Время (мин)

Организационный
момент

Проверка готовности к уроку (наличие у учеников тетрадей, учебников)

Актуализация
знаний, повторение изученного

Подготовка к изучению нового материала, фронтальный опрос

Изучение нового
материала

Лекция в сопровождении мультимедийной презентации, записи на доске и в тетрадях

Практическая работа

Выполнение практического задания на компьютере

Закрепление.
Работа в парах

Самостоятельное составление задания для своего товарища, проверка правильности выполнения

Итог урока. Рефлексия

Сообщение учителя, фронтальный опрос

Домашнее задание

Запись в дневниках

После изучения темы учащиеся должны

знать:

§ принцип кодирования текстовой информации в компьютере;

§ принцип хранения текстовой информации;

§ понятие таблицы кодировки;

§ современные таблицы кодировки;

уметь:

§ определять код символа в заданной таблице кодировки;

§ находить символ по заданному коду;

§ выбирать и менять различные кодировки символов для текста.

1 этап урока. Организационный момент

Приветствие. Проверка готовности к уроку.

Сообщение темы урока » (слайд 1).

Постановка целей урока (слайд 2):

§ Познакомиться с понятиями текстовой информации, кодирования текстовой информации, кодовой таблицы.

§ Научиться определять код символа и символ по коду с использованием кодовых таблиц и текстового редактора.

§ Научиться кодировать и перекодировать текстовую информацию.

2 этап урока. Актуализация знаний. Повторение изученного

Ребятам предлагается ответить на вопросы (слайд 3):

1. Что такое информация?

Ответ: это сведения об окружающем мире (объекте, процессе, явлении);

это отражение окружающего мира в виде сигналов и знаков.

2. Какие виды информации по форме представления вы знаете?

Ответ: Числовая, текстовая, графическая, звуковая, видео, комбинированная.

3. Что такое кодирование?

Ответ: Процесс представления информации с помощью знаковой системы.

3 этап урока. Изучение нового материала

Текстовая информация – это информация, выраженная с помощью естественных или формальных языков в письменной форме (слайд 4).

К текстовой информации относятся:

§ Буквы русского алфавита

§ Буквы латинского алфавита

§ Цифры

§ Знаки

§ Математические символы

Вопрос: Что такое естественный язык, а что такое формальный язык?

Ответ: Естественный язык – это язык, исторически сложившийся, появившийся естественным путем. Например, русский устный.

Формальный язык - это язык, искусственно придуманный, со строгими правилами. Например, язык алгебры, язык компьютера .

Для кодирования текстовой информации достаточно 256 различных знаков! Вспомним основную формулу информатики и подсчитаем количество информации, необходимое для кодирования 1 знака (слайды 5, 6):

N = 2 i , где

N – количество кодовых комбинаций

i – длина двоичного кода

256 = 2 i 28 = 2 i I = 8 бит

Для обработки текстовой информации в компьютере необходимо представить ее в двоичной знаковой системе. Человек различает знаки по их начертанию, а компьютер – по их двоичным кодам. Когда мы вводим в ПК текстовую информацию, происходит ее двоичное кодирование, т.е. изображение знака преобразуется в его двоичный код. При нажатии на клавишу в компьютер поступает последовательность из 8 электрических импульсов. Код знака хранится в оперативной памяти (слайд 7).

В процессе вывода на экран происходит обратный процесс (слайд 8).

Вопрос: какое устройство занимается преобразованием информации в двоичный код и обратно?

Ответ: микропроцессор.

Присвоение знаку конкретного двоичного кода – это вопрос соглашения, который фиксируется в кодовой таблице (слайд 9).

Таблица кодировки – это таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера – коды.

Международным стандартом для ПК считается таблица ASCII – American Standard Code for Information Interchange (Американский стандартный код для информационного обмена).

Первые 33 кода в этой таблице соответствуют не знакам, а операциям (пробел, разрыв строки, знак абзаца и другие). Коды с 33 по 127 – интернациональные (знаки латинского алфавита, цифры, знаки арифметических операций, знаки препинания). Коды с 128 по 255 – национальные, т.е. в различных национальных кодировках одному и тому же коду, соответствуют разные знаки (слайд 10).

Для кодирования русских букв в настоящее время существует 5 различных кодировок (Windows , MS - DOS , Mac , ISO , КОИ-8) (слайд 11).

Исторически так сложилось, что национальная часть кодовых таблиц появилась несогласованно в разных странах и в разных операционных системах. Кодовые таблицы ISO и КОИ-8 появились в СССР. Кодовая таблица MS - DOS была разработана для операционной системы Microsoft DOS , кодовая таблица Windows – для операционной системы Microsoft Windows . Кодовая таблица Mac используется в операционных системах Mac OS (слайд 12).

Тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отображаться в другой!

Иногда возникает необходимость в одном текстовом документе использовать не два языка, а больше. Например, при печати текста по геометрии могут понадобиться символы русского языка, латинские буквы, греческие буквы. Как быть в такой ситуации?

В 1991 году был предложен новый стандарт кодов, где на каждый символ выделялось 2 байта памяти. Кодовую таблицу назвали Unicode . В кодовой таблице Unicode 65536 символов. Такое количество кодовых комбинаций позволяет закодировать знаки языков практически всех алфавитов мира! (слайд 13).

4 этап урока. Практическая работа на компьютере

Вспомним цели урока. Первую цель – познакомиться с понятием кодирование текстовой информации, кодовая таблица, - мы достигли.

Научиться кодировать текстовую информацию, определять код символа и символ по коду, используя кодовые таблицы и текстовый редактор, нам поможет практическая работа (слайд 14).

Кодовые таблицы § 13 Интересную историю привел в своей книге «Занимательная арифметика» Я. И. Перельман. В марте 1917 г. жители Петрограда были встревожены таинственными знаками, появившимися неизвестно откуда у дверей многих квартир. Знаки эти имели форму черточек, чередующихся крестами. Пошли зловещие слухи о грабителях, помечающих квартиры своих жертв, о германских шпионах и провокаторах. Я. И. Перельман распутал секрет этих знаков, после чего поместил в газете следующую заметку. Таинственные знаки «В связи с таинственными знаками, появившимися на стенах многих Петроградских домов, небесполезно разъяснить смысл одной категории подобных знаков, которые, несмотря на зловещее начертание, имеют самое невинное значение. Я говорю о знаках такого типа: +|| ++|||| +++||| Подобные знаки замечены во многих домах на черных лестницах у дверей квартир. Обычно, знаки этого типа имеются у всех входных дверей данного дома, причем в пределах одного дома двух одинаковых знаков не наблюдается. Их мрачное начертание естественно внушает тревогу жильцам. Между тем, смысл легко раскрывается, если сопоставить их с номерами соответствующих квартир. Так, например, приведенные выше знаки найдены мной у квартир №12, №24 и №33: +|| ++|||| +++||| 12 24 33 В памяти компьютера любой текст представляется последовательностью кодов символов, т. е. вместо самой буквы хранится ее номер в кодовой таблице. Изображение же букв и символов сформируется только в момент их вывода на экран или бумагу. Специальные стандарты определяют, какой код, какому символу будет соответствовать, иначе, (когда все пользуются собственными таблицами) обмен информацией практически невозможен2. Кодовая таблица ASCII http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D 0%BF%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB %D1%8F%D1%8E%D1%89%D0%B8%D0% B5_%D1%81%D0%B8%D0%BC%D0%B2% D0%BE%D0%BB%D1%8B Аббревиатура от American Standard Code for Information Interchange - Стандартный американский код обмена информацией. ASCII - это код для представления символов английского алфавита в виде чисел, каждой букве сопоставлено число от 0 до 127. В большинстве компьютеров код ASCII используется для представления текста, что позволяет передавать данные от одного компьютера на другой. Текстовый файл, запомненный в формате ASCII, иногда называют ASCII-файлом. Текстовые редакторы и текстовые процессоры обычно могут сохранять данные в формате ASCII. Большинство файлов данных, особенно, если они содержат числовые данные, сохраняются не в ASCII формате. Исполгяемые программы никогда не сохраняются в формате ASCII. Кодирование управляющих символов в ASCII Двоичный код Десятичный код Действие Английское название 00000111 7 Стандартный звуковой сигнал BELL 00001000 8 Удаление предыдущего символа BACKSPACE 00001010 10 Переход на новую строку LINE FEED 00001101 13 Окончание ввода строки CARRIAGE RETURN 00011010 26 Признак конца текстового файла SUBSTITUTE 00011011 27 Отмена предыдущего ввода ESCAPE Расширения ASCII Windows 1251 - кириллица для варианта с поддержкой русского языка. CP866 - возможность использовать символы русского алфавита и эта кодировка являлась расширенной версией кодировки ASCII. KOI8-R - русские буквы в ее таблице идут не в алфавитном порядке. Юникод - появление универсальной кодировки текста (UTF 32, UTF 16 и UTF 8) UTF 32 - 32 бита составляют 4 байта информации, которые понадобятся для кодирования одного единственного символа. UTF 16 - 65 536 символов (два в степени шестнадцать) было принято за базовое пространство в Юникод. Помимо этого существуют способы закодировать с помощью UTF 16 около двух миллионов символов, но ограничились расширенным пространством в миллион символов текста. UTF 8 - является полноценной кодировкой переменной длины, т.е. каждый символ текста может быть закодирован в последовательность длинной от одного до шести байт. Задачи В таблице ниже представлена часть кодовой таблицы ASCII: Символ 1 5 A B Q a b Десятичный код 49 53 65 66 81 97 98 Шестнадцатеричный код 31 35 41 42 51 61 62 Каков шестнадцатеричный код символа «q» ? 1) 7116 2) 8316 3) A116 4) B316 Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке длиной 8 символов, первоначально записанного в 16-битном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. При этом информационный объем сообщения уменьшился на 1) 8 байт 2) 8 бит 3) 64 байта 4) 128 бит Кодирование цветовой информации Стандарты цвета CIE Цвет Красный Зеленый Синий Длина волны, мкм 0,7 0,5641 0,4351 Кодирование основных цветов Красный Зеленый Синий 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Цвет Законы аддитивного смешивания Закон трехмерности. С помощью трех независимых цветов можно, смешивая их в определенной пропорции, выразить любой цвет Закон непрерывности. При непрерывном изменении пропорции, в которой взяты компоненты цветовой смеси, получаемый цвет также меняется непрерывно. RGB - модель Цветовые координаты: красный, зеленый и синий иногда называют первичными или аддитивными цветами. Цвета голубой, пурпурный, желтый, которые получаются в результате попарного смешения первичных цветов, называются вторичными. Поскольку сложение- это основная операция синтеза цветов, то модель RGB иногда называют аддитивной (от латинского additivus, что значит прибавляемый). Кодирование Hi-color – 16-битное кодирование, 65536 цветов True-color – 24-битное кодирование, цвет представляется с использованием 256 уровней для каждой из трёх компонент модели RGB: красного(R), зелёного(G) и синего(B), что в результате даёт 16 777 216 (28+8+8) различных цветов. Для хранения растрового изображения размером 128 x 128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? 1) 8 2)2 3) 16 4) 4 В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1024 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла? 1) 5 2) 2 3) 3 4) 4 Монитор позволяет получать на экране 224 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает 1 пиксель? 1) 2 2) 3 3) 4 4) 5 Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor="#ХХХХХХ", где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. Какой цвет будет у страницы, заданной тэгом ? 1) белый 2) зеленый 3)красный 4) синий Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor="#ХХХХХХ", где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. К какому цвету будет близок цвет страницы, заданной тэгом ? 1) белый 2) серый 3)желтый 4) фиолетовый Для кодирования цвета фона страницы Интернет используется атрибут bgcolor="#ХХХХХХ", где в кавычках задаются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. К какому цвету будет близок цвет страницы, заданной тэгом ? 1) белый 2) серый 3)желтый 4) фиолетовый