двоичное кодирование информации конспект

Конспект урока по теме «Двоичное кодирование информации»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

Двоичное кодирование информации

сформировать у учащихся понимание процесса обмена информацией;

показать различные виды кодирования информации;

выявить преимущества двоичного кодирования различных видов информации.

Учебники и тетради.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

• что такое «код», «кодирование», «двоичное кодирование», бит;

• почему в вычислительной технике используется двоичное кодирование – информации;

• как кодируются различные виды информации в вычислительной технике.

Учащиеся должны уметь:

1. Каким образом информация добирается от источника информации до приемника?

2. Что означает код 1101101?

3. Как информация кодируется в компьютере? Почему именно так?

1. Кодирование информации Когда человек или какой-либо другой живой организм или какое-то устройство участвуют в информационном процессе, то все они представляют информацию в той или иной форме. При выполнении домашнего задания вы также представляли информацию в различных формах.

Пояснение: вернитесь к домашнему заданию прошлого урока и спросите детей, чем они руководствовались при выборе тех или иных форм представления информации.

Так вот, когда мы представляем информацию в разных формах или преобразуем ее из одной формы в другую, мы информацию кодируем.

Естественные языки (носят национальный характер):

Речь и письменность Формальные языки (интернациональные, понятны всем)

— командные языки операционных систем;

Алфавит- набор основных символов, различимых по их начертанию

Алфавит жестко зафиксирован.

— изображения элементов различных схем и др.

Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения Наличие строгих правил

Грамматика- правила правописания

Физическая природа знаков Изображения на бумаге, звуки (фонемы), электрические импульсы и т. д.

Пояснение: таблица формируется в виде рассказа и заполняется по строкам сверху вниз.

Представьте с помощью формальных и естественных языков следующую информацию:

Информация Естественный язык Формальный язык

Нахождение площади треугольника

Правило дорожного движения

Информация Естественный язык Формальный язык Нахождение площади треугольника Правило дорожного движения Призыв о помощи

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами. Это зависит от ряда причин, каков носитель информации, какова окружающая обстановка, кто или что является источником информации и получателем, от засекреченности, от удобства обработки и т.д.

COMPUTER – английский язык

Попросите учащихся еще раз ответить на вопросы, поставленные в начале урока.

Оцените работу класса и назовите учащихся, отличившихся на уроке.

Уровень знания: выучить, что такое код, кодирование, бит, байт и формулу, связывающую количество разных сообщений и количество бит.

Уровень понимания: как кодируется числовая, текстовая, графическая звуковая информация? Почему именно так, а не иначе?

Уровень применения: решите задачи:

1. «Шифр Цезаря». Этот шифр реализует следующее преобразование текста: каждая буква исходного текста заменяется третьей после нее буквой в алфавите, который считается написанным по кругу. Используя этот шифр, зашифруйте слова ИНФОРМАЦИЯ, КОМПЬЮТЕР, ЧЕЛОВЕК.

Источник

Информатика. 7 класс

Конспект урока

Кодирование информации. Двоичный код

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Дискретизация информации – процесс преобразования информации из непрерывной формы представления в дискретную. Чтобы представить информацию в дискретной форме, её следует выразить с помощью символов какого-нибудь естественного или формального языка.

Алфавит языка – конечный набор отличных друг от друга символов, используемых для представления информации. Мощность алфавита – это количество входящих в него символов.

Алфавит, содержащий два символа, называется двоичным алфавитом. Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием. Двоичное кодирование универсально, так как с его помощью может быть представлена любая информация.

1. Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Для решения своих задач человеку часто приходится преобразовывать имеющуюся информацию из одной формы представления в другую. Например, при чтении вслух происходит преобразование информации из дискретной (текстовой) формы в непрерывную (звук). Во время диктанта на уроке русского языка, наоборот, происходит преобразование информации из непрерывной формы (голос учителя) в дискретную (записи учеников).

Информация, представленная в дискретной форме, значительно проще для передачи, хранения или автоматической обработки. Поэтому в компьютерной технике большое внимание уделяется методам преобразования информации из непрерывной формы в дискретную.

Дискретизация информации – процесс преобразования информации из непрерывной формы представления в дискретную.

Рассмотрим суть процесса дискретизации информации на примере.

На метеорологических станциях имеются самопишущие приборы для непрерывной записи атмосферного давления. Результатом их работы являются барограммы – кривые, показывающие, как изменялось давление в течение длительных промежутков времени. Одна из таких кривых, вычерченная прибором в течение семи часов проведения наблюдений, показана на рисунке 1.

На основании полученной информации можно построить таблицу, содержащую показания прибора в начале измерений и на конец каждого часа наблюдений.

Полученная таблица даёт не совсем полную картину того, как изменялось давление за время наблюдений: например, не указано самое большое значение давления, имевшее место в течение четвёртого часа наблюдений. Но если занести в таблицу значения давления, наблюдаемые каждые полчаса или 15 минут, то новая таблица будет давать более полное представление о том, как изменялось давление.

Таким образом, информацию, представленную в непрерывной форме (барограмму, кривую), мы с некоторой потерей точности преобразовали в дискретную форму (таблицу).

В дальнейшем вы познакомитесь со способами дискретного представления звуковой и графической информации.

В общем случае, чтобы представить информацию в дискретной форме, её следует выразить с помощью символов какого-нибудь естественного или формального языка. Таких языков тысячи. Каждый язык имеет свой алфавит.

Алфавит – конечный набор отличных друг от друга символов (знаков), используемых для представления информации. Мощность алфавита – это количество входящих в него символов (знаков).

Алфавит, содержащий два символа, называется двоичным алфавитом (рис. 3). Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием. Закодировав таким способом информацию, мы получим её двоичный код.

Рассмотрим в качестве символов двоичного алфавита цифры 0 и 1. Покажем, что любой алфавит можно заменить двоичным алфавитом. Прежде всего, присвоим каждому символу рассматриваемого алфавита порядковый номер. Номер представим с помощью двоичного алфавита. Полученный двоичный код будем считать кодом исходного символа.

Если мощность исходного алфавита больше двух, то для кодирования символа этого алфавита потребуется не один, а несколько двоичных символов. Другими словами, порядковому номеру каждого символа исходного алфавита будет поставлена в соответствие цепочка (последовательность) из нескольких двоичных символов. Правило получения двоичных кодов для символов алфавита мощностью больше двух можно представить схемой на рисунке.

Двоичные символы (0,1) здесь берутся в заданном алфавитном порядке и размещаются слева направо. Двоичные коды (цепочки символов) читаются сверху вниз. Все цепочки (кодовые комбинации) из двух двоичных символов позволяют представить четыре различных символа произвольного алфавита:

Цепочки из трёх двоичных символов получаются дополнением двухразрядных двоичных кодов справа символом 0 или 1. В итоге кодовых комбинаций из трёх двоичных символов получается 8 – вдвое больше, чем из двух двоичных символов:

Соответственно, четырёхразрядный двоичный код позволяет получить 16 кодовых комбинаций, пятиразрядный – 32, шестиразрядный – 64 и т. д.

Длину двоичной цепочки – количество символов в двоичном коде – называют разрядностью двоичного кода.

Обратите внимание, что:

32 = 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 2 и т. д.

Здесь количество кодовых комбинаций представляет собой произведение некоторого количества одинаковых множителей, равного разрядности двоичного кода.

Если количество кодовых комбинаций обозначить буквой N, а разрядность двоичного кода – буквой i, то выявленная закономерность в общем виде будет записана так:

В математике такие произведения записывают в виде:

Запись 2 i читают так: «2 в i-й степени».

Задача. Вождь племени Мульти поручил своему министру разработать двоичный код и перевести в него всю важную информацию. Двоичный код какой разрядности потребуется, если алфавит, используемый племенем Мульти, содержит 16 символов? Выпишите все кодовые комбинации.

Чтобы выписать все кодовые комбинации из четырёх 0 и 1, воспользуемся схемой на рис. 1.13: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110, 0111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111.

Универсальность двоичного кодирования

В начале нашей беседы вы узнали, что информация, представленная в непрерывной форме, может быть выражена с помощью символов некоторого естественного или формального языка. В свою очередь, символы произвольного алфавита могут быть преобразованы в двоичный код. Таким образом, с помощью двоичного кода может быть представлена любая информация на естественных и формальных языках, а также изображения и звуки (рис. 6). Это и означает универсальность двоичного кодирования.

Двоичные коды широко используются в компьютерной технике, требуя только двух состояний электронной схемы – «включено» (это соответствует цифре 1) и «выключено» (это соответствует цифре 0).

Простота технической реализации – главное достоинство двоичного кодирования. Недостаток двоичного кодирования – большая длина получаемого кода.

Равномерные и неравномерные коды

Различают равномерные и неравномерные коды. Равномерные коды в кодовых комбинациях содержат одинаковое число символов, неравномерные – разное.

Выше мы рассмотрели равномерные двоичные коды.

Примером неравномерного кода может служить азбука Морзе, в которой для каждой буквы и цифры определена последовательность коротких и длинных сигналов. Так, букве Е соответствует короткий сигнал («точка»), а букве Ш – четыре длинных сигнала (четыре «тире»). Неравномерное кодирование позволяет повысить скорость передачи сообщений за счёт того, что наиболее часто встречающиеся в передаваемой информации символы имеют самые короткие кодовые комбинации.

Разбор решения заданий тренировочного модуля

№1.Тип задания: ввод с клавиатуры пропущенных элементов в тексте

Переведите десятичное число 273 в двоичную систему счисления.

Воспользуемся алгоритмом перевода целых чисел из системы с основанием p в систему с основанием q:

1. Основание новой системы счисления выразить цифрами исходной системы счисления и все последующие действия производить в исходной системе счисления.

2. Последовательно выполнять деление данного числа и получаемых целых частных на основание новой системы счисления до тех пор, пока не получим частное, меньшее делителя.

3. Полученные остатки, являющиеся цифрами числа в новой системе счисления, привести в соответствие с алфавитом новой системы счисления.

4. Составить число в новой системе счисления, записывая его, начиная с последнего остатка.

Ответ: 273₁₀= 100010001.

№2. Тип задания: единичный / множественный выбор.

Четыре буквы латинского алфавита закодированы кодами различной длины:

Источник

Конспект урока по информатике на тему «Двоичное кодирование информации»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

ТЕМА: «Кодирование информации. Двоичное кодирование»

Цели: сформировать у учащихся понимание процесса обмена информа­ цией; показать различные виды кодирования информации; выявить пре­ имущества двоичного кодирования различных видов информации.

Требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны знать:

что такое «код», «кодирование», «двоичное кодирование», бит;

почему в вычислительной технике используется двоичное кодирова­ ние информации;

как кодируются различные виды информации в вычислительной тех­ нике.

Учащиеся должны уметь:

— восстанавливать информацию по ее кодовому представлению.

2. Изложение нового материала

1. Кодирование информации

Когда человек или какой-либо другой живой организм или какое-то уст­ройство участвуют в информационном процессе, то все они представляют информацию в той или иной форме. При выполнении домашнего задания вы также представляли информацию в различных формах.

Когда мы представляем информацию в разных формах или преоб­разуем ее из одной формы в другую, мы информацию кодируем.

Код — это система условных знаков для представления информации.

Кодирование — это операция преобразования символов или группы сим­волов одного кода в символы или группы символов другого кода.

Человек кодирует информацию с помощью языка.

Естественные языки (носят

речь и письменность

Формальные языки (ин­ тернациональны, понятны всем)

— языки программирова­ния
ния;

— командные языки опера­
ционных систем;

Алфавит — набор основных символов, различимых по их начертанию

— кириллица — 33 буквы;

Алфавит жестко зафикси­ рован.

— изображения элементов
различных схем и др.

Синтаксис — правила для образования пред­ ложений языка

Формируется из большого числа правил, из которых существуют исключения

Наличие строгих правил

Грамматика — правила правописания

Физическая природа знаков

Изображения на бумаге, звуки (фонемы), электрические импульсы и т.д.

Пояснение: таблица формируется в виде рассказа и заполняется по стро кам сверху вниз.

Представьте с помощью формальных и естественных языков следующую информацию:

Информация

Нахождение площади прямоугольника

Правило дорожного движения

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами.

Это зависит от ряда причин, каков носитель информации, какова окру­жающая обстановка, кто или что является источником информации и по­лучателем, от засекреченности, от удобства обработки и т.д.

Одну и ту же информацию можно кодировать разными способами:

Обычно при кодировании информации используется средство кодирования — некоторая таблица, которая устанавливает соответствие между знаками разных кодов. Например, для кода Морзе есть специальная таблица, в которой указаны символы алфавита и их представление с помощью набора точек и тире.

Таблица азбуки Морзе.

Пояснение: таблицу азбуки Морзе подготовьте заранее и раздайте всем студентам.

В процессе обмена информацией кроме кодирования информации про­ исходит и ее декодирование.

Пояснение: пример записать по схеме, варианты заполнения которой предлагают сами студенты.

Девочка заменила каждую букву своего имени ее номером в алфавите. Получилось 141261. Как зовут девочку? (код имени необходимо разделить так: 14-1-26-1. МАША)

Разбить на этапы процесс обмена информацией в следующих ситуациях:

Разговор по телефону

Отправление письма по почте

Информация имеет форму сообщения, а сообщение кодируется тем или иным набором знаков, символов, цифр. Теоретически и экспериментально было показано, что с технической точки зрения самым удобным и эффективным является использование двоичного кода, то есть набора символов, алфавита, состоящего из пары чисел <0,1>. Поскольку двоичный код используется для хранения информации в вычислительных машинах, его еще называют машинным кодом.

Цифры 0 и 1, образующие набор <0,1>, обычно называют двоичными цифрами, потому что они используются как алфавит в так называемой двоичной системе счисления. Система счисления представляет собой совокупность правил и приемов наименования и записи чисел, а так же получения значения чисел из изображающих их символов. Количество знаков в алфавите системе счисления обычно отражается в ее исчислении: двоичная, восьмеричная, десятичная, шестнадцатеричная и т.д.

Элементарное устройство памяти компьютера, которое применяется для изображения одной двоичной цифры, называется двоичным разрядом или битом.

Слово «бит» произошло от английского термина bit, представляющего собой сокращение словосочетания Binary digit – двоичная цифра.

1 бит кодирует 2 понятия или сообщения (0 или 1).

2 бита — 4 разных сообщения (11 или 00 или 01 или 10).

3 бита — 8 разных сообщений.

4 бита — 16 сообщений и т.д.

Упражнение 4 Заполните таблицу:

Почему именно двоичное кодирование используется в вычислительной технике? Оказывается такой способ кодирования легко реализовать техни­чески: 1 — есть сигнал, 0 — нет сигнала. Для человека такой способ кодиро­вания неудобен тем, что двоичные последовательности получаются доста­точно длинными. Но технике легче иметь дело с большим числом однотип­ных элементов, чем с небольшим числом сложных.

Как разные виды информации кодируются в компьютере?

Исторически получилось так, что человек в обычной своей жизни для вы­числений и обозначения количества использует десятичную систему счис­ления. Но это не значит, что десятичная система счисления единственна и нет и не существовало других систем счисления. На самом деле их сущест­вует огромное количество. Часть из них уже давно не используется, а часть находится в применении параллельно десятичной системе счисления. Как раз в компьютере используется одна из таких систем счисления (и не единс твенная), которая называется двоичной. И это закономерно, так как в силу вышеназванных причин в вычислительной технике применяется двоичное кодирование информации.

В двоичной системе счисления для записи чисел используется всего две цифры — 1 и 0. С их помощью можно записать любое число. Во всем осталь­ ном эта система счисления не отличается от привычной для вас десятичной системы. Она обладает всеми теми же свойствами, в ней соблюдаются все основные законы выполнения арифметических операций.

3. Кодирование текстовой информации

. Для кодирования текстовой информации в компьютере также применя­ ется двоичное кодирование, т.е. представление текста в виде последователь­ ности 0 и 1. Каждому символу алфавита сопоставили определенное целое число, которое и принято считать кодом этого символа.

Бит – это очень маленькая порция информации. Поэтому, так же как и при записи десятичных чисел, используется несколько десятичных разрядов – разряд единиц, разряд десятков, сотен и т.д., так и для записи двоичных чисел используется несколько двоичных разрядов, несколько битов.

Для хранения двоичных чисел в компьютере используется устройство, которое принято называть ячейкой памяти. / Память компьютера можно образно представить себе как автоматическую камеру хранения, состоящую из отдельных ячеек, в каждую из которых можно положить некоторое число./

Ячейки образуются из нескольких битов, так же как двоичные числа образуются из двоичных разрядов. В общем случае ячейки различных компьютеров могут состоять из различного количества битов. Поэтому, начиная с машин третьего поколения, стандартными являются те ячейки, которые состоят из восьми битов.

Элемент памяти компьютера, состоящий из восьми битов, называется байтом.

Слово «байт» произошло от английского термина byte, представляющего собой сокращение словосочетания BinarY Term – двоичный терм, выражение. Байт сохраняет все свойства бита, /то есть может сколь угодно долго хранить записанный в него двоичный код, этот код можно прочитать, можно также записать в байт любой новый код./ Каждый из восьми байтов может содержать любую из двоичных цифр независимо от остальных. Следовательно, байт может содержать произвольную комбинацию, последовательность из восьми нулей и единиц, например последовательность 10110011. Такую последовательность также называют двоичным числом, двоичным кодом либо просто кодом.

Сколько же бит необходимо для кодирования символов?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно определить их количество. Огра­ ничений на количество символов теоретически не существует. Однако есть количество, которое можно назвать достаточным.

Запись двоичного кода легко спутать с аналогичным по записи десятичным числом. В таких случаях справа от двоичного числа записывают индекс 2, а около десятичного числа указывают индекс 10. Например: 101100112 – двоичное число, 1011001110 – десятичное.

Так как байт состоит из восьми двоичных разрядов, то количество различных кодов, различных комбинаций из восьми нулей и единиц, записываемых в один байт, равно 28=256. (00000001, 00000010,…, 11111111).

С помощью 1 байта можно закодировать 256 различных символов.

4. Кодирование графической и звуковой информации

Прием 2 (показать картинку)

Изображение представляют в виде графичес­кого объекта, состоящего из элементарных дуг и отрезков. У каждого такого элементарного объ­екта кодируются его положение через координа­ты точек и длину радиуса, тип линии (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет. Такое изображение называют векторным и все его перечисленные свойства и характеристи­ки также кодируются двоичным кодом.

5. Кодирование звуковой информации

Звук представляет собой гармонические коле бания в определенном диапазоне частот, распро страняющиеся в определённой среде. Сигналы, несущие звук, являются аналоговыми. Поэтому для представления звука двоичным кодом необходимо преобразовать ана­логовый сигнал в дискретный (двоичный). Выполняют это преобразование специальные устройства, находящиеся на звуковой плате компьютера.

3. Закрепление пройденного

1. Каким образом информация добирается от источника информации до приемника

2. Как информация кодируется в компьютере. Почему?

Уровень знания: выучить, что такое код, кодирование, бит, байт и формулу, связывающую количество разных сообщений и количество бит.

Уровень понимания: как кодируется числовая, текстовая, графическая и звуковая информация? Почему именно так, а не иначе?

Источник