Информационные процессы
Информация существует не сама по себе, а проявляется в информационных процессах: человек или устройство получает, хранит, обрабатывает и передаёт сведения. Понимание этих процессов помогает решать задания, где нужно определить действие с информацией, её источник, форму представления или объём сообщения.
Основные информационные процессы
Информационный процесс — это действие или последовательность действий, связанных с информацией. В школьной информатике выделяют четыре основных процесса: получение, хранение, обработку и передачу. Один и тот же объект может участвовать сразу в нескольких процессах. Например, смартфон получает фотографию с камеры, хранит её в памяти, обрабатывает фильтром и передаёт через сеть.
Информационный процесс — получение, хранение, обработка или передача информации человеком, техническим устройством либо информационной системой.
| Процесс | Что происходит | Пример |
|---|---|---|
| Получение | Сведения поступают от источника к получателю | Ученик читает условие задачи |
| Хранение | Сведения сохраняются для дальнейшего использования | Файл записан на флешку |
| Обработка | Сведения изменяются или используются для получения новых | Калькулятор вычисляет сумму |
| Передача | Сведения перемещаются от источника к получателю | Сообщение отправлено по сети |
Подробные случаи рассматриваются на страницах получение информации, хранение информации, обработка информации и передача информации. Важно отличать процесс от результата: чтение — получение, а текст, который прочитан, — сообщение или информационный объект.
Получение информации
При получении информация поступает к получателю от некоторого источника. Источником может быть человек, книга, компьютерная программа, датчик, природное явление или другое устройство. Получатель воспринимает сведения органами чувств или техническими средствами.
Источник информации создаёт или передаёт сведения. Получатель принимает их и может использовать для дальнейших действий. Между ними обычно передаётся сообщение.
- Глаза получают зрительную информацию от текста, карты или экрана.
- Уши получают звуковую информацию от речи или сигнала.
- Датчик температуры получает сведения о состоянии окружающей среды.
- Клавиатура передаёт компьютеру введённые пользователем символы.
Одно и то же явление может быть источником разных сообщений. Например, светофор сообщает водителю цветовым сигналом, а автоматической системе — электрическим сигналом. При этом способ восприятия не меняет самого факта: сведения были получены.
Не путайте источник с каналом передачи. Человек, отправивший письмо, — источник; интернет или почтовая система — канал; адресат — получатель.
Хранение и представление информации
Хранение нужно для того, чтобы использовать информацию не только в момент её получения. Человек хранит сведения в памяти, тетради и книгах; компьютер — в оперативной и внешней памяти, например на диске или флешке. Носитель информации — объект, на котором сведения зафиксированы.
Для хранения и передачи компьютер использует разные виды информации, но внутри устройства любые данные представлены последовательностями нулей и единиц. Преобразование информации из одной формы в другую называется кодированием. Обратное преобразование называют декодированием.
Кодирование — представление информации с помощью некоторого кода. Декодирование — восстановление исходной информации по её кодовому представлению.
Если алфавит содержит \(N\) различных символов, а каждый символ кодируется одинаковым числом бит, то длина кода одного символа \(i\) удовлетворяет условию:
Минимальное число бит на символ находят как наименьшее целое \(i\), для которого выполняется это неравенство. Например, для 33 символов русского алфавита нужно 6 бит, потому что \(2^5=32<33\), а \(2^6=64\ge33\).
Если сообщение содержит \(K\) символов, каждый из которых кодируется \(i\) битами, то информационный объём сообщения равен \(K\cdot i\) битам.
Какой процесс происходит, когда калькулятор по введённым числам вычисляет среднее арифметическое?
Обработка информации
Обработка информации — это изменение формы, содержания или порядка сведений, а также выполнение действий, позволяющих получить новые сведения. Обработка может выполняться человеком или компьютером.
- Вычисление значения выражения по заданной формуле.
- Сортировка списка фамилий по алфавиту.
- Поиск нужного слова в документе.
- Сравнение чисел и выбор наибольшего.
- Редактирование фотографии или текста.
- Сжатие файла для уменьшения его размера.
Результат обработки может стать исходными данными для следующего процесса. Например, датчик получает показание температуры, программа обрабатывает его, сохраняет результат и передаёт предупреждение на экран. Поэтому процессы часто образуют цепочку.
Алфавит содержит 8 символов. Сообщение состоит из 15 символов. Найдём его объём при равномерном кодировании.
Ответ: сообщение занимает 45 бит, или \(45:8=5{,}625\) байта. Если объём требуется указать целым числом байт для хранения, понадобится 6 байт.
Не берите \(\log_2N\) без округления вверх: число бит должно быть целым. Не умножайте сразу на число символов, пока не нашли длину кода одного символа. Также проверяйте единицы измерения: 1 байт = 8 бит, 1 Кбайт = 1024 байта в большинстве школьных задач.
Передача информации и информационная коммуникация
Передача — это перемещение сообщения от источника к получателю через канал связи. Каналом может быть воздух, провод, оптоволокно, радиосвязь или компьютерная сеть. Участники и канал образуют информационную коммуникацию.
Скорость передачи показывает, сколько бит передаётся за единицу времени. Если размер сообщения равен \(I\), а время передачи — \(t\), то скорость равна:
Из этой формулы можно найти время передачи \(t=\frac{I}{v}\) или объём сообщения \(I=v\cdot t\). Все величины должны быть приведены к согласованным единицам: например, биты и секунды дают бит/с.
В задаче сначала выпишите, что дано и что нужно найти. Затем переведите килобайты в байты, байты — в биты, минуты — в секунды и только после этого применяйте формулу.
Как разбирать задания
- Определите, что происходит с информацией: она получается, сохраняется, изменяется или передаётся.
- Найдите источник, получателя, носитель или канал, если они указаны.
- При кодировании определите размер алфавита и длину кода одного символа.
- При передаче выпишите объём, скорость и время в правильных единицах.
- Проверьте ответ: его единицы и порядок величины должны быть разумными.
Быстрая проверка
Главное
- Информационные процессы — получение, хранение, обработка и передача информации.
- Источник создаёт или сообщает сведения, получатель их принимает, а канал переносит сообщение.
- При равномерном кодировании длина кода символа определяется условием \(2^i\ge N\).
- Объём сообщения равен \(I=K\cdot i\), а время передачи — \(t=I/v\).
- Перед решением задачи проверяйте единицы измерения и различайте действие с информацией и его результат.