Erinnern Sie sich daran, dass Informationen aus der Sicht eines subjektiven Ansatzes zur Definition von Informationen der Inhalt von Nachrichten sind, die eine Person aus verschiedenen Quellen erhält. Dieselbe Nachricht kann für eine Person viele Informationen enthalten und für eine andere Person überhaupt keine. Bei diesem Ansatz ist es schwierig, die Informationsmenge eindeutig zu bestimmen.

Der alphabetische Ansatz ermöglicht es, das Informationsvolumen einer Nachricht zu messen, die in einer bestimmten Sprache (natürlich oder formell) präsentiert wird, unabhängig von ihrem Inhalt.

Für die quantitative Angabe eines Wertes ist zunächst einmal eine Maßeinheit notwendig. Die Messung erfolgt durch Vergleich des Messwertes mit der Maßeinheit. Wie oft die Maßeinheit in den Messwert „passt“, so lautet das Ergebnis der Messung.

Beim alphabetischen Ansatz wird davon ausgegangen, dass jedes Symbol einer bestimmten Nachricht ein bestimmtes Informationsgewicht hat - es trägt eine feste Menge an Informationen. Alle Zeichen des gleichen Alphabets haben das gleiche Gewicht, abhängig von der Kardinalität des Alphabets. Das Informationsgewicht eines Symbols des binären Alphabets wird als Mindestmaßeinheit für Informationen genommen und 1 Bit genannt. Bitte beachten Sie, dass der Name der Maßeinheit der Information "Bit" (Bit) vom englischen Ausdruck "Binary Digit" - "Binary Digit" stammt.

1.4.2. Informationsgewicht eines beliebigen Buchstabens

Wir haben bereits herausgefunden, dass das Alphabet jeder natürlichen oder formalen Sprache durch ein binäres Alphabet ersetzt werden kann. In diesem Fall steht die Potenz des ursprünglichen Alphabets N in Beziehung zur Bittiefe des Binärcodes i, der erforderlich ist, um alle Zeichen des ursprünglichen Alphabets zu codieren, durch die Beziehung: N = 2 i .

Aufgabe 1. Das Stammalphabet der Pulti enthält 8 Zeichen. Welches Informationsgewicht hat ein Zeichen in diesem Alphabet?

Lösung. Lassen Sie uns kurz den Zustand des Problems aufzeichnen.

Es ist eine Beziehung bekannt, die die Werte von i und N verbindet: N = 2 i .

Gegeben die Anfangsdaten: 8 = 2 i . Also: i = 3.

Eine vollständige Aufzeichnung der Lösung in einem Notizbuch könnte so aussehen:

Antwort: 3 Bit

1.4.3. Informationsvolumen der Nachricht

Das Informationsvolumen einer Nachricht (die Informationsmenge in einer Nachricht), die durch die Symbole einer natürlichen oder formalen Sprache dargestellt wird, ist die Summe der Informationsgewichte ihrer konstituierenden Symbole.

Aufgabe 2. Eine im 32-Zeichen-Alphabet geschriebene Nachricht enthält 140 Zeichen. Wie viele Informationen trägt es?

Lösung.

Antwort": 700 Bit.

Aufgabe 3. Eine Informationsnachricht von 720 Bit besteht aus 180 Zeichen. Welche Kraft hat das Alphabet, mit dem diese Botschaft geschrieben ist?

Lösung.

Antwort: 16 Zeichen.

1.4.4. Informationseinheiten

Heutzutage erfolgt die Erstellung von Texten hauptsächlich mit Hilfe von Computern. Wir können von einem „Computeralphabet“ sprechen, das die folgenden Zeichen enthält: russische und lateinische Klein- und Großbuchstaben, Zahlen, Satzzeichen, Zeichen für arithmetische Operationen, Klammern usw. Dieses Alphabet enthält 256 Zeichen. Da 256 = 2 8 ist, beträgt das Informationsgewicht jedes Zeichens in diesem Alphabet 8 Bit. Ein Wert gleich acht Bits wird als Byte bezeichnet. 1 Byte - Informationsgewicht eines Buchstabens mit einer Kapazität von 256.

Aufgabe 4. Eine Informationsnachricht mit einem Umfang von 4 KB besteht aus 4096 Zeichen. Welches Informationsgewicht hat der Charakter dieser Botschaft? Wie viele Zeichen hat das Alphabet, in dem diese Nachricht geschrieben ist? Lösung.

Antwort: 256 Zeichen.

Das Wichtigste

Beim alphabetischen Ansatz wird berücksichtigt, dass jedes Symbol einer Nachricht ein bestimmtes Informationsgewicht hat - es trägt eine feste Menge an Informationen.

1 Bit ist die minimale Informationseinheit.

Das Informationsgewicht des Zeichens i des Alphabets und die Potenz N des Alphabets hängen zusammen durch die Beziehung: N = 2 i . Das Informationsvolumen I der Nachricht ist gleich dem Produkt aus der Anzahl K der Zeichen in der Nachricht und dem Informationsgewicht i des Alphabetzeichens: I = K i.

1 Byte = 8 Bit.

Bytes, Kilobytes, Megabytes, Gigabytes, Terabytes - Informationseinheiten. Jede nächste Einheit ist 1024 (2 10) mal größer als die vorherige.

Fragen und Aufgaben

Wir werden diesen Wert mit dem Buchstaben N bezeichnen. Beispielsweise beträgt die Kardinalität eines Alphabets aus russischen Buchstaben und markierten zusätzlichen Symbolen 54.

Stellen Sie sich vor, der Text kommt sequentiell, Zeichen für Zeichen, wie ein Papierband, das aus einer Telegrafenmaschine kriecht. Nehmen Sie an, dass jedes auf dem Band erscheinende Zeichen die gleiche Wahrscheinlichkeit hat, irgendein Zeichen im Alphabet zu sein. In Wirklichkeit ist dies nicht ganz richtig, aber der Einfachheit halber akzeptieren wir eine solche Annahme. Jedes von N Zeichen kann an jeder aufeinanderfolgenden Position des Textes erscheinen. Dann trägt nach der uns bekannten Formel N = 2 I (siehe sinnvoller Ansatz) jedes solche Symbol I Bit an Information, die sich aus der Lösung der Gleichung ermitteln lässt: 2 I = 54. Wir erhalten: I = 5.755 Bit - diese Informationsmenge trägt ein Symbol in russischem Text.

Um die Menge an Informationen im gesamten Text zu finden, müssen Sie die Anzahl der darin enthaltenen Zeichen zählen und mit I multiplizieren.

Zählen wir die Informationsmenge auf einer Seite des Buches. Lassen Sie die Seite 50 Zeilen enthalten. Jede Zeile hat 60 Zeichen. Das bedeutet, dass 50x60=3000 Zeichen auf die Seite passen. Dann ist die Informationsmenge gleich: 5,755 x 3000 = 17265 Bits.

Bei einem alphabetischen Ansatz zur Informationsmessung hängt die Informationsmenge nicht vom Inhalt ab, sondern von der Größe des Textes und der Aussagekraft des Alphabets.

Somit kann der alphabetische Ansatz zur Messung von Informationen als Diagramm dargestellt werden:

Bei Verwendung des Binärsystems (das Alphabet besteht aus zwei Zeichen: 0 und 1) trägt jedes Binärzeichen 1 Informationsbit.

Der alphabetische Ansatz ist eine objektive Art der Informationsmessung im Gegensatz zu einem subjektiven inhaltlichen Ansatz.

Es ist am bequemsten, Informationen zu messen, wenn die Größe des Alphabets N eine ganzzahlige Zweierpotenz ist. Wenn zum Beispiel N = 16, dann trägt jedes Zeichen 4 Informationsbits, weil 2 4 = 16. Und wenn N = 32, dann "wiegt" ein Zeichen 5 Bits.

Die maximale Größe des Alphabets ist theoretisch unbegrenzt. Es gibt jedoch ein Alphabet, das als ausreichend bezeichnet werden kann. Dies ist ein Alphabet mit einer Kapazität von 256 Zeichen. In einem Alphabet dieser Größe können Sie alle praktisch notwendigen Zeichen unterbringen: lateinische und russische Buchstaben, Zahlen, Rechenzeichen, alle Arten von Klammern, Satzzeichen ....

Seit 256 \u003d 2 8 "wiegt" ein Zeichen dieses Alphabets 8 Bit. Außerdem sind 8 Bit Information ein so charakteristischer Wert, dass ihr sogar ein eigener Name gegeben wurde – ein Byte.

1 Byte = 8 Bit.

Die folgenden Einheiten werden verwendet, um große Informationsmengen zu messen:

1 KB (ein Kilobyte) = 1024 Bytes = 2 10 Bytes

1 MB (ein Megabyte) = 1024 KB = 2 10 KB = 2 20 Bytes

1 GB (ein Gigabyte) = 1024 MB = 2 10 MB = 2 30 Bytes

1 TB (ein Terabyte) = 1024 GB = 2 10 GB = 2 40 Bytes

1 PB (ein Petabyte) = 1024 TB = 2 10 TB = 2 50 Bytes

1 Ebyte (ein Exabyte) = 1024 PB = 2 10 PB = 2 60 Bytes

1Zbyte (ein Zettabyte) = 1024Ebytes = 2 10Ebytes = 2 70bytes

1 Ybyte (ein Yottabyte) = 1024 Zbytes = 2 10 Zbytes = 2 80 Bytes.

Kodierung von Textinformationen
Textinformationen in einem Computer sind wie alle anderen Arten von Informationen in Binärcodes codiert. Jedem Buchstaben des Alphabets ist eine Ganzzahl zugeordnet, die als Code dieses Buchstabens betrachtet wird.
Bei herkömmlichen Codierungen wird eine Folge von 8 Nullen und Einsen verwendet, um ein Zeichen zu codieren. 8 Bit = 1 Byte.
Es gibt 256 verschiedene Folgen von 8 Nullen und Einsen (2 8 = 256). Daher können Sie mit einem solchen 8-Bit-Code 256 verschiedene Zeichen codieren.
Die Zuordnung eines bestimmten numerischen Codes zu einem Zeichen ist eine Frage der Konvention. Tabelle als internationaler Standard übernommen ASCII(American Standard Code for Information Interchange - American Standard Code for Information Interchange), Codierung der ersten Hälfte der Zeichen mit numerischen Codes von 0 bis 127 (Codes von 0 bis 32 werden nicht Zeichen, sondern Funktionstasten zugewiesen).

ASCII-Codetabelle

Zur Codierung der Zeichen nationaler Alphabete wird die ASCII-Codetabellenerweiterung verwendet, dh 8-Bit-Codes von 128 bis 255.

Nationale Standards der Kodiertabellen enthalten den internationalen Teil der Kodiertabelle ohne Änderungen, und im zweiten Teil enthalten sie Kodes der nationalen Alphabete, pseudografische Symbole und einige mathematische Zeichen. Derzeit gibt es 5 verschiedene kyrillische Kodierungen (KOI8, Windows. MSDOS, Macintosh, ISO), was bei der Arbeit mit russischsprachigen Dokumenten zu gewissen Schwierigkeiten führt.
Ende der 90er Jahre erschien ein neuer internationaler Unicode-Standard, der für 1 Zeichen nicht ein Byte, sondern zwei zuweist, sodass damit 65536 verschiedene Zeichen codiert werden können. Es umfasst alle existierenden, ausgestorbenen und künstlich geschaffenen Alphabete der Welt, sowie viele mathematische, musikalische, chemische und andere Symbole.

VORTRAG #3

Unterrichtsthemen:

1. Die Macht des Alphabets.

2. Zeichenkodierungstabellen.

3. Bildcodierung.

4. Audiocodierung.

5. Informationskomprimierung

6. Beispiele zur Lösung typischer Probleme.

7. Digitale elektronische Signatur.

Die Macht des Alphabets

Alphabet– eine Reihe von Zeichen, die zum Erstellen von Informationsnachrichten verwendet werden. Das Alphabet der russischen Sprache umfasst beispielsweise 32 Buchstaben (Symbole). Es ist jedoch zu beachten, dass neben Buchstaben auch Sonderzeichen in der Informationsnachricht enthalten sein können: Komma, Punkt, Ausrufezeichen, Klammern usw .

Die Macht des Alphabets(math. - Kardinalität einer Menge) - die Anzahl (Menge) der Zeichen, die zur Übertragung einer Nachricht verwendet werden.

Computer verwenden ein Alphabet aus zwei Zeichen: 0 und 1

Notiz:

*Die maximale Anzahl von N Optionen (Sets) für ein binäres n-Bit-Wort ist

Beispielsweise beträgt die Anzahl möglicher Varianten eines Acht-Bit-Wortes (1 Byte) bestehend aus 0 und 1 2 8 = 256.

Aufgabennummer 1.1.:

Die Lesegeschwindigkeit des Schülers beträgt ungefähr 250 Zeichen pro Minute. Bestimmen Sie, wenn Sie die Potenz des verwendeten Alphabets als 64 nehmen, wie viele Informationen in Kilobyte der Schüler erhält, wenn er 40 Minuten lang ununterbrochen liest?

Lösung:

1) Die Informationsmenge, die ein Buchstabe des Alphabets trägt (von 64 Zeichen), ist gleich:

2) Die Anzahl der Zeichen, die ein Schüler in 40 Minuten liest, beträgt: 250 x 40 = 10.000.

3) Die Informationsmenge, die ein Student in 40 Minuten erhält, beträgt: 10.000 ⋅ 6 = 60.000 Bits = 7,3 KB.