Урок по изучению двоичного кодирования информации

 Тема: Двоичное кодирование текста и изображения.

 Этап I. Организационный момент

 Постановка цели урока и её обоснование.

 Этап II. Повторение пройденного материала

 Повторение пройденного материала наиболее эффективно осуществить с помощью тестирования. Для этой цели рекомендуется использовать следующие тесты.

 Тест 1.1

   1. Является наименьшей единицей измерения информации?

   а) 1 бод;

   б) 1 Кбайт;

   в) 1 бит;

   г) 1 байт.

   2. Какое количество информации содержит 1 разряд двоичного числа?

   а) 1 байт;

   б) 3 бит;

   в) 4 бит;

   г) 1 бит.

   3. Что такое 1 байт?

   а) 1024 Кбайт;

   б) 4 бит;

   в) 8 бит;

   г) 10 Мбайт.

   4. Расставьте знаки <, =, > в следующей цепочке:

   20 байт … 1000 бит … 1 Мбайт … 1024 Кбайт … 1 Гбайт.

    а) <, <, =, <;

    б) >, =, >, <;

    в) <, >, =, <;

    г) =, >, =, <.  

   5. Чему равны 5 килобайтов?

   а) 5000 байт;

   б) 5000 бит;

   в) 5120 бит;

   г) 5120 байт.

   6. Некий исполнитель проставляет 0  или 1 в каждую из восьми клеток, имеющихся в его распоряжении. Чему равно количество чисел, которое можно закодировать таким способом?

   а) 1000;

   б) 1024;

   в) 512;

   г) 256.

   7. Отгадывая целое число, задуманное в промежутке от 1 до 100, можно задавать вопросы, на которые вы получаете ответ «да» или «нет». Какое максимальное число вопросов достаточно задать, чтобы наверняка отгадать задуманное число?

  а) 100;

  б) 16;

  в) 8;

  г) 7.

  8. Из девяти монет одна фальшивая. Она отличается от других более тяжёлым весом. Её можно определить путём взвешивания на аптекарских весах. Какое максимальное число взвешиваний достаточно для этого произвести?

  а) 8;

  б) 2;

  в) 3;

  г) 4.

  9. На каком языке представлена информация, обрабатываемая компьютером?

  а) на языке Бейсик;

  б) в текстовом виде;

  в) в двоичных кодах;

  г) в десятичной системе счисления. 

 Правильные ответы к тексту 1.1  1 – в, 2 – г, 3 – в, 4 – а, 5 – г, 6 – г, 7 – г, 8 – б, 9 – в.

  Тест 1.2.

  1. Как изменяет неопределённость 1 бит информации?

  а) Информация увеличивается в два  раза;

  б) информация уменьшается в два раза;

  в) информация не изменяется;

  г) информация уменьшается в восемь раз.

  2. Какое количество символов можно закодировать восьмиразрядным двоичным кодом?

  а) 256;

  б) 512;

  в) 16;

  г) 8.

  3. Чему равен 1 мегабайт?

  а) 1024 байт;

  б) 1000 бит;

  в) 1000 Кбайт;

  г) 1024 Кбайт.

  4. Расставьте знаки <, =, > в следующей цепочке:

 1024 байт … 1 Кбайт … 1 Мбайт … 1024 Кбайт … 1 Гбайт.

  а) <, <, =, <;

  б) >, =, >, <;

  в) =, <, =, <;

  г) =, >, =, <.

  5. Некий исполнитель проставляет 0 или 1 в каждую из шести клеток, имеющихся в его распоряжении. Чему равно количество чисел, которое можно закодировать таким способом?

  а) 6;

  б) 12;

  в) 64;

  г) 32.

  6. Отгадывая целое число в промежутке от 1 до 64, можно задавать вопросы, на которые вы получаете ответ «да» или «нет». Какое максимальное число вопросов достаточно задать, чтобы наверняка отгадать задуманное число?

  а) 64;

  б) 6;

  в) 8;

  г) 7).

  7. Из 27 монет одна фальшивая. Она отличается от других более тяжёлым весом. Её можно определить путём взвешивания на аптекарских весах. Какое максимальное число взвешиваний достаточно для этого произвести?

  а)26;

  б) 2;

  в) 3;

  г) 4.

   8. На каком языке представлена информация, обрабатываемая компьютером?

   а) На языке Паскаль;

   б) в графическом виде;

   в) в двоичных кодах;

   г) в восьмеричной системе счисления.

  9. Какая способность является общим свойством папируса, берестяной грамоты, книги и дискеты?

  а) Копировать информацию;

  б) преобразовывать информацию;

  в) перерабатывать информацию;

  г) хранить информацию.

  Правильные ответы к тесту 1.2: 1-б, 2-а, 3-г, 4-в, 5-в, 6-б, 7-в, 8-в, 9-г.

  Этап III. Изложение нового материала

  Двоичное кодирование кодирование информации

      С конца 60-х гг. с помощью компьютеров обрабатывается текст. Для представления текстовой информации используется 256 различных символов. Если предположить, что появление любого из этих 256 символов равновероятно, то информационный вес каждого символа

                     i = log₂ 256 = 8 бит = 1 байт.

    Для двоичного кодирования 1 символа требуется 1 байт, или 8 двоичных разрядов. Двоичный код каждого конкретного символа определяется кодовой таблицей. В качестве стандарта принята таблица ASCII – Американский стандартный код для информационного обмена.

     Тексты хранятся в памяти компьютера в двоичном коде и программным способом преобразуются в изображение на экране.

      Информационный объём текстового сообщения определяется количеством символов в этом сообщении, при этом смысл сообщения не играет роли.

   Информационный объём книги равен произведению количества страниц в книге, количество строк на странице и количества символов в строке.

  В текстовом режиме экран разбивается на 25 строк по 80 символов в строке.

      Двоичное кодирование графической информации

  С 80-х гг. развивается технология обработки на ПК графической информации. Форму представления на экране дисплея графического изображения, состоящего из отдельных точек (пикселей), называют растровой.

  Минимальным объектом в растровом графическом редакторе является точка. Растровый графический редактор предназначен для создания рисунков, диаграмм.

      Разрешающая способность монитора (количество точек по горизонтали и вертикали), а также число возможных цветов каждой точки определяются типом монитора.

    Распространённая разрешающая способность – 800 х 600 = 480 000 точек.

    1 пиксель чёрно-белого экрана кодируется 1 битом информации (чёрная точка или белая точка). Количество различных цветов К и количество битов для их кодировки    связаны формулой: К = 2^b.

   Современные мониторы имеют следующие цветовые палитры: 16 цветов, 256 цветов; 65 536 цветов (high color), 16 777 216 цветов (true color).

  В табл. 1 показана зависимость информационной ёмкости одного пикселя от цветовой палитры монитора.

                                                                                        Таблица 1

  Объём памяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран (видеопамяти), равен произведению разрешающей способности на количество бит, кодирующих одну точку. В видеопамяти ПК хранится битовая карта (двоичный код изображения), она считывается процессором не реже 50 раз в секунду и отображается на экране.

  В табл. 2 приведены объёмы видеопамяти для мониторов с различными разрешающей способностью и цветовой палитрой.

                                                                                       Таблица 2

  Ввод и хранение в ЭВМ технических чертежей и им подобных графических изображений осуществляются по-другому. Любой чертёж состоит из отрезков, дуг, окружностей. Положение каждого отрезка на чертеже задаётся координатами двух точек, определяющих его начало и конец. Окружность задаётся координатами центра и длиной радиуса. Дуга – координатами начала и конца, центром и радиусом. Для каждой линии указывается её тип: тонкая, штрихпунктирная и т.д. Такая форма представления графической информации называется векторной. Минимальной единицей, обрабатываемой векторным графическим редактором, является объект (прямоугольник, круг, дуга). Информация о чертежах обрабатывается специальными программами. Хранение информации в векторной форме на несколько порядков сокращает необходимый объём памяти по сравнению с растровой формой представления информации.

  Этап IV. Закрепление материала

    Контрольные вопросы и задания по теме урока

   1. Сколько двоичных разрядов необходимо для кодирования 1 символа?

   2. Средняя скорость чтения ученика составляет 160 символов в минуту. Сколько информации он переработает за 7 часов непрерывного чтения текста?

   3. В чём суть растровой формы представления графической информации?

   4. Сколько бит информации необходимо для кодирования 1 точки чёрно-белого экрана монитора?

   5. По какой формуле определяется объём видеопамяти дисплея?

   6. В чём суть векторной формы представления графической информации?

   Этап V. Домашнее задание

   В качестве домашнего задания ученикам предлагается повторить рассмотренный на уроке материал по сделанному ими конспекту, а также выполнить один из двух следующих тестов. Домашнее задание должно быть тщательно разобрано на следующем уроке.

      Тест 2.1

  1. В память ЭВМ вводится текст со скоростью 180 символов в секунду. Сколько потребуется времени, чтобы заполнить 32 Кбайта?

  а) 182 с;

  б) 10 с;

  в) 3 мин;

  г) 210 с.

  2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которое отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки. Заполните таблицу:

   3. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на цветном экране (16 цветов)?

  а) 1 бит;

  б) 1 байт;

  в) 4 бит;

  г) 1 Кбайт.

    4. Файл с какой информацией будет иметь наибольший информационный объём?

  а) 1 страница текста;

  б)  аудиоклип длительностью 1 мин;

  в) видеоклип длительностью 1 мин;

  г) черно-белый рисунок размером 100x100 точек.

   5. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение (без градации серого) размером 100x100 точек. Каков информационный объем этого файла?

   а) 10000 бит;

   б) 10000 байт;

   в) 10 Кбайт;

   г) 1000 бит.

  6. Что является минимальным объектом, используемым в векторном графическом редакторе?

   а) Точка экрана (пиксель);

   б) палитра цветов;

   в) объект (прямоугольник, круг и т.д.);

   г) знакоместо (символ).

  7. В процессе преобразования графического файла количество цветов уменьшилось с 65 536 до 256. Во сколько раз уменьшится информационный объем файла?7

  а) В 2 раза;

  б) в 4 раза;

  в) в 8 раз;

  г) в 16 раз.

 Правильные ответы к тесту 2.1: 1-а, 3-в, 4-в, 5-а, 6-в, 7-а.

  Тест 2.2.                  

 1. Учебная программа занимает 19 Кбайт памяти ПК. Инструкция к программе занимает 1 кадр дисплея (25 строк по 80 символов). Какую часть программы занимает инструкция?

  а) 2000 байт;

  б) 20%;

  в) 1/10 часть;

  г) 10%.

  2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которые отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки.

 Заполните таблицу:  

  3. Что является минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе?

  а) Точка экрана (пиксель);

  б) объект (прямоугольник, круг и т.д.);

  в) палитра цветов;

  г) знакоместо (символ).

  4. Для чего предназначен векторный графический редактор?

  а) Для создания чертежей;

  б) для построения графиков:

  в) для построения диаграмм;

  г) для создания и редактирования рисунков.

  5. Файл, содержащий черно-белый квадратный рисунок, имеет объём 200 байтов. Каков размер рисунка в пикселях?

  а) 1000х1000;

  б) 40х40;

  в) 1х1;

  г) 100х100.

  6. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на черно-белом  экране (без градации яркости)?

  а) 1 бит;

  б) 1 байт;

  в) 4 бит;

  г) 16 байт.

 7. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 точек. Каков информационный объём этого файла?

  а) 100 бит;

  б) 400 байт;

  в) 400 бит;

  г) 100 байт.

 Правильные ответы к тесту 2.2: 1-г, 3-а, 4-а, 5-б, 6-а, 7-в.