1. Информационное сообщение объёмом 375 байтов состоит из 500 символов. Каков информационный вес каждого символа этого сообщения? Какова мощность алфавита, с помощью которого было записано это сообщение?
2. Для записи текста использовался 64-символьный алфавит. Какое количество информации в байтах содержат 3 страницы текста, если на каждой странице расположено 40 строк по 60 символов в строке?
3. Сообщение занимает 6 страниц по 40 строк, в каждой строке записано по 60 символов. Информационный объём всего сообщения равен 9000 байтам. Каков информационный вес одного символа? Сколько символов в алфавите языка, на котором записано это сообщение?
4. Племя пользуется 32-символьным алфавитом. Свод основных законов племени хранится на 512 глиняных табличках, на каждую из которых нанесено ровно 256 символов. Какое количество информации содержится на каждой носителе? Какое количество информации заключено во всём своде законов?
5. Сообщение, записанное буквами 8 символьного алфавита, содержит 30 символов. Какой объем информации оно несет?
6. Сообщение, записанное буквами 128 символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно несет?
7. Информационное сообщение объемом 1,5 килобайта содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, с помощью которого было записано это сообщение?
8. Информационное сообщение объёмом 4 Кбайта состоит из 4096 символов. Каков информационный вес символа используемого алфавита? Сколько символов содержит алфавит, с помощью которого записано это сообщение?
9. Определите количество информации в сообщении из К символов алфавита мощностью N, заполняя таблицу:

Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Объем сообщения – 7 Кбайт. Известно, что данное сообщение содержит 7168 символов. Какова мощность алфавита?
2. Дан текст из 500 символов. Известно, что символы берутся из таблицы размером 32 на 32. Определите информационный объем текста в битах.
3. Мощность алфавита равна 256. Сколько Кбайт памяти потребуется для сохранения 160 страниц текста, содержащего в среднем 192 символа на каждой странице?
4. Объем сообщения равен 3 Кбайт. Сообщение содержит 3072 символа. Какова мощность алфавита?
5. Для кодирования секретного сообщения используются 12 специальных значков-символов. При этом символы кодируются одним и тем же минимально возможным количеством бит. Чему равен информационный объем сообщения длиной в 256 символов?
6. Мощность алфавита равна 32. Сколько Кбайт памяти потребуется, чтобы сохранить 256 страниц текста, содержащего в среднем 128 символов на каждой странице?

Вариант 2

1. Объем сообщения – 7,5 Кбайт. Известно, что данное сообщение содержит 7680 символов. Какова мощность алфавита?
2. Дан текст из 600 символов. Известно, что символы берутся из таблицы размером 16 на 32. Определите информационный объем текста в битах.
3. Мощность алфавита равна 128. Сколько байт памяти потребуется для сохранения 8 страниц текста, содержащего в среднем 4 символа на каждой странице?
4. Объем сообщения равен 11 Кбайт. Сообщение содержит 11264 символа. Какова мощность алфавита?
5. Для кодирования секретного сообщения используются 18 специальных значков-символов. При этом символы кодируются одним и тем же минимально возможным количеством бит. Чему равен информационный объем сообщения длиной в 256 символов?
6. Мощность алфавита равна 64. Сколько Кбайт памяти потребуется, чтобы сохранить 128 страниц текста, содержащего в среднем 256 символов на каждой странице?

Алфавитный подход к измерению информации

При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.

Все множество используемых в языке символов будем традиционно называть алфавитом .

Полное количество символов алфавита принято называть мощностью алфавита .

Будем обозначать эту величину буквой N .

МОЩНОСТЬ РУССКОГО АЛФАВИТА:

• 33 буквы
• 10 цифр
• 11 знаков препинания
• скобки
• пробел

Информационный вес символа

Информационный вес символа зависит от мощности алфавита.

информационный вес символа - количество информации, которое несет один символ.

Самое наименьшее число символов в алфавите: 2 (0 и 1) - двоичный алфавит.

Информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу информации и называется 1 БИТ.

С увеличением мощности алфавита увеличивается информационный вес символов этого алфавита. Так один символ из четырехсимвольного алфавита (N =4) «весит» 2 бита.

Используя три двоичные цифры, можно составить 8 различных комбинаций

Следовательно, если мощность алфавита равна 8, то информационный вес одного символа равен 3 битам.

Порядковый номер символа

Двузначный двоичный код

Порядковый номер символа

Трехзначный двоичный код

Четырехзначным двоичным кодом может быть закодирован каждый символ из 16-ти символьного алфавита. И так далее.

Найдем зависимость между мощностью алфавита (N) , и количеством знаков в коде (b) – разрядностью двоичного кода.

Заметим, что 2=2 1 , 4=2 2 , 8=2 3 , 16=2 4 .

В общем виде это записывается следующим образом: N=2 b

Таблица зависимости мощности алфавита от информационного веса символа

Информа-ционный вес символа

Символы алфавита

Мощность алфавита

00000000… …11111111

Разрядность двоичного кода – это и есть информационный вес символа.

Информационный вес каждого символа, выраженный в битах (b ) , и мощность алфавита (N ) связаны между собой формулой: N=2 b

Алфавит, из которого составляется «компьютерный текст», содержит 256 символов. В алфавит такого размера можно поместить практически все необходимые символы.

Поскольку 256=2 8 , то один символ компьютерного алфавита «весит» 8 битов информации – это настолько характерная величина, что ей даже присвоили свое название – байт.

1 байт = 8 бит

Легко подсчитать информационный объем текста, если известно, что информационный вес одного символа равен 1 байту. Надо просто сосчитать число символов в тексте. Полученное значение и будет информационным объемом текста, выраженным в байтах.

, :, ;, #, &) b = 8 бит = 1 байт N = 256 = 2 8 N = 2 b 1 байт - это информационный вес одного символа компьютерного алфавита = = = 1024 байта 2 10 байт 1 Кб 1 килобайт 1 Мб 1 мегабайт 2 10 Кб 1024 Кб = = = 1024 Мб 2 10 Мб 1 гигабайт 1 Гб = = = 10" width="640"

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

СИМВОЛЬНЫЙ АЛФАВИТ КОМПЬЮТЕРА

• русские (РУССКИЕ) буквы
• латинские ( LAT ) буквы
• цифры (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0)
• математические знаки (+, -, *, / , ^, =)
• прочие символы («», №, %, , , :, ;, #, &)

b = 8 бит = 1 байт

N = 256 = 2 8

N = 2 b

1 байт - это информационный вес одного символа компьютерного алфавита

1024 байта

1 килобайт

1 мегабайт

1024 Кб

1024 Мб

1 гигабайт

1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайта (2 10 Кбайт или 2 20 байт)

1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайта (2 10 Мбайт или 2 30 байт)

1 Тбайт (терабайт) = 1024 Гбайта (2 10 Гбайт или 2 40 байт)

Но в недалеком будущем нас поджидают следующие единицы:

1Пбайт (петабайт) = 1024 Тбайта (2 10 Тбайт или 2 50 байт)

1Эбайт (экзабайт) = 1024 Пбайта (2 10 Пбайт или 2 60 байт)

1 Збайт (зеттабайт) - 1024 Эбайта (2 10 Эбайт или 2 70 байт)

1 (йоттабайт) - 1024 Збайта (2 10 Збайт или 2 80 байт)

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЪЕМ ТЕКСТА

ЗАДАЧА

Книга, подготовленная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов (включая пробелы между словами). Каков объем информации в книге?

РЕШЕНИЕ

Мощность компьютерного алфавита равна 256, поэтому один символ несет 1 байт информации. Значит, страница книги содержит 40  60 = 2400 байт информации.

[ кол-во символов в строке ]  [ кол-во строк ] = [ информационный объем страницы ]

Объем всей информации в книге (в разных единицах):

[ информационный объем страницы ]  [ кол-во страниц ] = [ информационный объем книги ]

2400  150 = 360 000 байт / 1024 = 351,5625 Кбайт / 1024 = 0,34332275 Мбайт

Задача 1

Сообщение записанное буквами из 128 –символьного алфавита, содержит 30 символов. Какой объем информации оно несет?

N = 2 b

b = 7 бит (вес одного символа).

Сообщение содержит 30 символов, следовательно

7×30= 210 бит

Задача 2

Сколько байтов составляет сообщение, содержащее 1000 бит?

1 байт = 8 бит

1000: 8 = 125 байт

Задача 3

Информационное сообщение объёмом 5 Кбайт содержит 8192 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого было записано это сообщение?

РЕШЕНИЕ

N = 2 b

5 Кб = 5120 байт = 40960 бит

Сообщение содержит 8192 символа, следовательно

b = 40960: 8192 = 5 бит (вес одного символа).

Задача 4

Текст, набранный на компьютере, занимает пять страниц. На каждой странице размещается 30 строк по 70 символов в строке. Какой объем оперативной памяти занимает этот текст? Поместится ли текст на CD?

Ответ

30 × 70 = 2100 символов

2100 × 8 = 16800 байт

16800: 1024 = 16,40625 Кбайт

Задача 5

Какое количество информации в сообщении из 10 символов, записанном буквами из 32-символьного алфавита?

N = 2 b

РЕШЕНИЕ

Объем информации

I = 10*5 = 50 бит

Задача 6

Для хранения текста требуется 84000 бит. Сколько страниц займёт этот текст, если на странице размещается 30 строк по 70 символов в строке?

РЕШЕНИЕ

1 байт=8 бит.

84000/8=10500 символов в тексте.

На странице помещается

30×70=2100 символов.

5 страниц.

5 страниц.

ОТВЕТ:

Задача 7

У племени "чичевоков" в алфавите 24 буквы и 8 цифр. Знаков препинания и арифметических знаков нет. Какое минимальное количество двоичных разрядов им необходимо для кодирования всех символов?

N = 2 b

РЕШЕНИЕ

ОТВЕТ:

5 бит

Первое письмо состоит из 50 символов 32-символьного алфавита, а второе – из 40 символов 64 – символьного алфавита.

Сравните объемы информации, содержащиеся

в двух письмах.

Задача 8

Определим информационную емкость одного символа в каждом из писем:

РЕШЕНИЕ

2 b = 32, b = 5 бит – для первого письма, 2 b = 64, b = 6 бит – для второго письма

Определим количество информации в каждом из писем:

50*5 = 250 бит – для первого письма,

40*6 = 240 бит – для второго письма.

Найдем разность между информационными объемами двух писем. 250 - 240 = 10 бит.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ

При хранении и передаче информации с помощью технических устройств информацию следует рассматривать как последовательность символов - знаков (букв, цифр, кодов цветов точек изображения и т.д.).

Набор символов знаковой системы (алфавит) можно рассматривать как различные возможные состояния (события).
Тогда, если считать, что появление символов в сообщении равновероятно, количество возможных событийN можно вычислить как N=2 i
Количество информации в сообщении I можно подсчитать умножив количество символов K на информационный вес одного символа i
Итак, мы имеем формулы, необходимые для определения количества информации в алфавитном подходе:

Возможны следующие сочетания известных (Дано) и искомых (Найти) величин:

Тип	Дано	Найти	Формула
1	i	N	N=2 i
2	N	i
3	i,K	I	I=K*i
4	i,I	K
5	I, K	i
6	N, K	I	Обе формулы
7	N, I	K
8	I, K	N

Если к этим задачам добавить задачи на соотношение величин, записанных в разных единицах измерения, с использованием представления величин в виде степеней двойки мы получим 9 типов задач.
Рассмотрим задачи на все типы. Договоримся, что при переходе от одних единиц измерения информации к другим будем строить цепочку значений. Тогда уменьшается вероятность вычислительной ошибки.

Задача 1 . Получено сообщение, информационный объем которого равен 32 битам. чему равен этот объем в байтах?

Решение: В одном байте 8 бит. 32:8=4
Ответ: 4 байта.

Задача 2 . Объем информацинного сообщения 12582912 битов выразить в килобайтах и мегабайтах.

Решение: Поскольку 1Кбайт=1024 байт=1024*8 бит, то 12582912:(1024*8)=1536 Кбайт и
поскольку 1Мбайт=1024 Кбайт, то 1536:1024=1,5 Мбайт
Ответ:1536Кбайт и 1,5Мбайт.

Задача 3. Компьютер имеет оперативную память 512 Мб. Количество соответствующих этой величине бит больше:

1) 10 000 000 000бит 2) 8 000 000 000бит 3) 6 000 000 000бит 4) 4 000 000 000бит Решение: 512*1024*1024*8 бит=4294967296 бит.
Ответ: 4.

Задача 4. Определить количество битов в двух мегабайтах, используя для чисел только степени 2.
Решение: Поскольку 1байт=8битам=2 3 битам, а 1Мбайт=2 10 Кбайт=2 20 байт=2 23 бит. Отсюда, 2Мбайт=2 24 бит.
Ответ: 2 24 бит.

Задача 5. Сколько мегабайт информации содержит сообщение объемом 2 23 бит?
Решение: Поскольку 1байт=8битам=2 3 битам, то
2 23 бит=2 23 *2 23 *2 3 бит=2 10 2 10 байт=2 10 Кбайт=1Мбайт.
Ответ: 1Мбайт

Задача 6. Один символ алфавита "весит" 4 бита. Сколько символов в этом алфавите?
Решение:
Дано:

Ответ: 16

Задача 7. Каждый символ алфавита записан с помощью 8 цифр двоичного кода. Сколько символов в этом алфавите?
Решение:
Дано:

Ответ: 256

Задача 8. Алфавит русского языка иногда оценивают в 32 буквы. Каков информационный вес одной буквы такого сокращенного русского алфавита?
Решение:
Дано:

Ответ: 5

Задача 9. Алфавит состоит из 100 символов. Какое количество информации несет один символ этого алфавита?
Решение:
Дано:

Ответ: 5

Задача 10. У племени "чичевоков" в алфавите 24 буквы и 8 цифр. Знаков препинания и арифметических знаков нет. Какое минимальное количество двоичных разрядов им необходимо для кодирования всех символов? Учтите, что слова надо отделять друг от друга!
Решение:
Дано:

Ответ: 5

Задача 11. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице — 40 строк, в каждой строке — 60 символов. Каков объем информации в книге? Ответ дайте в килобайтах и мегабайтах
Решение:
Дано:

Ответ: 351Кбайт или 0,4Мбайт

Задача 12. Информационный объем текста книги, набранной на компьютере с использованием кодировки Unicode, — 128 килобайт. Определить количество символов в тексте книги.
Решение:
Дано:

Ответ: 65536

Задача 13. Информационное сообщение объемом 1,5 Кб содержит 3072 символа. Определить информационный вес одного символа использованного алфавита
Решение:
Дано:

Ответ: 4

Задача 14. Сообщение, записанное буквами из 64-символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно несет?
Решение:
Дано:

Ответ: 120бит

Задача 15. Сколько символов содержит сообщение, записанное с помощью 16-символьного алфавита, если его объем составил 1/16 часть мегабайта?
Решение:
Дано:

Ответ: 131072

Задача 16. Объем сообщения, содержащего 2048 символов,составил 1/512 часть мегабайта. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение?
Решение:
Дано:

Ответ: 256

Задачи для самостоятельного решения:

1. Каждый символ алфавита записывается с помощью 4 цифр двоичного кода. Сколько символов в этом алфавите?
2. Алфавит для записи сообщений состоит из 32 символов, каков информационный вес одного символа? Не забудьте указать единицу измерения.
3. Информационный объем текста, набранного на компьюте¬ре с использованием кодировки Unicode (каждый символ кодируется 16 битами), — 4 Кб. Определить количество символов в тексте.
4. Объем информационного сообщения составляет 8192 бита. Выразить его в килобайтах.
5. Сколько бит информации содержит сообщение объемом 4 Мб? Ответ дать в степенях 2.
6. Сообщение, записанное буквами из 256-символьного ал¬фавита, содержит 256 символов. Какой объем информации оно несет в килобайтах?
7. Сколько существует различных звуковых сигналов, состоящих из последовательностей коротких и длинных звонков. Длина каждого сигнала — 6 звонков.
8. Метеорологическая станция ведет наблюдение за влажностью воздуха. Результатом одного измерения является целое число от 20 до 100%, которое записывается при помощи минимально возможного количества бит. Станция сделала 80 измерений. Определите информационный объем результатом наблюдений.
9. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 512000 бит/с. Через данное соединение передают файл размером 1500 Кб. Определите время передачи файла в секундах.
10. Определите скорость работы модема, если за 256 с он может передать растровое изображение размером 640х480 пикселей. На каждый пиксель приходится 3 байта. А если в палитре 16 миллионов цветов?

Тема определения количества информации на основе алфавитного подхода используется в заданиях А1, А2, А3, А13, В5 контрольно-измерительных материалов ЕГЭ.

Информационный объем текста и единицы измерения информации

Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т. е. используется всего два символа 0 и 1. Связано это с тем, что удобно представлять информацию в виде последовательности электрических импульсов: импульс отсутствует (0), импульс есть (1).

Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц - машинным языком.

Какой длины должен быть двоичный код, чтобы с его помощью можно было закодировать васе символы клавиатуры компьютера?

Таким образом, информационный вес одного символа достаточного алфавита равен 1 байту .

Для измерения больших информационных объемов используются более крупные единицы измерения информации:

Единицы измерения количества информации:

1 байт = 8 бит

1 килобайт = 1 Кб = 1024 байта

1 мегабайт = 1 Мб = 1024 Кб

1 гигабайт = 1 Гб = 1024 Гб

Информационный объем текста

1. Количество символов в книге:

60 * 40 * 150 = 360 000 символов.

2. Т.к. 1 символ весит 1 байт, информационный объем книги равен

360 000 байтов.

3. Переведем байты в более крупные единицы:

360 000 / 1024 = 351,56 Кб

351,56 / 1024 = 0,34 Мб

Ответ: Информационный объем текста 0,34 Мб.

Задача:

Информационный объем текста, подготовленного с помощью компьютера, равен 3,5 Кб. Сколько символов содержит этот текст?

1. Переведем объем из Мб в байты:

3,5 Мб * 1024 = 3584 Кб

3584 Кб * 1024 = 3 670 016 байт

2. Т.к. 1 символ весит 1 байт, количество символов в тексте равно

Вспомним, что, с точки зрения субъективного подхода к определению информации, информация - это содержание сообщений, которые человек получает из различных источников. Одно и то же сообщение может нести много информации для одного человека и не нести её совсем для другого человека. При таком подходе количество информации определить однозначно затруднительно.

Алфавитный подход позволяет измерить информационный объём сообщения, представленного на некотором языке (естественном или формальном), независимо от его содержания.

Для количественного выражения любой величины необходима, прежде всего, единица измерения. Измерение осуществляется путём сопоставления измеряемой величины с единицей измерения. Сколько раз единица измерения «укладывается» в измеряемой величине, таков и результат измерения.

При алфавитном подходе считается, что каждый символ некоторого сообщения имеет определённый информационный вес - несёт фиксированное количество информации. Все символы одного алфавита имеют один и тот же вес, зависящий от мощности алфавита. Информационный вес символа двоичного алфавита принят за минимальную единицу измерения информации и называется 1 бит. Обратите внимание, что название единицы измерения информации «бит» (bit) происходит от английского словосочетания «binary digit» - «двоичная цифра».

1.4.2. Информационный вес символа произвольного алфавита

Ранее мы выяснили, что алфавит любого естественного или формального языка можно заменить двоичным алфавитом. При этом мощность исходного алфавита N связана с разрядностью двоичного кода i, требуемой для кодирования всех символов исходного алфавита, соотношением: N = 2 i .

Задача 1 . Алфавит племени Пульти содержит 8 символов. Каков информационный вес символа этого алфавита?

Решение . Составим краткую запись условия задачи.

Известно соотношение, связывающее величины i и N: N = 2 i .

С учетом исходных данных: 8 = 2 i . Отсюда: i = 3.

Полная запись решения в тетради может выглядеть так:

Ответ: 3 бита

1.4.3. Информационный объём сообщения

Информационный объём сообщения (количество информации в сообщении), представленного символами естественного или формального языка, складывается из информационных весов составляющих его символов.

Задача 2 . Сообщение, записанное буквами 32-символьного алфавита, содержит 140 символов. Какое количество информации оно несёт?

Решение .

Ответ": 700 битов.

Задача 3 . Информационное сообщение объёмом 720 битов состоит из 180 символов. Какова мощность алфавита, с помощью которого записано это сообщение?

Решение .

Ответ: 16 символов.

1.4.4. Единицы измерения информации

В наше время подготовка текстов в основном осуществляется с помощью компьютеров. Можно говорить о «компьютерном алфавите», включающем следующие символы: строчные и прописные русские и латинские буквы, цифры, знаки препинания, знаки арифметических операций, скобки и др. Такой алфавит содержит 256 символов. Поскольку 256 = 2 8 , информационный вес каждого символа этого алфавита равен 8 битам. Величина, равная восьми битам, называется байтом. 1 байт - информационный вес символа алфавита мощностью 256.

Задача 4 . Информационное сообщение объёмом 4 Кбайта состоит из 4096 символов. Каков информационный вес символа этого сообщения? Сколько символов содержит алфавит, с помощью которого записано это сообщение? Решение .

Ответ: 256 символов.

Самое главное

При алфавитном подходе считается, что каждый символ некоторого сообщения имеет опредёленный информационный вес - несёт фиксированное количество информации.

1 бит - минимальная единица измерения информации.

Информационный вес i символа алфавита и мощность N алфавита связаны между собой соотношением: N = 2 i . Информационный объём I сообщения равен произведению количества К символов в сообщении на информационный вес i символа алфавита: I = K i.

1 байт = 8 битов.

Байт, килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт - единицы измерения информации. Каждая следующая единица больше предыдущей в 1024 (2 10) раза.

Вопросы и задания