КОМПЛЕКТ КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ по учебной дисциплине ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ
Оценка 4.7

КОМПЛЕКТ КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ по учебной дисциплине ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

Оценка 4.7
Документация +5
doc
информатика +1
10 кл—11 кл
05.02.2020
КОМПЛЕКТ КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ по учебной дисциплине ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ
КОМПЛЕКТ КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ по учебной дисциплине ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ
КОС ОП.012. ОТИ.doc

бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Вологодской области

«Сокольский лесопромышленный политехнический техникум»

 

 

УТВЕРЖДАЮ

И.о. директора БПОУ ВО

«Сокольский ЛПТ»

____________ Л.Н. Ломтева

  «30» августа 2019 г.

 

 

 

 

КОМПЛЕКТ

КОНТРОЛЬНО - ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

по учебной дисциплине

ОП.12. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

для специальности

09.02.06 Сетевое и системное администрирование

квалификация выпускника

СЕТЕВОЙ И СИСТЕМНЫЙ АДМИНИСТРАТОР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сокол

2019


Комплект контрольно-оценочных средств разработан с учетом требований Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 09.02.06 Сетевое и системное администрирование, на основе рабочей программы учебной дисциплины ОП.12. Основы теории информации.

 

 

 

 

 

 

Разработчик:

Киренцова Н.М., преподаватель БПОУ ВО «Сокольский ЛПТ»

 

 

                                                                                

Рассмотрено:

на заседании предметной цикловой комиссии информационных и сетевых технологий «30» августа 2019г., протокол № 1

председатель комиссии_________________ Н.А. Ефимова

                                                                                (подпись)      

 

 

СОГЛАСОВАНО:  

 

Начальник отдела ИТ

ПАО «Сокольский ЦБК»

____________Д.А. Киренцов

«30» августа 2019 г.

 

 

Начальник отдела ИТ

ООО «Сухонский КБК»

____________М.А. Паншина

«30» августа 2019 г.

 

 


 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Паспорт комплекта контрольно-оценочных средств                               4

2. Результаты освоения учебной дисциплины, подлежащие проверке  4

3. Оценка освоения учебной дисциплины   6

3.1. Формы и методы оценивания  6

3.2. Задания для оценки освоения учебной дисциплины   9

4. Контрольно-оценочные материалы для промежуточной
аттестации по учебной дисциплине  119

5. Лист согласования                                                                                   122


1. ПАСПОРТ КОМПЛЕКТА
КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

 

Контрольно-оценочные средства (КОС) предназначены для контроля и оценки образовательных достижений студентов, освоивших программу учебной дисциплины ОП.12. Основы теории информации.

КОС включают контрольные материалы для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации в форме экзамена.

 

 

 

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ ПРОВЕРКЕ

 

В результате аттестации по учебной дисциплине осуществляется комплексная проверка следующих умений и знаний, а также динамика формирования общих компетенций.

В результате освоения учебной дисциплины ОП.12. Основы теории информации студент должен обладать предусмотренными ФГОС по специальности СПО 09.02.06 Сетевое и системное администрирование следующими умениями, знаниями, которые формируют профессиональные компетенции, и общими компетенциями:

ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам.

ОК 02. Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

ОК 04. Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством, клиентами.

ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке с учетом особенностей социального и культурного контекста.

ОК 09. Использовать информационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 10. Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языках.

 

Умения:

У1 Применять закон аддитивной информации.

У2 Применять теорему Котельникова.

У3 Использовать формулу Шеннона.

 

Знания:                             

З1. Виды и формы представления информации;

З2. Методы и средства определения количества информации;

З3. Принципы кодирования и декодирования информации;

З4. Способы передачи цифровой информации;

З5. Методы повышения помехозащищенности передачи и приема данных, основы теории сжатия данных

З6. Методы криптографической защиты информации

З7. Способы генерации ключей

 

 

Содержание дисциплины ориентировано на подготовку студентов к овладению профессиональными компетенциями (ПК):

ПК 1.3. Обеспечивать защиту информации в сети с использованием программно-аппаратных средств.

 

Формой  промежуточной аттестации по учебной дисциплине является экзамен.


3. ОЦЕНКА ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Формы и методы контроля

Контроль и оценка освоения учебной дисциплины по темам

Элемент учебной дисциплины

Формы и методы контроля

Текущий контроль

Промежуточная аттестация

Форма контроля

Самостоятельная работа

Проверяемые

ОК, У, З

Форма контроля

Проверяемые  ОК, У, З

 

Раздел 1. Базовые понятия теории информации

Устный опрос по теме «Формальное представление знаний. Виды информации»

 

Устный опрос по теме «Способы измерения информации»

 

Устный опрос по теме «Вероятностный подход к измерению информации»

 

Проверочная работа (тест) по теме «Базовые понятие теории информации»

 

Практическая работа «Способы хранения обработки и передачи информации»

 

Практическая работа «Измерение количества информации»

 

Информация в материальном мире, информация в живой природе, информация в человеческом обществе, информация в науке, классификация информации.

 

Дисперсия случайной величины

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10,, З1, З2, З3, З4

Экзамен

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10,, З1, З2, З3, З4

 


 

Раздел 2. Информация и энтропия

Устный опрос по теме «Теорема отсчетов»

 

Устный опрос по теме «Понятие энтропии. Виды энтропии»

 

Устный опрос по теме «Смысл энтропии Шеннона»

 

Практическая работа «Применение теоремы отчетов»

 

Практическая работа «Определение пропускной способности канала»

 

Практическая работа «Интерполяционная формула Уиттекера-Шеннона, частота Найквиста»

 

Практическая работа «Поиск энтропии случайных величин»

 

Практическая работа «Энтропийное кодирование»

 

Практическая работа «Дифференциальная энтропия»

 

Практическая работа «Расчет вероятностей. Составление закона распределения вероятностей»

Математическая модель системы передачи информации

b-арная энтропия, взаимная энтропия

Закон аддитивности информации

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10, У1, У2, У3, З3, З4, З5

Экзамен

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10, У1, У2, У3, З3, З4, З5

Раздел 3. Защиты и передача информации

Устный опрос по теме «Сжатие информации»

Тест на тему «Сжатие информации»

Устный опрос по теме «Кодирование»

Тест «Кодирование информации»

 

Практическая работа «ПУ кодирование»

Практическая работа «Адаптивное арифметическое кодирование.

Дельта-кодирование»

Практическая работа «Цифровое кодирование и аналоговое кодирование. Таблично-символьное кодирование»

Применение алгоритмов кодирования в архиваторах для обеспечения продуктивной работы в WINDOWS

Дельта-кодирование

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10, З5, У3

Экзамен

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10, З5, У3

Раздел 4. Основы теории защиты информации

Устный опрос по теме «Стандарты шифрования данных. Криптография»

Тест по теме «Криптография»

 

Практическая работа «Практическое применение криптографии. Изучение и сравнительный анализ методов шифрования»

Практическая работа «Криптография с симметричным ключом, с открытым ключом»

Практическая работа «Шифрование с использованием перестановок»

Практическая работа «Шифрование с использованием замен»

Практическая работа «Практическое применение различных алгоритмов сжатия.

Сравнение и анализ архиваторов.  Кодирование Хаффмана»

Различные методы шифрования

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10, У3, З5, З6, З7

Экзамен

ОК 01, ОК 02,

ОК 04, ОК 05,

ОК 09, ОК 10, У3, З5, З6, З7

 

 

 

 

 

 


3.2. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ОСВОЕНИЯ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

 

РАЗДЕЛ 1. БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ

 

УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«ФОРМАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ. ВИДЫ ИНФОРМАЦИИ»

 

Вопросы:

  1. Понятие теории информации.
  2. Формальное представление данных.
  3. Виды информации.

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

 

УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ»

 

Вопросы:

  1. Базовые понятия теории информации.
  2. Способы измерения информации.

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

 

 


УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ПОДХОД К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ»

 

Вопросы:

  1. Вероятностный подход к измерению информации.
  2. Решение упражнений по данной теме.

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

 

ПРОВЕРОЧНАЯ РАБОТА (ТЕСТ) ПО ТЕМЕ
«БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИИ»

 

Вариант 1

 

Выберите правильный вариант ответа:

1)                   Информацию, изложенную на доступном для получателя языке, называют…


a)       понятной;

b)       актуальной;

c)       достоверной;

d)       полной.


 

2)                   Наибольший объем информации человек получает при помощи…


a)       вкусовых рецепторов;

b)       органов осязания;

c)       органов зрения;

d)       органов слуха;

e)       органов обоняния.


 

3)                   К формальным языкам можно отнести…


a)       язык программирования;

b)       русский язык;

c)       китайский язык;

d)       язык жестов.


 

4)                   Материальный объект, предназначенный для хранения информации, называется…


a)       носитель информации;

b)       получатель информации;

c)       хранитель информации;

d)       канал связи.


 

5)                   Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет…


a)       1 бит;

b)       4 бита;

c)       1 байт;

d)       2 бита.


 

6)                   Алфавит языка состоит из 16 знаков. Сколько информации несет сообщение длиной 32 символа?


a)       16 бит;

b)       128 бит;

c)       256 бит;

d)       80 бит.


 

7)                   Сколько байт в словах «информационные технологии» (без учета кавычек)?


a)       24 байта;

b)       192 байт;

c)       25 байт;

d)       2 байта.


 

8)                   Сколько байт в 4 Мбайт?


a)       4000;

b)       222;

c)       212;

d)       420.


 

9)                   В какой из последовательностей единицы измерения указаны в порядке возрастания


a)       мегабайт, килобайт, байт, гигабайт;

b)       байт, килобайт, мегабайт, гигабайт;

c)       гигабайт, килобайт, мегабайт, байт;

d)       гигабайт, мегабайт, килобайт, байт.


 

10)               Процесс представления информации (сообщения) в виде кода называется…


a)       декодированием;

b)       дешифрованием;

c)       кодированием;

d)       дискретизацией.


 

11)               Является ли верным утверждение: "В позиционной системе счисления количественный эквивалент цифры зависит от места цифры в записи числа"?


a)       да;

b)       нет.


 

12)               Алфавит системы счисления 0, 1, 2, 3, 4, 5. Какая это система счисления?


a)       шестеричная;

b)       пятеричная;

c)       восьмеричная;

d)       римская.


 

13)               Двоичное число 10012 соответствует десятичному числу…


a)       100110;

b)       610;

c)       910;

d)       810.


 

14)               Найти двоичный эквивалент числа Х, представленного в десятичной системе счисления,
если Х = 5.


a)       1102;

b)       1012;

c)       10012;

d)       112.


 

15)               Укажите самое большое число.


a)       14416;

b)       14410;

c)       1446;

d)       1448.


 

16)               Какое число лишнее?


a)       111111112;

b)       3778;

c)       FF16;

d)       22610.


 

17)               Сложите числа 5А16+438+1112+510, результат получите в двоичной системе счисления.


a)       111100012;

b)       100000112;

c)       100010012;

d)       100111012.


 

18)               Пусть небольшая книжка, сделанная с помощью компьютера, содержит 15 страниц; на каждой странице — 40 строк, в каждой строке — 60 символов. Сколько информации она содержит?


a)       36000 байт;

b)       19200 байт;

c)       256 бит;

d)       2400 байт


 

19)               Изображение представляющее собой совокупность точек (пикселей) разных цветов называется…


a)       векторным;

b)       цветным;

c)       аналоговым;

d)       растровым.


 

20)               Многопроходная линия для информационного обмена между устройствами компьютера называется…


a)       модемом;

b)       контроллером;

c)       магистралью;

d)       провайдером.


 

21)               Устройством вода информации является…


a)       сканер;

b)       дисковод;

c)       принтер;

d)       клавиатура.


 

22)               Комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающий пользователю удобный способ общения с программами, называется…


a)       утилитой;

b)       драйвером;

c)       интерпретатором;

d)       интерфейсом.


 

23)               Расширение имени файла характеризует…


a)       время создания файла;

b)       тип информации, содержащейся в файле;

c)       объем файла;

d)       место, занимаемое файлом на диске.


 

24)               Архивный файл представляет собой…


a)       файл, которым долго не пользовались;

b)       файл, защищенный от несанкционированного доступа;

c)       файл, защищенный от копирования;

d)       файл, сжатый с помощью архиватора.


 

 

 

25)               По среде обитания компьютерные вирусы классифицируют на…


a)       неопасные, опасные и очень опасные;

b)       паразиты, репликаторы, невидимки, мутанты, троянские;

c)       сетевые, файловые, загрузочные, макровирусы.


 

26)               К антивирусным программам не относятся…


a)       интерпретаторы;

b)       фаги;

c)       ревизоры;

d)       сторожа.


 

27)               В каком году появилась первая ЭВМ?


a)       1823;

b)       1951;

c)       1980;

d)       1905.


 

28)               На какой электронной основе созданы ЭВМ I поколения?


a)       транзисторы;

b)       электронно-вакуумные лампы;

c)       зубчатые колеса;

d)       реле.

 

 

Вариант 2

 

Выберите правильный вариант ответа:

1)       Информацию, отражающую истинное положение вещей, называют…


a)       актуальной;

b)       понятной;

c)       полезной;

d)       достоверной.


 

2)       Тактильную информацию человек получает посредством…


a)       специальных приборов;

b)       органов слуха;

c)       термометра;

d)       органов осязания.


 

3)       К естественным языкам можно отнести…


a)       язык программирования;

b)       английский язык;

c)       язык математики;

d)       язык химических формул.


 

4)       Информация в компьютере хранится, передается и  обрабатывается в виде…


a)       знаков и импульсов;

b)       сигналов и импульсов;

c)       импульсов;

d)       символов.


 

5)       Если сообщение несет 1 бит информации, то оно уменьшает неопределенность знаний…


a)       в два раза;

b)       в один раз;

c)       в три раза;

d)       на 8 бит.


 

6)       В зоопарке 64 клетки, тигр сидит в клетке номер 16. Сколько информации несет это сообщение?


a)       16 бит;

b)       256 бит;

c)       6 бит;

d)       64 бита.


 

7)       Сколько байт в словосочетании  «Системы счисления» (без учета кавычек)?


a)       17 байт;

b)       2 бита;

c)       8 бит;

d)       136 бит.


 

8)       1 Кбайт =?


a)       1024 байт;

b)       210 бит;

c)       230 байт;

d)       1000 бит.


 

9)       В какой из последовательностей единицы измерения указаны в порядке убывания.


a)       гигабайт, мегабайт, килобайт, байт;

b)       мегабайт, килобайт, байт, гигабайт;

c)       гигабайт, килобайт, мегабайт, байт;

d)       байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.


 

10)   Процесс преобразования кода к форме исходной символьной системы, т.е. получение исходного сообщения называется…


a)       декодированием;

b)       кодированием;

c)       шифрованием;

d)       дискретизацией.


 

11)   Для какого класса систем счисления выполняется условие: количественный эквивалент цифры не зависит от места цифры в записи числа?


a)       для позиционного;

b)       для непозиционного.


 

12)   Алфавит системы счисления 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Какая это система счисления?


a)       восьмеричная;

b)       семеричная;

c)       римская;

d)       шестеричная.


 

 

13)   Двоичное число 11002 соответствует десятичному числу…


a)       1110;

b)       1210;

c)       910;

d)       110010.


 

14)   Найти двоичный эквивалент числа Х, представленного в десятичной системе счисления,
если Х = 6.


a)       111;

b)       11;

c)       011;

d)       110.


 

15)   Укажите самое маленькое число.


a)       14416

e)       14410

f)        1446

g)       1448


 

16)   Какое число лишнее?


a)       101011112

b)       2568

c)       АF16

d)       17510


 

17)   Сложите числа А516+238+1012+1010, результат получите в двоичной системе счисления.


a)       11000111;

b)       11101000;

c)       10000001;

d)       10000011.


 

18)   Сколько информации содержит лист текста, сделанный с помощью компьютера, если на странице — 30 строк, в каждой строке — 50 символов?


a)       16 Кбит;

b)       256 бит;

c)       1500 бит;

d)       12000 бит.


 

19)   Минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом называется…


a)       бит;

b)       пиксель;

c)       примитив;

d)       растр.


 

20)         Во время исполнения прикладная программа хранится…


a)       в видеопамяти;

b)       в процессоре;

c)       на жестком диске;

d)       в оперативной памяти.


 

21)         Устройство для подключения компьютера к сети Интернет, называется…


a)       модем;

b)       факс;

c)       плоттер;

d)       браузер.


 

22)   Программа, позволяющая управлять внешним устройством компьютера, называется …


a)       браузером;

b)       драйвером;

c)       операционная система;

d)       система программирования.


 

23)   Исполняемые файлы имеют расширение…


a)       doc, txt;

b)       txt, sys;

c)       sys, exe;

d)       com, exe.


 

24)   Программа для уменьшения информационного объема (сжатия) файлов, называется …


a)       утилитой;

b)       драйвером;

c)       архиватором;

d)       компилятором.


 

25)   Компьютерные программы-вирусы…

a)       возникают в результате сбоев в аппаратных средствах компьютерах;

b)       пишутся специально для нанесения ущерба пользователям ПК;

c)       имеют биологическое происхождение;

d)       являются следствием ошибок в операционной системе.

 

26)    Вирусы поражающие загрузочные секторы дисков, называются…


a)       загрузчиками;

b)       файловыми;

c)       загрузочными;

d)       сетевыми.


 

27)   Кого называют первой в истории женщиной-программистом:


a)       Софью Ковалевскую;

b)       Марию Склодовскую-Кюри;

c)       Аду Лавлейс.


 

28)   Сколько поколений ЭВМ принято считать созданными до нашего времени?


a)       три;

b)       четыре;

c)       шесть;

d)       два.


 

 

Вариант 3

 

Выберите правильный вариант ответа:

29)   Информацию, существенную и важную в настоящий момент, называют:


a)       понятной;

b)       полезной;

c)       достоверной;

d)       актуальной.


 

30)   По форме представления информация подразделяется на…


a)       книжную, газетную, компьютерную;

b)       текстовую, числовую, графическую, звуковую;

c)       тактильную, вкусовую, обонятельную, осязательную, визуальную, звуковую;

d)       массовую, личную, специальную.


 

31)   В общей схеме передачи информации между источником и приемником информации должен существовать…


a)       канал связи;

b)       электрическое поле;

c)       воздух;

d)       линия связи.


 

32)   Книги, картины, дискеты позволяют информацию в основном…


a)       передавать и обрабатывать;

b)       обрабатывать и хранить;

c)       хранить и передавать;

d)       запоминать.


 

33)   Если сообщение несет 2 бита информации, то оно уменьшает неопределенность знаний…


a)       в два раза;

b)       в четыре раза;

c)       в три раза;

d)       на 8 бит.


 

34)   В доме 32 квартиры, день рождения справляют в квартире номер 10. Сколько информации несет это сообщение?


a)       10 байт;

b)       5 бит;

c)       64 бита;

d)       4 бита.


 

35)   Сколько байт в словосочетании «Тактильная информация» (без учета кавычек)?


a)       25 байт;

b)       5 байт;

c)       21 байт;

d)       2 байта.


 

36)   1 Гбайт =?


a)       1024 байт;

b)       210 бит;

c)       230 байт;

d)       10000 бит.


 

37)   Минимальной единицей измерения информации является…


a)       1 гигабайт;

b)       1 бод;

c)       1 байт;

d)       1 бит.


 

38)    Сигнал, принимающий лишь конечное число значений, называется…


a)       аналоговым;

b)       частично дискретный;

c)       дискретны;

d)       частично аналоговый.


 

39)   В какой системе счисления представлена информация, хранящаяся в компьютере?


a)       в троичной;

b)       в десятичной;

c)       в двоичной;

d)       в римской.


 

40)   Какое количество цифр используется в восьмеричной системе счисления?


a)       10;

b)       8;

c)       2;

d)       7.


 

41)   Двоичное число 1012 соответствует десятичному числу


a)       610;

b)       1010;

c)       10110;

d)       510.


 

42)   Найдите двоичный эквивалент числа Х, представленного в десятичной системе счисления, если Х=8.


a)       1000;

b)       1001;

c)       1010;

d)       1110.


 

43)   Укажите самое маленькое число.


a)       11116

h)       11110

i)        1116

j)        1118


 

44)   Какое число лишнее?


a)       101012

b)       268

c)       1516

d)       2110


 

45)   Сложите числа А916+158+1102+1110, результат получите в двоичной системе счисления.


a)       11001000;

b)       11111110;

c)       10000001;

d)       11100100.


 

46)   Сколько информации содержит лист текста, сделанный с помощью компьютера, если на странице — 30 строк, в каждой строке — 40 символов?


a)       16 Кбит;

b)       9600 бит;

c)       1200 бит;

d)       256бит.


 

47)   Какие изображения формируются из графических примитивов (линий, окружностей, прямоугольников и т.д.)


a)       векторные;

b)       растровые.


 

48)   К внешним запоминающим устройствам относится…


a)       процессор;

b)       монитор;

c)       CD-диск;

d)       клавиатура.


 

49)   Укажите устройства ввода.


a)       принтер, клавиатура, джойстик;

b)       графический планшет, клавиатура, сканер;

c)       мышь, световое перо, винчестер;

d)       телефакс, модем, принтер.


 

50)   Совокупность  программ, обеспечивающих совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющих пользователю доступ к ресурсам компьютера, называется…


a)       утилитой;

b)       драйвером;

c)       операционной системой;

d)       интерфейсом.


 

51)   Укажите тип файлов со следующими расширениями: *.txt, *.doc.


a)       исполнимые файлы;

b)       графические файлы;

c)       текстовые файлы.

d)       звуковые файлы.


 

52)   Архивный файл отличается от исходного файла тем, что…


a)       доступ к нему занимает меньше времени;

b)       легче защищать от вирусов;

c)       более удобен для редактирования;

d)       занимает меньше места на диске.


 

53)   Отличительными особенностями компьютерного вируса являются…


a)       легкость распознавания и уничтожения;

b)       способность к самокопированию и самостоятельному запуску;

c)       значительный объем программного кода;

d)       трудность распознавания и уничтожения.


 

54)   Вирус, заражение которым может произойти при работе с электронной почтой, называется…


a)       файловым;

b)       макровирусом;

c)       сетевым;

d)       загрузочные.


 

55)   Когда был создан первый арифмометр – механическое счетное устройство?


a)       в XIX веке;

b)       в XX веке;

c)       в XIV веке.


 

56)   Электронной базой ЭВМ III поколения является…


a)       транзисторы;

b)       БИС;

c)       электронно-вакуумные лампы;

d)       интегральные схемы.


 

 


Вариант 4

Выберите правильный вариант ответа:

29)               Информацию, не зависящую от личного мнения или суждения, называют:


a)       объективной;

b)       актуальной;

c)       достоверной;

d)       понятной.


 

30)               Визуальной называют информацию, которая воспринимается человеком посредством…


a)       вкусовых рецепторов;

b)       органов осязания;

c)       органов зрения;

d)       органов слуха;

e)       органов обоняния.


 

31)               Язык программирования относится к…


a)       формальным языкам;

b)       естественным языкам.


 

32)               Носителем графической информации не может являться…


a)       дискета;

b)       грампластинка;

c)       холст;

d)       бумага.


 

33)               Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 4 раза, несет


a)       2 бита информации;

b)       4 бита информации;

c)       16 бит информации;

d)       1 байт информации.


 

34)               Алфавит языка состоит из 32 знака. Сколько информации несет сообщение длиной 16 символа?


a)       16 бит;

b)       128 бит;

c)       256 бит;

d)       80 бит.


 

35)               Сколько бит в слове «моделирование» (без учета кавычек)?


a)       13 бит;

b)       104 бит;

c)       12 бит;

d)       2 бита.


 

36)               Сколько бит в 1 Кбайте?


a)       1024;

b)       213 ;

c)       1000;

d)       210 .


 

37)               В какой из последовательностей единицы измерения указаны в порядке возрастания


a)       мегабайт, килобайт, байт, гигабайт;

b)       байт, килобайт, мегабайт, гигабайт;

c)       гигабайт, килобайт, мегабайт, байт;

d)       гигабайт, мегабайт, килобайт, байт.


 

38)               Преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов называют…


a)       декодированием;

b)       дешифрованием;

c)       кодированием;

d)       дискретизацией.


 

39)               Система счисления - это ...


a) совокупность цифр;

b)       совокупность цифр 0, 1;

c) совокупность цифр I, V, X, L, C, D, M;

d)       способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).


 

40)               Какое количество цифр используется в шестнадцатеричной системе счисления?


a)       16;

b)       15;

c)       6;

d)       8.


 

41)               Двоичное число 11012 соответствует десятичному числу


a)       110110;

b)       1310;

c)       1010;

d)       810.


 

42)               Найти двоичный эквивалент числа Х, представленного в десятичной системе счисления,
если Х = 7.


a)       110;

b)       101;

c)       111;

d)       1001.


 

43)               Укажите самое большое число.


a)       2516

b)       2510

c)       256

d)       258


 

44)               Какое число лишнее?


a)       101010012

b)       2538

c)       AB16

d)       17110


 

45)               Сложите числа А416+368+1102+1010, результат получите в двоичной системе счисления.


a)       11110011;

b)       11010010;

c)       10010010;

d)       11000110.


 

46)               Пусть небольшая книжка, сделанная с помощью компьютера, содержит 5 страниц; на каждой странице — 120 строк, в каждой строке — 60 символов. Сколько информации она содержит?


a)       36000 байт;

b)       19200 байт;

c)       256 бит;

d)       2400 байт


 

47)               Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется…


a)       палитрой;

b)       разрешающей способностью;

c)       глубиной цвета;

d)       дискретизацией.


 

48)   Системный диск необходим для…


a)       хранения архивных файлов;

b)       систематизации файлов;

c)       лечения компьютера от вирусов;

d)       загрузки операционной системы.


 

49)   Дисковод – это устройство, предназначенное для …


a)       чтения/записи данных с внешнего носителя.

b)       хранения компакт-дисков;

c)       долговременного хранения информации;

d)       вывода информации на внешний носитель;


 

50)   Процесс, в результате которого файлы записываются в секторы, последовательно идущие друг за другом, называется…


a)       дефрагментацией;

b)       форматированием;

c)       архивацией;

d)       копированием.


 

51)   Порядок хранения файлов на диске определяется используемой …


a)       операционной системой;

b)       файловой системой.


 

 

52)   Укажите расширение для архивных файлов.


a)       *.rar, *.zip;

b)       *.bmp, ipg;

c)       mp3, wav.


 

 

53)   Заражение компьютерным вирусом может произойти в процессе…


a)       печати на принтере;

b)       работы с файлами;

c)       форматирования дискеты;

d)        при выключении компьютера.


 

54)   Какие типы файлов может заразить макровирус?


a)       графические файлы;

b)       звуковые и видеофайлы;

c)       текстовые файлы с расширением doc.


 

55)   На какой электронной основе созданы ЭВМ II поколения?


a)       транзисторы;

b)       электронно-вакуумные лампы;

c)       реле;

d)       БИС.


 

56)   Какой фирмой и в каком году  были созданы первые персональные компьютеры?


a)       IBM в 1991 году;

b)       Apple в 1982 году;

c)       IBM в 1982 году;

d)       Apple в 1990 году.


 


Ответы к тестовым заданиям.  I вариант.

 

1.                    

2.                    

3.                    

4.                    

5.                    

6.                    

7.                    

8.                    

9.                    

10.                 

11.                 

12.                 

13.                 

14.                 

а

с

а

а

а

b

c

b

b

c

a

a

c

b

15.                 

16.                 

17.                 

18.                 

19.                 

20.                 

21.                 

22.                 

23.                 

24.                 

25.                 

26.                 

27.                 

28.                 

a

d

c

a

d

c

d

d

b

d

c

a

b

b

 

 

Ответы к тестовым заданиям.  II вариант.

 

1.                    

2.                    

3.                    

4.                    

5.                    

6.                    

7.                    

8.                    

9.                    

10.                 

11.                 

12.                 

13.                 

14.                 

d

d

b

c

a

c

a

a

a

b

b

b

b

d

15.                 

16.                 

17.                 

18.                 

19.                 

20.                 

21.                 

22.                 

23.                 

24.                 

25.                 

26.                 

27.                 

28.                 

b

b

a

d

b

d

a

b

d

c

b

c

c

b

 

 

 


Ответы к тестовым заданиям.  III вариант.

 

1.                    

2.                    

3.                    

4.                    

5.                    

6.                    

7.                    

8.                    

9.                    

10.                 

11.                 

12.                 

13.                 

14.                 

d

b

a

c

b

b

c

c

d

c

c

b

d

a

15.                 

16.                 

17.                 

18.                 

19.                 

20.                 

21.                 

22.                 

23.                 

24.                 

25.                 

26.                 

27.                 

28.                 

b

b

a

b

a

c

b

c

c

d

b

c

a

d

 

 

Ответы к тестовым заданиям. IV вариант.

 

1.                    

2.                    

3.                    

4.                    

5.                    

6.                    

7.                    

8.                    

9.                    

10.                 

11.                 

12.                 

13.                 

14.                 

a

c

a

b

c

d

b

b

b

d

d

a

b

c

15.                 

16.                 

17.                 

18.                 

19.                 

20.                 

21.                 

22.                 

23.                 

24.                 

25.                 

26.                 

27.                 

28.                 

a

d

b

a

c

d

a

a

b

a

b

c

a

c

 

Критерии оценивания теста:

5 (отлично) – правильно выполнены 27-28 заданий.

4 (хорошо) – правильно выполнены 21-26 задания.

3 (удовлетворительно) – правильно выполнены 15-20 заданий.

2 (неудовлетворительно) – правильно выполнены менее 15 заданий.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 

«ИЗМЕРЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ».

1 ВАРИАНТ

 

Задание №1. Заполните ячейки числами:

 

 

 

 

 

 

 

1

5 Кбайт   =

 

байт      =

 

бит

 

 

 

 

 

 

 

2

12 Кбайт =

 

байт      =

 

бит

 

 

 

 

 

 

 

3

107 Гбайт=

 

Мбайт  =

 

Кбайт

 

Задание № 2. Решите следующие задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если всё сообщение занимает 1125 байтов?

 

Ответ:

 

символов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Для записи сообщения использовалась кодировка Unicode. На одной странице 60 строк. В каждой строке по 35 символов. Каков информационный объем одной страницы?

 

Ответ:

 

байта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Емкость одной дискеты размером 3,5" 1, 44 Мб. Лазерный диск может содержать 650 Мб информации. Определите сколько дискет потребуется, чтобы разместить информацию с одного разерного диска?

 

Ответ:

 

дискет(-а)

 

 

 

 

2 ВАРИАНТ

 

Задание №1. Заполните ячейки числами:

1

 

Кбайт  =

 

байт    =

12288 бит

 

 

 

 

 

 

 

2

6 Кбайт =

 

байт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

5242880 Кб=

 

Гбайт

 

 

 

 

Задание № 2. Решите следующие задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Для передачи сообщения использовалась кодировка Unicode (N=65536). В сообщении 10 страниц, на каждой из которых 30 строк по 60 символов. Сколько килобайтов содержит сообщение?

 

Ответ:

 

Килобайт

(ответ округлите до двух знаков после запятой)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Какова мощность алфавита, если информационное сообщение объемом 2 Кб содержит 2048 символов?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

символов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Измерьте информационный объем сообщения (без учета кавычек) в битах, байтах и КБ, записанного символами компьютерного алфавита: "Ура! Сегодня будет урок информатики!"

 

Ответ:

 

бит

 

 

 

 

 

 

 

 

байт

 

 

 

 

 

 

 

 

Кбайт

(ответ округлите до двух знаков после запятой)

 

3 ВАРИАНТ

 

Задание №1. Заполните ячейки числами:

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Кбайт  =

 

байт    =

8192 бит

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Гбайт  =

1536 Мб =

 

Кбайт

 

 

 

 

 

 

 

3

94 Мбайта =

 

Кбайт

 

 

 

 

 

Задание № 2. Решите следующие задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Для записи сообщения использовалась кодировка Unicode. На одной странице 60 строк. В каждой строке по 35 символов. Каков информационный объем одной страницы?

 

Ответ:

 

байта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Измерьте информационный объем сообщения (без учета кавычек) в битах, байтах и КБ, записанного символами компьютерного алфавита: "Ура! Сегодня будет урок информатики!"

 

Ответ:

 

бит

 

 

 

 

 

 

 

 

байт

 

 

 

 

 

 

 

 

Кбайт

(ответ округлите до двух знаков после запятой)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Емкость одной дискеты размером 3,5" 1, 44 Мб. Лазерный диск может содержать 650 Мб информации. Определите сколько дискет потребуется, чтобы разместить информацию с одного разерного диска?

 

Ответ:

 

дискет(-а)

 

 

 

 

 

Критерии оценки практической работы:

5 (отлично) – правильно решены все 6 задач.

4 (хорошо) – не правильно решены 1 задача из 1 задания или 1 задача из 2 задания.

3 (удовлетворительно) – неправильно решены 2 задачи.

2 (неудовлетворительно) – неправильно решено более 3 задач.

 

ОТВЕТЫ:

Задание №1. Заполните ячейки числами:

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Кбайт   =

5120

байт      =

40960

бит

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

Кбайт  =

1536

байт    =

12288 бит

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Кбайт  =

1024

байт    =

8192 бит

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

Гбайт  =

1536 Мб =

1572864

Кбайт

 

 

 

 

 

 

 

 

12 Кбайт =

12288

байт      =

98304

бит

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Кбайт =

6144

байт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

94 Мбайта =

96256

Кбайт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

107 Гбайт=

109568

Мбайт  =

112197632

Кбайт

 

 

 

 

 

 

 

 

5242880 Кб=

5

Гбайт

 

 

 

 

Задание № 2. Решите следующие задачи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для передачи сообщения использовалась кодировка Unicode (N=65536). В сообщении 10 страниц, на каждой из которых 30 строк по 60 символов. Сколько килобайтов содержит сообщение?

 

Ответ:

35,16

Килобайт

(Ответ округлите до двух знаков после запятой)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если всё сообщение занимает 1125 байтов?

 

Ответ:

4

символов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для записи сообщения использовалась кодировка Unicode. На одной странице 60 строк. В каждой строке по 35 символов. Каков информационный объем одной страницы?

 

Ответ:

4200

байта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Какова мощность алфавита, если информационное сообщение объемом 2 Кб содержит 2048 символов?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

256

символов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измерьте информационный объем сообщения (без учета кавычек) в битах, байтах и КБ, записанного символами компьютерного алфавита: "Ура! Сегодня будет урок информатики!"

 

Ответ:

288

бит

 

 

 

 

 

 

 

 

36

байт

 

 

 

 

 

 

 

 

0,04

Кбайт

(округлите до двух знаков после запятой)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Емкость одной дискеты размером 3,5" 1, 44 Мб. Лазерный диск может содержать 650 Мб информации. Определите сколько дискет потребуется, чтобы разместить информацию с одного разерного диска?

 

Ответ:

451

дискет(-а)

 

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«СПОСОБЫ ХРАНЕНИЯ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ»

 

Цель: научиться сохранять, обрабатывать и передавать данные при помощи технических средств информации.

Время выполнения: 2 часа

Оборудование: ПК, сканер, фотоаппарат, микрофон, диск.

Раздаточный материал: инструкционно – технологическая карта для сканирования фотографии.

Программное обеспечение: операционная система, программа для работы с видеоинформацией.

Теоретические основы

1. Технологии сбора и хранения информации

Сбор предполагает получение максимально выверенной исходной информации и является одним из самых ответственных этапов в работе с информацией, поскольку от цели сбора и методов последующей обработки полностью зависит конечный результат работы всей информационной системы.

Технология сбора подразумевает использование определенных методов сбора информации и технических средств, выбираемых в зависимости от вида информации и применяемых методов ее сбора. На заключительном этапе сбора, когда информация преобразуется в данные, т. е. в информацию, представленную в формализованном виде, пригодном для компьютерной обработки, осуществляется ее ввод в систему Для сбора данных необходимо сначала определить технические средства, позволяющие осуществлять сбор быстро и высококачественно и поддерживающие операции ввода информации и представления данных в электронной форме.

http://www.belovo.ru/education/spo/asu/umk/cod/it/img2.png

2. Технологический процесс обработки информации

Технологический процесс обработки информации — есть строго определенная последовательность взаимосвязанных процедур, выполняемых для преобразования первичной информации с момента ее возникновения до получения требуемого результата.

Технологический процесс призван автоматизировать обработку исходной информации за счет привлечения технических средств базовой информационной технологии, сократить финансовые и трудовые затраты, обеспечить высокую степень достоверности результатной информации. Для конкретной задачи той или иной предметной области технологический процесс обработки информации разрабатывается индивидуально. Совокупность процедур зависит от следующих факторов:
   • характер и сложность решаемой задачи;
   • алгоритм преобразования информации;
   • используемые технические средства;
   • сроки обработки данных;
   • используемые системы контроля;
   • число пользователей и т. д.
   В общем случае технологический процесс обработки информации включает процедуры.

Рис. 2.3. Процедуры обработки информации 

3. Способы обработки информации

Современные информационные технологии позволяют обрабатывать информацию централизованным и децентрализованным (т. е. распределенным) способами.
   Централизованный способ предполагает сосредоточение данных в информационно-вычислительном центре, выполняющем все основные действия технологического процесса обработки информации. Основное достоинство централизованного способа — сравнительная дешевизна обработки больших объемов информации за счет повышения загрузки вычислительных средств.
   Децентрализованный способ характеризуется рассредоточением информационно-вычислительных ресурсов и распределением технологического процесса обработки информации по местам возникновения и потребления информации. Достоинством децентрализованного способа является повышение оперативности обработки информации и решения поставленных задач за счет автоматизации деятельности на конкретных рабочих местах, применения надежных средств передачи информации, организации сбора первичных документов и ввода исходных данных в местах их возникновения.

 Децентрализованный способ обработки информации может быть реализован автономным или сетевым методом. При автономной обработке информации передача документов и данных на электронных носителях осуществляется по почте либо курьером, а при сетевой — через современные каналы связи.

На практике применяют смешанный способ обработки информации, для которого характерны признаки двух способов одновременно (централизованный с частичной децентрализацией или децентрализованный с частичной централизацией).

4. Режимы обработки информации на компьютере

Вычислительные средства участвуют в процессе обработки информации в двух основных режимах: пакетном или диалоговом.

   В случае, когда технология обработки информации на компьютере представляет собой заранее определенную последовательность операций, не требующую вмешательства человека, и диалог с пользователем отсутствует, информация обрабатывается в так называемом пакетном режиме. Суть его состоит в том, что программы обработки данных последовательно выполняются под управлением операционной системы как совокупность (пакет) заданий. Операционная система обеспечивает ввод данных, вызов требуемых программ, включение необходимых внешних устройств, координацию и управление технологическим процессом обработки информации.

   Задачи, решаемые в пакетном режиме, характеризуются следующими свойствами:
   • алгоритм решения задачи формализован, вмешательства пользователя не требуется;
   • наличие большого объема входных и выходных данных, в основном хранящихся на устройствах хранения информации (например, жестких дисках компьютеров);
   • расчет выполняется для большинства записей входных файлов;
   • длительное время решения задачи — как правило, обусловлено большими объемами обрабатываемых данных;
   • регламентность — задачи решаются с заданной периодичностью.

   Пакетный режим возник первым и широко использовался с середины XX в., когда обработка информации на ЭВМ осуществлялась в специально создаваемых вычислительных центрах. Заказчики подготавливали исходные данные (обычно на перфокартах или перфолентах) и отправляли их в вычислительный центр, где данные обрабатывались и результаты обработки возвращались заказчику. С развитием персональных ЭВМ (начиная с 80-х гг. прошлого века) обработка данных стала осуществляться, в основном, непосредственно потребителями, поэтому в настоящее время пакетный режим используется достаточно редко. Сегодня более распространен диалоговый режим, когда необходимо непосредственное взаимодействие пользователя с компьютером и на каждое свое действие пользователь получает немедленные ответные действия компьютера. Диалоговый режим позволяет пользователю интерактивно управлять порядком обработки информации и получать результатные данные в виде необходимых документов либо файлов.

   5. Технологии передачи и представления информации

Информационные процессы невозможны без средств передачи и представления информации, поскольку зачастую информация требуется в месте, территориально удаленном от источника ее возникновения, и должна быть представлена в виде символов, образов и сигналов, пригодных для восприятия потребителем.
   Современные средства связи способны передавать информацию в любой форме: телефонные, телевизионные, телеграфные сообщения, массивы данных, печатные материалы, фотографии и т. д. В соответствии со спецификой передаваемых сообщений организуется канал передачи информации — совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сигналов от источника к потребителю.

Основная характеристика канала передачи — скорость передачи информации, а ее предельно допустимое значение называют емкостью канала, которая ограничивается шириной полосы канала и шумом.

    Канал связи соединяет передатчик и приемник с помощью линии связи, которая может быть проводной, кабельной, радио, микроволновой, оптической или спутниковой. Примерами линий связи являются телефонные и вычислительные сети, сети телевизионного и радиовещания, мобильной связи, спутниковые технологии передачи данных.

   В современных цифровых системах связи функции передатчика и приемника выполняет модем. Основное достоинство передачи информации в цифровой форме заключается в возможности использования кодированных сигналов, обеспечения защиты информации и наилучшего способа приема.

Для представления переданной или хранимой информации потребителю используются процессы воспроизведения и отображения.

Воспроизведение информации — это процесс, при котором ранее записанная на носителе информация считывается устройством воспроизведения.

Отображение информации — есть представление информации, т. е. генерация сигналов на основе исходных данных, а также правил и алгоритмов их преобразования в форме, приемлемой для непосредственного восприятия человеком.

Потребителем информации наиболее часто выступает человек, и для принятия решений ему необходимы результаты обработки информации. Тем не менее человек не способен ощутить машинное представление информации, а может воспринимать ее лишь органами чувств (органами зрения, слуха, осязания, обоняния и т. д.), поэтому для организации взаимодействия человека с информационными моделями объектов информационная система должна быть наделена специальными средствами отображения данных.

   Поскольку зрение используется для восприятия информации наиболее активно, то средства отображения в современных ИС должны представлять информацию в лучшей форме для визуального наблюдения. Заметим, что мультимедиа-системы позволяют также представлять информацию в форме аудио- и видеосигналов, однако для управленческих информационных систем наиболее характерно отображение информации в текстовой и графической форме, что осуществляется за счет использования мониторов и печатающих устройств (например, принтеров, плоттеров).
   Прежде чем, например, на мониторе, появится информация в доступной для человека форме, компьютером будет автоматически осуществлена следующая последовательность операций:

   • преобразование данных, представленных в машинной форме, в вид, приемлемый для экранного отображения;
   • согласование формы представления данных с параметрами монитора;
   • воспроизведение в соответствии с возможностями воспроизводящего устройства (т. е. в данном примере — монитора).

 

6.Инструкционно-технологическая карта для сканирования фотографий

Перед началом работы положите фотографию на стекло сканера, лицом вниз. Для того чтобы отсканировать фотографию воспользуйтесь «Мастером работы со сканером» или используйте программное обеспечение поставляемое производителем вашего сканера. Мы рассмотрим пример сканирования фотографии посредством «Мастера работы со сканером». 
Для запуска мастера войдите в меню Пуск → Настройки → Панель управления → Сканеры и камеры → Выберите модель вашего сканера и нажмите дважды. В появившемся окне (см. рис.1) выберите «Особые параметры» и нажмите кнопку «Настроить»

http://www.troyka.travel/files/user/image/SITE/VERKHNEE%20MENYU/VIZA/INstrfoto/1.JPG                    http://www.troyka.travel/files/user/image/SITE/VERKHNEE%20MENYU/VIZA/INstrfoto/2.JPG

Рисунок 1                                                                                      Рисунок 2
В появившемся окне (см. рис. 2) выберите «Разрешение (DPI)» - 300, «Тип изображения» - Цветной снимок и нажмите кнопку ОК, вы попадете в предыдущее меню в котором необходимо нажать кнопку «Просмотр» (см. рис. 1) У вас на экране появится предварительный просмотр изображения с вашего сканера (см.рис. 3)

http://www.troyka.travel/files/user/image/SITE/VERKHNEE%20MENYU/VIZA/INstrfoto/3.JPG     http://www.troyka.travel/files/user/image/SITE/VERKHNEE%20MENYU/VIZA/INstrfoto/4.JPG

Рисунок 3                                                                            Рисунок 4
Для того чтобы отсканировать фотографию правильно необходимо выбрать область сканирования (выделена пунктирной линией) как показано на рис. 4, в противном случае сканер кроме фотографии туриста отсканирует также и всю плоскость стекла, в результате чего в визе туриста вместо фотографии будет напечатан белый лист, такая визу будет считаться недействительной!

После того как вы выбрали область сканирования нажмите кнопку «Далее», в появившемся окне укажите название файла, выберите формат файла JPG и укажите папку для сохранения фотографии, после чего нажмите кнопку «Далее».

Порядок выполнения работы

1. Создание досье группы. Заранее заготовить материал: фотографии, текст.

2. Сфотографировать своих однокурсников.

3. Включить компьютер.

4. Создать общую папку на сервере.

5. Сканировать фотографии и сохранить в общую папку.

6. Включить текстовый редактор. Создать титульный лист с общей фотографией и названием группы: специальность и год.

7. Оформить каждый лист на одного человека. Записать данные: дата рождения, номер школы, хобби.

8. Сохранить данные на жесткий диск в свою папку под именем досье группы.

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

   1. Что такое сбор информации и каково его предназначение?
   2. Что понимается под технологией сбора информации?
   3. Чем отличаются понятия «информация» и «данные»?
   4. Назовите основные требования к сбору данных и к хранимым данным.
   5. Перечислите основные средства сбора текстовой, графической, звуковой и видеоинформации. Какие еще средства сбора информации вам известны?
   6. Какие еще методы сбора данных вам известны?
   7.   В чем заключается процедура хранения информации?
   8.   Перечислите основные требования к структурам хранения.
   9.   Что такое база данных?
   10. В чем различие между базой и банком данных?
   11.   Что такое резервное копирование и для чего оно осуществляется?
   12.   Что такое архивное копирование и в чем его отличие от резервного копирования?
   13. Что такое базовая информационная технология?
   14. В чем заключается различие между централизованным и децентрализованным способами обработки информации?
   15.   Какие режимы обработки информации вам известны?

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 


РАЗДЕЛ 2. ИНФОРМАЦИЯ И ЭНТРОПИЯ

 

УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«ТЕОРЕМА ОТСЧЕТОВ»

 

Вопросы:

  1. Теорема отсчетов Котельникова и Найквиста — Шеннона.
  2. Математическая модель системы передачи информации.

 

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

 

УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«ПОНЯТИЕ ЭНТРОПИИ. ВИДЫ ЭНТРОПИИ»

 

Вопросы:

  1. Понятие энтропии.
  2. Формула Хартли.
  3. Виды условной энтропии.
  4. Энтропия объединения двух источников.

 

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 


УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«СМЫСЛ ЭНТРОПИИ ШЕННОНА»

 

Вопросы:

1.      Статистический подход к измерению информации.

2.      Закон аддитивности информации.

3.      Формула Шеннона

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРЕМЫ ОТЧЕТОВ»

Цель:  Изучение возможности синтезирования сигналов по дискретным отсчетам в соответствии с теоремой Котельникова.

Время выполнения: 2 часа

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, калькулятор,  текстовый редактор.

 

Практическое задание

 1. Изобразить сигналы:

    а) синусоидальный сигнал частотой 5кГц;

    б) видеоимпульсы прямоугольной формы длительностью 0,25; 0,5; 1,0 мс;

    в) видеоимпульсы пилообразной формы длительностью 0,5 мс; 1,0 мс.

 2. Рассчитать и построить идеальные выборочные сигналы для сигналов, при fвыб=5, 10, 20, 40 кГц.

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

 

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте теорему Котельникова для сигналов с ограниченным спектром.

2. Объясните погрешности синтезирования реальных сигналов по дискретным отсчетам.

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«ВЫПОЛНЕНИЕ РАСЧЕТОВ ПО ТЕОРЕМЕ ОТЧЕТОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ДИСКРЕТНОГО КАНАЛА»

Цель:  научиться выполнять расчеты по теореме отчетов и определять пропускную способность дискретного канала.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, калькулятор,  текстовый редактор.

 

Теоретические основы

Пусть на вход аналогово-цифрового преобразователя поступает гармонический сигнал с частотой f(период T = 1/f).частоты исходного сигнала

Проведем дискретизацию входного аналогового сигнала с периодом дискретизации Tд меньшим половины периода входного сигнала T (рисунок 1).

Рисунок 1 - дискретизация гармонического сигнала с частотой меньшей удвоенной частоты сигнала

Рисунок 1

Очевидно, что дискретные отсчеты сигнала однозначно не отображают форму исходного сигнала, в частности по получившимся точкам можно построить гармонический сигнал с периодом Tискаж., отличающимся от периода исходного сигнала T. Период Tискаж больше периода исходного сигнала T, соответственно частота меньше, частоты исходного сигнала f (рисунок 2).

Рисунок 2 - дискретизация гармонического сигнала с частотой меньшей удвоенной частоты сигнала и возникающие искажения

Рисунок 2

Данный эффект называется стробоскопическим эффектом или алиасингом. Он заключается в появлении ложной низкочастотной составляющей при дискретизации сигнала с частотой меньшей удвоенной частоты исходного сигнала (или с периодом большим половины периода исходного сигнала), отсутствующей в исходном сигнале.

Пример 2

Уменьшим период дискретизации до половины периода исходного аналогового сигнала (частоту дискретизации увеличим до удвоенной частоты исходного сигнала). В данной ситуации возникает неопределенность начальной фазы и амплитуды сигнала, при этом частота исходного сигнала не искажается. В крайнем случае мы можем получить отсчеты сигнала равные нулю (рисунок 3).

Рисунок 2 - дискретизация гармонического сигнала с частотой равной удвоенной частоте сигнала и возникающие искажения

Рисунок 3

Пример 3

Продолжим уменьшение периода дискретизации. Если период дискретизации меньше половины периода исходного сигнала, то очевидно, что через получившиеся после оцифровки точки можно построить только один гармонический сигнал, соотвествующий исходному, без искажения начальной фазы, амплитуды и частоты (рисунок 4). Данное утверждение теоретически обосновано и мы его примем без доказательства.

Рисунок 2 - дискретизация гармонического сигнала с частотой большей удвоенной частоты сигнала

Рисунок 4

Таким образом, для адекватного восстановления гармонического сигнала по дискретным отсчетам, частота дискретизации должна быть не меньше половины частоты сигнала. Частота равная половине частоты дискретизации называется частотой Найквиста fN = fД/2.

Данное утверждение можно обобщить следующим образом:

Аналоговый сигнал с ограниченным спектром может быть восстановлен однозначно и без искажений по своим дискретным отсчетам, взятым с частотой большей удвоенной максимальной частоты в своем спектре.

fд > 2·Fmax      (1)

Данное утверждение известно как теорема Котельникова (в западной литературе теорема Найквиста-Шеннона) или теорема отсчетов. В различных источниках в формулировке данной теоремы могут быть различия, основным из которых является знак сравнения в формуле 1: fд ≥ 2·Fmax или fд > 2·Fmax. Мы придерживаемся формулировки со знаком строго больше, так как при частоте оцифровки равной максимальной частоте в спектре возникают неоднозначности начальной фазы и амплитуды.

На практике аналоговый сигнал, как правило, оцифровывают с частотой в несколько раз превышающей удвоенную частоту в спектре сигнала, хотя существуют методики оцифровки сигнала с нарушением теоремы отсчетов.

Пропускная способность непрерывного канала

Пусть сигнал http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image001.gif на выходе канала представляет собой сумму полезного сигнала http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image002.gif и шума http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image003.gif, т.е. http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image004.gif, причем http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image002.gif и http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image003.gif статистически независимы. Допустим, что канал имеет ограниченную полосу пропускания шириной http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image005.gif. Тогда в соответствии с теоремой Котельникова (см. п. 1.5) функции http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image001.gif, http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image002.gif и http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image003.gif можно представить совокупностями отсчетов http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image006.gif, http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image007.gif, и http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image008.gif, http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image009.gif, где http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image010.gif. При этом статистические свойства сигнала http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image002.gif можно описать многомерной ПРВ http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image011.gif, а свойства шума – ПРВ http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image012.gif.

Пропускная способность непрерывного канала определяется следующим образом:

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image013.gif,

 

где    http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image014.gif – количество информации о какой-либо реализации сигнала http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image002.gif длительности T, которое в среднем содержит реализация сигнала http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image001.gif той же длительности http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image015.gif, а максимум ищется по всем возможным распределениямhttp://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image016.gif.

Когда сигнал на входе канала имеет нормальное распределение и отсчеты независимы величина http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image017.gif максимизируется [6]. Поэтому пропускная способность гауссовского канала с дискретным временем, рассчитанная на единицу времени, с учетом (4.16) может быть записана в виде

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image018.gif.

(4.17)

Полученное выражение показывает, что пропускная способность гауссовского канала с дискретным временем определяется числом импульсов, передаваемых в секунду, и отношением сигнал/шум (http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image019.gif).

С учетом взаимосвязи скорости передачи информации и полосы частот непрерывного канала от (4.17) можно перейти к формуле Шеннона, которая устанавливает связь пропускной способности гауссовского канала с полосой пропускания непрерывного канала и отношением мощности сигнала к мощности помехи:

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image020.gif.

(4.18)

График отношения http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image021.gif изображен на рис. 4.6. Заметим, что при малом отношении http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image022.gif

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image023.gif,

 

а пропускная способность канала связи прямо пропорциональна этому отношению.

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image026.gif

При большом отношении http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image024.gif в (4.18) можно пренебречь единицей и считать, что

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image025.gif,

 

т.е. зависимость пропускной способности непрерывного канала от отношения сигнал/шум логарифмическая.

Пропускная способность канала, как предельное значение скорости безошибочной передачи информации, является одной из основных характеристик любого канала.

Определим пропускную способность стандартного канала тональной частоты, имеющего границы эффективно передаваемых частот http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image027.gif кГц, среднюю мощность сигнала на выходе 56 мкВт при средней мощности помехи 69000 пВт.

Согласно (4.18), при заданных параметрах

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image028.gif [бит/с].

 

Для непрерывных каналов справедлива теорема Шеннона, согласно которой сообщения дискретного источника могут быть закодированы и переданы по непрерывному каналу так, что вероятность ошибочного декодирования принятого сигнала http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image001.gif будет меньше наперед заданной положительной величины http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image029.gif, если производительность источника http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image030.gif меньше пропускной способности http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image031.gif непрерывного канала.

Для типовых непрерывных каналов многоканальной связи основные технические характеристики и пропускная способность, вычисленная по формуле Шеннона (4.18), при отношении сигнал/шум 20 дБ, приведены в табл. 4.4.

Зная пропускную способность канала и информационные характеристики сообщений (табл. 4.5), можно определить, какие сообщения (первичные сигналы) можно передавать по заданному каналу.

 

Таблица 4.4. Характеристики типовых каналов многоканальной связи

Наименование

канала

Границы

передаваемых частот, Гц

Пропускная

способность, бит/с

Тональной частоты

300...3400

20,64∙103

Предгрупповой широкополосный

12,3∙103...23,4∙103

73,91∙103

Первичный широкополосный

60,6∙103...107,7∙103

313,6∙103

Вторичный широкополосный

312,3∙103...551,4∙103

1,59∙106

Третичный широкополосный

812,3∙103...2043,7∙103

8,2∙106

Таблица 4.5. Производительность источников сообщений

Вид сообщения

Характер

сообщения

Параметры АЦП

Производительность,

бит/с

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image032.gif, Гц

http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image033.gif

Телеграфные, 50 Бод

дискретные

30…50

Телефонные

непрерывные

8∙103

8

64∙103

Звукового вещания:

первого класса

непрерывные

24∙103

 

240∙103

высшего класса

непрерывные

32∙103

13

416∙103

Факсимильные, 120 строк/с:

полутоновые

непрерывные

2,93∙103

4

11,72∙103

штриховые

дискретные

2,93∙103

Передача данных, 2400 Бод

дискретные

2,4∙103

Телевизионные

непрерывные

13∙106

16

208∙106

Например, первичный сигнал телевизионного вещания имеет http://www.sernam.ru/htm/book_tec/tec_64.files/image034.gif (табл. 4.5) и поэтому не может быть передан ни по одному из типовых непрерывных или цифровых каналов без потери качества. Следовательно, для передачи сигнала телевизионного вещания требуется создание специальных каналов с более высокой пропускной способностью или снижение скорости цифрового потока.

Задачи

1. Число символов алфавита m = 4. Вероятности появления символов равны соответственно p1 = 0,15; p2 = 0,4; p3 = 0,25; p4 = 0,2. Длительности символов t1 = 3с; t2 = 2с; t3 = 5с, t4 = 6с. Чему равна скорость передачи сообщений, составленных из таких символов?

2. Сообщения составлены из пяти качественных признаков (m = 5). Длительность элементарной посылки t = 20мс. Определить, чему равна скорость передачи сигналов и информации.

3. Определить пропускную способность бинарного канала связи, способного передавать 100 символов 0 или 1 в единицу времени, причем каждый из символов искажается (заменяется противоположным) с вероятностью р = 0,01.

4. Имеются источник информации с энтропией в единицу времени H(Х) = 100 дв.ед. и два канала связи; каждый из них может передавать в единицу времени 70 двоичных знаков (0 или 1); каждый двоичный знак заменяется противоположным с вероятностью р = 0,1. Требуется выяснить, достаточна ли пропускная способность этих каналов для передачи информации, поставляемой источником.

5. Чему равна пропускная способность симметричного канала, если источник вырабатывает сигналы со скоростью 2 знака в секунду, закодированные кодом с основанием m = 10, а вероятность ложного приема р = 0,3?

6. Сообщения составлены из алфавита Х = (х1, x2, x3). Вероятности появления символов алфавита 0,7; 0,2; 0,1 соответственно. Помехи в канале связи заданы следующей канальной матрицей: 

http://informkod.narod.ru/3_ques.files/3_ques25.gif

Определить скорость передачи информации, если время передачи одного символа t1 = 0,02с.

7. Чему раина пропускная способность канала связи, описанного канальной матрицей: 

http://informkod.narod.ru/3_ques.files/3_ques26.gif

если известно, что на выходе источника сообщений символы вырабатываются со скоростью 100 знаков в секунду?

8. Определить максимально возможную скорость передачи информации по радиотехническому каналу связи пункта управления с телеуправляемой ракетой, если полоса пропускания канала связи равна 3 МГц, а минимальное отношение сигнал-шум по мощности в процессе наведения ракеты на цель равно 3.

9. Определить полосу пропускания канала передачи телевизионного черно-белого изображения с 5х105 элементами, 25 кадрами в секунду и 8 равновероятными градациями яркости для отношения P/N = 15 при условии, что изображение может принимать наиболее хаотичный вид «белого шума».

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.


Контрольные вопросы

1. Что такое пропускная способность канала передачи информации? Чем отличается пропускная способность от скорости передачи информации по каналу связи?

2. Чем отличается информационная скорость передачи от технической, и в каких единицах эти скорости измеряются?

3. Как изменяется пропускная способность дискретного канала связи при воздействии на канал помех.

4. Сформулируйте основную теорему Шеннона о кодировании для канала без помех.

5. Сформулируйте и поясните теорему Шеннона о кодировании для канала с помехами.

6. Приведите выражение пропускной способности для дискретного канала без помех и с помехами.

7. Сформулируйте и поясните теорему отсчетов (Котельникова)

8. Какие параметры влияют на объем сигнала.

9. От чего зависит пропускная способность непрерывного канала связи.

10. Назовите условия согласования источников информации с пропускной способностью непрерывных каналов связи.

11. Какова скорость отображения информации приемным устройством отображения информации.

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«ПОИСК ЭНТРОПИИ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН»

Цель: научиться вычислять энтропию случайной величины.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, калькулятор,  текстовый редактор.

 

Теоретические основы

Энтропия в теории информации — мера хаотичности информации, неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита. При отсутствии информационных потерь численно равна количеству информации на символ передаваемого сообщения.

Так, возьмём, например, последовательность символов, составляющих какое-либо предложение на русском языке. Каждый символ появляется с разной частотой, следовательно, неопределённость появления для некоторых символов больше, чем для других. Если же учесть, что некоторые сочетания символов встречаются очень редко, то неопределённость ещё более уменьшается (в этом случае говорят об энтропии n-ого порядка). Концепции информации и энтропии имеют глубокие связи друг с другом, но, несмотря на это, разработка теорий в статистической механике и теории информации заняла много лет, чтобы сделать их соответствующими друг другу.

Энтропия независимых случайных событий x с n возможными состояниями (от 1 до n) рассчитывается по формуле:

H(x)=-\sum_{i=1}^np(i)\log_2 p(i)

Эта величина также называется средней энтропией сообщения. Величина \log_2 {1 \over p(i)} называется частной энтропией, характеризующей только i-e состояние.

Таким образом, энтропия события x является суммой с противоположным знаком всех произведений относительных частот появления события i, умноженных на их же двоичные логарифмы (основание 2 выбрано только для удобства работы с информацией, представленной в двоичной форме). Это определение для дискретных случайных событий можно расширить для функции распределения вероятностей.

Шеннон вывел это определение энтропии из следующих предположений:

§   мера должна быть непрерывной; т. е. изменение значения величины вероятности на малую величину должно вызывать малое результирующее изменение энтропии;

§   в случае, когда все варианты (буквы в приведенном примере) равновероятны, увеличение количества вариантов (букв) должно всегда увеличивать полную энтропию;

§   должна быть возможность сделать выбор (в нашем примере букв) в два шага, в которых энтропия конечного результата должна будет является суммой энтропий промежуточных результатов.

Шеннон показал, что любое определение энтропии, удовлетворяющее этим предположениям, должно быть в форме:

-K\sum_{i=1}^np(i)\log_2 p(i)

где K — константа (и в действительности нужна только для выбора единиц измерения).

Шеннон определил, что измерение энтропии (H = − p1 log2 p1 − … − pn log2 pn), применяемое к источнику информации, может определить требования к минимальной пропускной способности канала, требуемой для надежной передачи информации в виде закодированных двоичных чисел. Для вывода формулы Шеннона необходимо вычислить математическое ожидания «количества информации», содержащегося в цифре из источника информации. Мера энтропии Шеннона выражает неуверенность реализации случайной переменной. Таким образом, энтропия является разницей между информацией, содержащейся в сообщении, и той частью информации, которая точно известна (или хорошо предсказуема) в сообщении. Примером этого является избыточность языка — имеются явные статистические закономерности в появлении букв, пар последовательных букв, троек и т.д.

В общем случае b-арная энтропия (где b равно 2,3,... ) источника \mathcal{S} = (S,P) с исходным алфавитом S = {a1, …, an} и дискретным распределением вероятности P = {p1, …, pn} где pi является вероятностью ai (pi = p(ai)) определяется формулой:

H_b(\mathcal{S}) = - \sum_{i=1}^n p_i \log_b p_i

Определение энтропии Шеннона очень связано с понятием термодинамической энтропииБольцман и Гиббс проделали большую работу по статистической термодинамике, которая способствовала принятию слова «энтропия» в информационную теорию. Существует связь между понятиями энтропии в термодинамике и теории информации. Например, демон Максвелла также противопоставляет термодинамическую энтропию информации, и получение какого-либо количества информации равно потерянной энтропии.

СВОЙСТВА ЭНТРОПИИ

1.Энтропия является вещественной и неотрицательной величиной.

2.Энтропия – величина ограниченная.

3.Энтропия обращается в нуль лишь в том случае, если вероятность одного из состояний равна единице; тогда вероятности всех остальных состояний, естественно, равны нулю. Это  положение  соответствует случаю, когда состояние источника полностью определено.

4.Энтропия максимальна, когда все состояния источника равновероятны.

5. Энтропия источника и с двумя состояниями u1 и u2 изменяется от нуля до единицы, достигая максимума при равенстве их вероятностей:

р(и1) = р= р(u2) = 1 — р = 0,5.

6.Энтропия объединения нескольких статистически независимых   источников   информации   равна   сумме энтропии исходных источников.

7. Энтропия характеризует среднюю неопределенность выбора одного состояния из ансамбля. При ее определении используют только вероятности состояний, полностью игнорируя их содержательную сторону. Поэтому энтропия не может служить средством решения любых задач, связанных с неопределенностью.

8. Энтропия как мера неопределенности согласуется с экспериментальными данными, полученными при изуче­нии психологических реакций человека, в частности реакции выбора. Установлено, что время безошибочной реакции на последовательность беспорядочно чередующихся равновероятных раздражителей (например, загорающихся лампочек) растет с увеличением их числа так же, как энтропия. Это время характеризует неопределенность выбора одного раздражителя. Замена равновероятных раздражителей неравновероятными приводит к снижению среднего времени реакции ровно настолько, насколько уменьшается энтропия.

       Дифференциальной энтропией случайной величины X называется величина:

HД(x)=H(x)-H(y)= -

Если произвести квантование случайных величин Х1, Х2…Хn по уровню с числом уровней квантования равным m , то возможное число реализаций длительностью Тn станет конечным и равным М = тn.

Каждая из реализаций С1, С2,….Сi,…Сm          будет иметь определенную вероятность появления в эксперименте по наблюдению реализаций. Тогда неопределенность (энтропия) и количество информации в реализации (в среднем по всем реализациям) определяются равенством

                                           

 

 

 

 


Энтропия и количество информации на одну степень свободы (на одну выборку) равны

 


                                                        

 

       Избыточность показывает, какая доля максимально возможной при заданном объеме алфавита неопределенности не используется источником.

=(Hmax-Hu)/Hmax ,

Где Нu – энтропия рассматриваемого источника, Нmax – максимально возможное значение его энтропии, которое может быть достигнуто подбором распределения и ликвидацией взаимозависимости элементов алфавита. Так, для дискретного источника с М элементами

Hmax=log M

 

Выполнение расчетных задач

 

Задача №1

 

Показать, что для регулярной марковской цепи энтропия H(x)(r) за r шагов равняется энтропии за один шаг, умноженной на число шагов r.

Решение:

Регулярная цепь Маркова полностью характеризуется матрицей переходных вероятностей  и предельным стационарным распределением вероятностей состояний .

В стационарном режиме энтропия за один шаг не зависит от номера шага и равна ,

 - стационарная вероятность k-го состояния,

 - энтропия в k-м состоянии.

Энтропия за r шагов равна сумме энтропий за каждый шаг. Так как энтропия за каждый шаг одинакова, то сумма энтропий равна .

 

Задача №2

В результате полной дезорганизации управления m самолетов летят произвольными курсами. Управление восстановлено, и все самолеты взяли общий курс со среднеквадратической ошибкой отклонения от курса σ=30. Найти изменение энтропии, считая, что в первом случае имело место равномерное распределение вероятностей углов, а во втором случае – нормальное.

 

 

Решение.

Начальное распределение вероятностей углов курсов самолетов равномерное в интервале от  до  с плотностью вероятности .

Дифференциальная энтропия этого распределения

 бит.

Конечное распределение вероятностей углов курсов самолетов нормальное с параметрами  и плотностью вероятности .

Дифференциальная энтропия этого распределения

Изменение энтропии  бит.

Энтропия уменьшилась на 4,86 бит.

 

Задача №3

 

Измерительное устройство вырабатывает вре­менные интервалы, распределенные случайным образом в пределах от 100 до 500 мс. Как изменится энтропия случайной величины при изменении точности измерения с 1 мс до 1 мкс?

 

 

Решение.

При точности 1мс дискретная случайная величина Х – результат измерения –  может равновероятно принимать одно из  значений. Энтропия равна .

При точности 1мкс дискретная случайная величина Х – результат измерения –  может равновероятно принимать одно из  значений. Энтропия равна .

Изменение энтропии

 бит.

Энтропия увеличилась примерно на 10 бит.

 

Задачи по вычислению энтропии

 

1. Найдите энтропию для числа белых шаров при извлечении двух шаров из урны, содержащей два белых и один черный шар.

2. Найдите энтропию для числа козырных карт при извлечении двух карт из колоды в 36 карт.

3. Какую степень неопределенности содержит опыт угадывания суммы очков на извлеченной кости из полного набора домино?

4. Найдите энтропию для числа тузов при извлечении трех карт из карт с картинками.

5. Найдите дифференциальную энтропию для равномерного распределения.

6. Найдите дифференциальную энтропию для показательного закона распределения, если известно, что случайная величина х принимает значение меньше единицы с вероятностью 0,5.

 

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Как определяется энтропия дискретных случайных величин?

2. Приведите примеры энтропий для классических законов распределения.

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТЕЙ. СОСТАВЛЕНИЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ»

 

Цель:  Приобрести практические навыки по расчету вероятностей.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, калькулятор,  текстовый редактор.

 

Задачи

Задача № 1. Монета подбрасывается три раза подряд. Под исходом опыта

будем понимать последовательность (X1, X2, X3), где каждый из Xi обозначает

выпадение «герба» (Г) или цифры (Ц).

Необходимо:

а) Построить пространство W элементарных событий;

б) Описать событие А, состоящее в том, что выпало не менее двух

«гербов».

Задача № 2. Событие B является частным случаем события A. Чему равны

их сумма и произведение?

Задача № 3. Пусть А, В, С случайные события. Выяснить смысл

равенств:

а) AB C = A ;

б) A B C = A .

Задача № 4. Пусть A, B, C три произвольных события. Найти выражения

для событий, состоящих в том, что из A, B, C:

а) Произошло только А;

б) Произошли А и В, но С не произошло;

в) Все три события произошли;

г) Произошло по крайней мере одно из этих событий;

д) Произошли по крайней мере два события;

е) Произошло одно и только одно событие;

ж) Произошло два и только два события;

з) Ни одно событие не произошло.

Задача № 5. В урне имеется 10 шаров: 3 белых и 7 черных. Из урны наугад

вынимают один шар.

Какова вероятность того, что этот шар: а) белый; б) черный?

Задача № 6. Из слова «НАУГАД» наугад выбирается одна буква. Какова

вероятность того, что __________эта буква А? Какова вероятность того, что это гласная

буква?

Задача№ 7. Монета бросается два раза. Найти вероятности событий:

1. А = {герб выпадет один раз};

2. В = {герб выпадет хотя бы один раз};

3. С = {герб не выпадет ни разу}.

Задача № 8. Бросаются две монеты. Какое из событий является более

вероятным:

1. А = {монеты лягут одинаковыми сторонами};

2. В = {монеты лягут разными сторонами}?

Задача № 9. Бросаются одновременно две игральные кости. Найти

вероятности событий:

1. А = {произведение выпавших очков равно 8};

2. В = {сумма выпавших очков равна 8};

3. С = {произведение выпавших очков четно};

4. Д = {сумма выпавших очков четна};

5. Е = {на обеих костях выпадет четное число очков};

Задача № 10. Брошены три монеты. Найти вероятность того, что выпадут

два 2 «герба».

Задача № 11. При стрельбе была получена относительная частота

(частость) попадания 0,6. Сколько было сделано выстрелов, если получено 12

промахов?

Задача № 12. При наборе телефонного номера абонент забыл две

последние цифры и набрал их наудачу, помня только, что эти цифры нечетные и

разные. Найти вероятность того, что номер набран правильно.

 


Задача № 13. Из пяти карточек с буквами А, Б, В, Г, Д наугад одна за

другой выбираются три и располагаются в ряд в порядке появления. Какова

вероятность того, что получится слово «ДВА»?

Задача № 14. В урне 3 белых и 7 черных шаров. Какова вероятность того,

что вынутые наугад два шара окажутся черными? Одного цвета? Разных

цветов?

Задача № 15. В ящике 10 красных и 6 синих пуговиц. Вынимаются наудачу

две пуговицы. Какова вероятность того, что пуговицы будут одноцветными?

Задача № 16. Найти вероятность того, что наудачу взятое двузначное

число окажется кратным 2, либо 5, либо тому и другому одновременно.

Задача № 17. Студент знает 10 вопросов из 30 программы. Определить

вероятность того, что из трех предложенных ему преподавателем вопросов

студент знает:

а) Все три вопроса;

б) Хотя бы один вопрос.

Задача№ 18. Студент пришел на зачет, зная из 30 вопросов только 24. Какова

вероятность сдать зачет, если после отказа отвечать на вопрос преподаватель

задает еще только один вопрос?

Задача № 19. В круг радиуса R вписан квадрат. Чему равна вероятность

того, что поставленные наудачу внутри круга две точки окажутся внутри

квадрата?

Задача № 20. Среди 25 экзаменационных __________билетов 5 «хороших». Два

студента по очереди берут по одному билету. Найти вероятности следующих

событий:

1. А ={первый студент взял хороший билет};

2. В ={второй студент взял хороший билет};

3. С={оба студента взяли хорошие билеты}.

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

СОСТАВЛЕНИЕ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ.

Цель: научиться составлять законы распределения вероятностей.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, калькулятор.

Теоретические основы

Дискретной называют случайную величину, возможные значения которой есть  отдельные изолированные числа, которые эта величина принимает с определенными ненулевыми вероятностями. Число возможных значений может быть конечным или бесконечным (счетным).

Законом распределения дискретной случайной величины называют перечень её возможных значений и соответствующих им вероятностей. Закон распределения может быть задан одним из следующих способов.

 

 

  1. Таблицей                                                                                                                        

 

х

х1

х2

хn

р

р1

р2

pn

 

где .

 

 

  1. Аналитически . Например:

а) биномиальное распределение

, 0<р<1, k=0, 1, 2, …, n;

б)  распределение Пуассона

, l>0, k=0, 1, 2, … .

3.      С помощью функции распределения F(x), определяющей для каждого значения x вероятность того, что случайная величина X примет значение, меньшее x, т. е. .

Свойства F(x):

1)      ;

2)      , если ;

3)     

4.      Закон распределения может быть задан графически - многоугольником распределения (см. пример 1).

Числовые характеристики дискретных случайных величин

Математическое ожидание ;

Дисперсия   или  ;

Среднее квадратическое отклонение s(X)=.

Для биномиального распределения М(X)=np, D(X)=npq. Для распределения Пуассона М(X)=l, D(X)= l.

Пример 1.

Устройство состоит из трех независимо работающих элементов. Вероятность отказа каждого элемента в одном опыте равна 0,1. Составить закон распределения числа отказавших элементов в одном опыте, построить многоугольник распределения. Найти функцию распределения F(x) и построить её график. Найти М(X), D(X), s(X).

Решение: Дискретная случайная величина Х (число отказавших элементов в одном опыте) имеет следующие возможные значения: х1=0 (ни один из элементов устройства не отказал), х2=1 (отказал один элемент), х3=2 (отказало два элемента) и х4=3 (отказали три элемента).

Отказы элементов независимы один от другого, вероятности отказа каждого элемента равны между собой, поэтому применима формула Бернулли. Учитывая, что, по условию, n=3,  р=0,1 (следовательно, q=1–0,1=0,9), получим: Р3(0)=q3=0,93=0,729; 

 

Контроль: ;  0,729+0,243+0,027+0,001=1.

Искомый биномиальный закон распределения Х

Х

0

1

2

3

р

0,729

 

 

 

 

Для построения многоугольника распределения строим прямоугольную систему координат. По оси абсцисс откладываем возможные значения хi, а по оси ординат – соответствующие им вероятности рi. Построим точки М1(0;0,729), М2(1;0,243), М3(2;0,027), М4(3;0,001). Соединив эти точки отрезками прямых, получаем искомый многоугольник распределения (Рис.1).

 

 

 

 

Рис.1

 

Найдем функцию распределения F(x)=Р(Х<х).

Для  имеем F(x)=Р(Х<0)=0;

для  имеем F(x)=Р(Х<1)=Р(Х=0)=0,729;

для  F(x)=Р(Х<2)=Р(Х=0)+Р(Х=1)=0,729+0,243=0,972;

для  F(x)=Р(Х<3)=Р(Х=0)+Р(Х=1)+ Р(Х=2)=0,972+0,027=0,999;

 для х>3 будет F(x)=1, т. к. событие достоверно.

.

График этой функции приведен на Рис. 2.

Рис. 2

Для биномиального распределения М(X)=np=3×0,1=0,3; D(X)=npq=3×0,1×0,9=0,27;  s(X)=.

 

          Пример 2. 

          В партии из 10 деталей имеется 8 стандартных. Наудачу отобраны две детали. Составить закон распределения случайной величины X – числа стандартных деталей среди отобранных. Найти М(X), D(X).

Решение: Случайная величина Х – число стандартных деталей среди отобранных  деталей – имеет следующие возможные значения: х1=0; х2=1; х3=2. Найдем вероятности возможных значений Х по формуле (пример 2)  (N – число деталей в партии, n – число стандартных деталей в партии, m – число отобранных деталей, k – число стандартных деталей среди отобранных), находим:   

Составим искомый закон распределения:

Х

0

1

2

р

 

 

 

 

 

Контроль: ++=1. 

 

Пример 3.

В устройстве независимо друг от друга  выходят из строя три элемента. Вероятность выхода из строя первого элемента – 0,3, второго – 0,2, третьего – 0,4. Составить закон распределения случайной величины Х – числа вышедших из строя  элементов.

Решение: случайная величина Х имеет следующие возможные значения: х1=0, х2=1, х3=2, х4=3. р1=0,3,q1=1- р1=0,7, р2=0,2, q2=1- р2=0,8, р3=0,4, q3=1- р3=0,6.

P(X=k) вычисляем по следующим формулам (см. пример 4) ;

;

;

.

Контроль: 0,336+0,452+0,118+0,024=1.

Х

0

1

2

3

р

0,336

0,452

0,118

0,024

Искомый закон распределения:

 

 

 

 

 

Пример 4.

Среднее число заказов такси, поступающих на диспетчерский пункт в одну минуту, равно двум. Составить закон распределения случайной величины Х – числа заказов,  поступающих за 4 минуты. Найти М(X), D(X).

Решение: Поток заказов на такси можно считать простейшим, т. е. обладающим стационарностью, «отсутствием последствия» и ординарностью. Интенсивность потока (среднее число событий появляющихся в единицу времени) l=2. Вероятность появления k событий простейшего потока за время t=4 определяется формулой Пуассона , для данной задачи . Совокупность возможных значений X есть счетное множество, т.е. х1=0, х2=1, … , хk=k+1, …; тогда закон распределения случайной величины Х – числа заказов, поступающих за 4 минуты принимает вид:


 

Х

0

1

2

k

р

 

или

Х

0

1

2

k

р

 

 

Воспользовавшись таблицей 3 приложения, окончательно получим:

Х

0

1

2

k

р

0,00035

0,002684

0,010735

 

Наивероятнейшее число заказов такси за 4 минуты можно определить по получившемуся закону распределения ( значения х, при которых р максимально): k¢0=7,  k²0=8. Для простейшего потока событий: математическое ожидание , дисперсия

Пример 5.

Y

1

3

6

р

0,2

0,5

0,3

Даны законы распределения независимых случайных величин X и Y. Составить закон распределения случайной величины Z=X+2Y. Найти М(Z), D(Z).

Х

-3

0

1

р

0,1

0,03

0,06

 

 

 

 

Решение: Закон распределения V=2Y получается из распределения Y путем умножения всех значений yi на 2. Получаем:

V

2

6

12

р

0,2

0,5

0,3

 

 

.

 

Для составления закона распределения случайной величины Z вычислим все ее возможные значения по формуле , , .

Соответствующие данным значениям  вероятности  можно вычислить по формуле умножения вероятностей , т. к. события  и  - независимы (исходим из независимости случайных величин X и Y) и наступают совместно (событие {} ={совместное наступление событий  и }). Тогда распределение Z принимает вид

Z

-1

3

9

2

6

12

3

7

13

р

0,02

0,05

0,03

0,06

0,15

0.09

0,12

0,3

0,18

 

 

 

 

Рассмотрим значения . События  и  несовместны, поэтому вероятность наступления хотя бы одного из этих событий вычисляется по правилу сложения вероятностей

Искомый закон распределения случайной величины Z получается после размещения zk по возрастанию.

Z

-1

2

3

6

7

9

12

13

р

0,02

0,06

0,17

0,15

0,3

0,03

0,09

0,18

 

 

 

 

Математическое ожидание M(Z)  и дисперсию D(Z) можно найти по формулам:

 , где  =.

Рассмотрим другой способ.

M(Z) и D(Z) можно найти через М(Х), М(Y), D(Х), D(Y).

,

т. к. математическое ожидание суммы равно сумме математических ожиданий слагаемых; постоянный множитель можно вынести за знак математического ожидания.

,

т. к. дисперсия суммы независимых случайных величин  равна  сумме дисперсий слагаемых; постоянный множитель можно вынести за знак дисперсии, возведя его в квадрат.

          Пример 6.

         Стрелок ведет стрельбу с вероятностью попадания в цель 0,8 при каждом выстреле. Стрельба ведется до первого попадания, но делается не более 3 выстрелов. Составить закон распределения случайной величины Х, если: а) Х – число промахов; б) Х – число попаданий; в) Х – число произведенных выстрелов.

Решение: Вероятность попадания р=0,8; вероятность промаха q=1-p=0,2.

     а) Случайная величина Х – число промахов при трех выстрелах – имеет следующие возможные значения: ;;;.

Событие Х=0 равносильно попаданию с первой попытки, следовательно, Р(Х=0)=р=0,8.

Событие Х=1 равносильно попаданию со второй попытки, т. е. совместному наступлению двух событий: промаха и попадания; следовательно, Р(Х=1)=qр=0,20,8=0,16.

Событие Х=2 равносильно попаданию с третьей попытки, т. е. Р(Х=2)=qqр=0,20,20,8=0,032.

Событие Х=3 означает отсутствие попаданий, Р(Х=3)=qqq==0,008.

Искомый закон распределения Х:

Х

0

1

2

3

р

0,8

0,16

0,032

0,008

     б) Случайная величина Х – число попаданий – имеет следующие возможные значения: (допущено три промаха);(произошло попадание с первой, второй или третьей попытки).

Тогда  Р(Х=0)=  ==0,008;

            Р(Х=1)= р+qр+qqр=0,8+0,16+0,032=0,992

   или Р(Х=1)=1-Р(Х=0)=1-0,008=0,992.

Искомый закон распределения Х:

Х

0

1

Р

0,008

0,992

     в) Случайная величина Х – число произведенных выстрелов – имеет следующие возможные значения: ;;.

Событие Х=1 равносильно попаданию с первой попытки, т. е. Р(Х=1)=р=0,8.

Событие Х=2 равносильно попаданию со второй попытки, т. е. Р(Х=2)=qр=0,16.

Событие Х=3 означает, что либо произошло попадание с третьей попытки, либо было три промаха. Тогда Р(Х=3)=qqр+qqq=0,032+0,008=0,04.

Искомый закон распределения Х:

Х

1

2

3

Р

0,8

0,16

0,04

 

Задачи

Вариант 1. Производятся последовательные независимые испытания приборов на надёжность. Каждый следующий прибор испытывается лишь в том случае, если предыдущий оказался надежным. Построить закон распределения случайного числа испытанных приборов, если вероятность выдержать испытание для каждого из них равна 0,9. Найти математическое ожидание числа испытанных приборов. Найти функцию распределения F(x) и построить ее график; найти М(X), s(X); построить многоугольник распределения.

Вариант 2. Известно, что в партии из 20 телефонных аппаратов 5 недействующих. Случайным образом из этой партии взято 4 аппарата. Построить закон распределения случайной величины Х –  числа недействующих аппаратов из отобранных. Найти дисперсию этой случайной величины. В каких единицах она измеряется?  Построить график функции распределения F(x) случайной величины Х, многоугольник  распределения.

Вариант 3. Сырье на завод привозят от трех независимо работающих поставщиков. Вероятность своевременного прибытия сырья от первого поставщика равна 0,4, от второго – 0,7, от третьего – 0,6. Найти математическое ожидание М(X), дисперсию D(X) числа своевременных поставок сырья. Найти функцию распределения и построить ее график.

Вариант 4. Завод получает сырье на автомашинах от трех независимо работающих поставщиков. Вероятность прибытия автомашины от первого поставщика равна 0,2, от второго – 0,3 и от третьего – 0,1. Составить распределение числа прибывших автомашин. Найти математическое ожидание и дисперсию полученной величины. Построить график функции распределения F(x). 

Вариант 5. Вероятность изготовления бракованной детали р=0,1. Изготовлено 4 детали. Х – случайное число бракованных деталей. Построить закон распределения случайной величины X, найти ее математическое ожидание и дисперсию. Построить график функции распределения, многоугольник распределения.

Вариант 6. Среднее число заявок, поступающих на предприятие бытового обслуживания за 1 час, ровно 2. Составить закон распределения случайной величины Х – числа заявок, поступивших за 3 часа. Найти М(X), D(X) и наивероятнейшее число заявок за 3 часа.

Вариант 7. В среднем в магазин заходит 3 человека в минуту. Составить закон распределения случайной величины Х –  числа зашедших в магазин человек за 2 минуты. Построить многоугольник распределения. Найти М(X), D(X).

Вариант 8. Даны законы распределения независимых случайных величин

Х

-3

0

1

Р

0,1

0,3

0,6

 

Y

0

3

6

р

0,2

0,5

0,3

 

 

 

Составить законы распределения случайных величин:

а)XY; б) X+Y. Найти М(X+Y), D(X+Y). Справедливо ли равенство М(X)×М(Y)=М(X×Y)?

 Вариант 9. Команда состоит из двух стрелков. Числа очков, выбиваемых каждым из них при одном выстреле, являются случайными величинами Х1 и Х2 , которые характеризуются следующими законами распределения:

Х1

3

4

5

Р

0,3

0,4

0,3

 

Х2

2

3

4

5

Р

0,2

0,1

0,2

0,5

 

и 

 

 

 

Результаты стрельбы одного стрелка не влияют на результат стрельбы другого. Составить закон распределения числа очков, выбиваемых командой, если стрелки сделают по одному выстрелу. Убедиться в справедливости равенства D12)=D1)+D2).

Вариант 10. Производятся выстрелы из орудия с вероятностью попадания  в цель 0,9 при каждом выстреле. Стрельба ведётся до первого попадания, но делается не более 4 выстрелов. Составить закон распределения случайной величины X, если: а) X  – число произведенных выстрелов; б) X  – число промахов; в) X – число попаданий. Найдите математическое ожидание всех найденных случайных величин.


Отчет

Отчет должен содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Какие значения не может принимать вероятность?

2. Чему равна вероятность достоверного события? Невозможного?

3. Дайте определение закону распределения дискретной случайной величины.

4. Дайте определение математическому ожиданию?

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 


РАЗДЕЛ 3. ЗАЩИТЫ И ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ

 

УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ»

Вопросы:

  1. Понятие сжатия информации
  2. Простейшие алгоритмы сжатия информации,
  3. Методы Лемпела-Зива,
  4. Особенности программ архиваторов.

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

ТЕСТ НА ТЕМУ «СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ»

1. Сжатие информации позволяет …

а)  уменьшить избыточность информации

б)  уменьшить энтропию информации

в)  уменьшить объективность информации

г)  уменьшить полноту информации

2.  Какого вида (понятия) избыточности теории информации не существует?

а)  смысловой

б)  объективной

в)  физической

г)  статистической

3. Метод сжатия текстовой информации, предложенный в 1952 году Дэвидом Хафманом, и основанный на том, как часто встречается данный символ в тексте, это метод сжатия

а)  без потерь

б)  с потерями

4.  Что такое префиксный код?

а)  код, в котором требуется указывать длину кода

б)  код, в котором коды символов имеют одинаковую длину

в)  это код, в котором код одного символа не может быть началом кода другого символа 

5.  С каким видом избыточности информации в основном имеют дело алгоритмы архивации?

а) со смысловой избыточностью

б) с  физической избыточностью

в)  со статистической избыточностью

6.  Какие типы файлов из перечисленных, плохо сжимаются?

а) *.xls

б) *.exe

в)  *.doc

г)  *.txt

7.  Какой вид избыточности информации присущ только человеческому общению?

а) смысловая избыточность

б) физическая избыточность

в)  статистическая избыточность

8.  Четырем   сообщениям   поставлены  в   соответствие коды:  00   01   10   11. Как можно уменьшить избыточность, убрав бесполезный бит, но не исказив при этом передаваемую информацию?

а)  0    01   10   11

б)  00   1    10   11

в)  00   01   0    11

г)  00   01   10   1

9. Какие данные из перечисленных обладают большей избыточностью?

а) текстовые данные

б) графические данные

в) видеоданные

г) числовые данные

10. Метод сжатия, основанный на учете повторяющихся байтов или последовательности байтов, это

а)  сжатие с потерями

б)  сжатие без потерь

11. От чего не зависит степень сжатия файла?

а)  от используемой программы

б)  от метода сжатия

в)  от типа исходного файла

г)  от объема исходного файла

12. Лучшую степень сжатия можно получить от сжатия

а) с потерями

б) без потерь

Ответы на тест

1  а

7   а

2  б

8  г

3  а

9  в

4  в

10  б

5  в

11  г

6  б

12  а

 

Критерии оценивания теста:

5 (отлично) – правильно выполнены 11-12 заданий.

4 (хорошо) – правильно выполнены 9-10 задания.

3 (удовлетворительно) – правильно выполнены 7-8 заданий.

2 (неудовлетворительно) – правильно выполнены менее 7 заданий.

 

 


УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«КОДИРОВАНИЕ»

 

Вопросы:

1.             Помехоустойчивое кодирование.

2.             Адаптивное арифметическое кодирование.

3.             Цифровое кодирование

4.             Аналоговое кодирование

5.             Таблично-символьное кодирование, числовое кодирование.

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

ТЕСТ «КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ»

 

Задание  1

Вопрос:

Декодируйте слова при помощи перестановки букв и сделайте сопоставление

 

Укажите соответствие для всех 3 вариантов ответа:

1) символ

2) сигнал

3) сканер

 

__ ловсим

__ гисанл

__ ксаерн

 

Задание  2

Вопрос:

Правда ли, что одна и та же информация может быть закодирована разными способами и представлена в разных формах?

 

Выберите один из 2 вариантов ответа:


1) да

2) нет


 

Задание  3

Вопрос:

При помощи какого кода закодирована вся информация в компьютере?

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

 

1) восьмеричного

2) кода дорожных знаков

3) двоичного

4) азбуки Брайля

 

 

Задание  4

Вопрос:

Расшифруйте и запишите слово, закодированное при помощи шифра Цезаря, используя алфавит:

лрчсургщлв

 

Запишите ответ:

__________________________________________

 

Задание  5

Вопрос:

Расшифруйте и запишите слово, закодированное числовым способом:

17 33 20 10 12 13 1 19 19 15 10 12

 

Изображение:

 

Запишите ответ:

__________________________________________

 

Задание  6

Вопрос:

Выберите способы кодирования информации:

 

Выберите несколько из 4 вариантов ответа:

1) экстрасенсорный

2) графический

3) числовой

4) символьный

 

 

 

Задание  7

Вопрос:

Сделайте сопоставление между рисунками и названиями видов кодирования информации

 

Укажите соответствие для всех 3 вариантов ответа:

1) графический способ кодирования

2) числовой способ кодирования

3) символьный способ кодирования

 

 

__

__

__

 

Задание  8

Вопрос:

Вставьте в определении пропущенное слово. "Система условных знаков для представления информации называется ... "

 

Запишите ответ:

__________________________________________

 

Задание  9

Вопрос:

 Как называется процесс обратный кодированию?

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) информирование

2) редактирование

3) изменение

4) декодирование

 

Задание  10

Вопрос:

Музыкальное произведение кодируется с помощью

 

Выберите один из 4 вариантов ответа:

1) азбуки Брайля

2) дорожных знаков

3) флажковой азбуки

4) нотных знаков

 

 

Ответы:

1)  Верные ответы:

            1;

            2;

            3;

2)  Верные ответы: 1;

3)  Верные ответы: 3;

4)  Верный ответ: "информация".

5)  Верный ответ: "пятиклассник".

6)  Верные ответы: 2; 3; 4;

7)  Верные ответы:

            1;

            3;

            2;

8)  Верный ответ: "код, кодом".

9)  Верные ответы: 4;

10)  Верные ответы: 4;

 

Критерии оценивания теста:

5 (отлично) – правильно выполнены 9-10 заданий.

4 (хорошо) – правильно выполнены 7-8 задания.

3 (удовлетворительно) – правильно выполнены 5-6 заданий.

2 (неудовлетворительно) – правильно выполнены менее 5 заданий.

 

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ КОДИРОВАНИЯ»

 

Цель: Познакомиться с различными кодировками символов, используя текстовые редакторы, выполнить задания в различных текстовых приложениях.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, текстовые редакторы.

Теоретические основы

Правило цифрового представления символов следующее: каждому символу ставится в соответствие некоторое целое число, то есть каждый символ нумеруется.

Пример:

Рассмотрим последовательность строчных букв русского алфавита: а, б, в, г, д, е, ё, ж, з, и, й. к, л, м. н. о, п, р, с, т, у, ф, х, ц, ч, ш, щ, ъ, ы, в, э, ю, я. Присвоив каждой букве номер от 0 до 33. получим простейший способ представления символов. Последнее число - 32 в двоичной форме имеет вид 100000, то есть для хранения символа в памяти понадобится 6 бит.Так как с помощью шести бит можно представить число 26 - 1 = 63, то шести бит будет достаточно для представления 64 букв.

Имеются разные стандарты для представления, символов, которые отличаются лишь порядком нумерации символов. Наиболее распространён американский стандартный код для информационного обмена - ASCII [American Standard-Code for Information Interchange] введён в США в 1963г. В 1977 году в несколько модифицированном виде он был принят в качестве всемирного стандарта Международной организации стандартов [International Standards Organization -. ISO] под названием ISO-646. Согласно этому стандарту каждому символу поставлено в соответствие число от 0 до 255. Символы от 0 до 127 - латинские буквы, цифры и знаки препинания - составляют постоянную часть таблицы. Остальные символы используются для представления национальных алфавитов. Конкретный состав этих символов определяется кодовой страницей. В русской версии ОC Windows95 используется кодовая, страница 866. В ОС Linux для представления русских букв более употребительна кодировка КОИ-8. Недостатки такого способа кодировки национального, алфавита очевидны. Во-первых, невозможно одновременное представление русских и ,например, французских букв. Во-вторых, такая кодировка совершенно непригодна для представления, китайских иероглифов. В 1991 году была создана некоммерческая организация Unicode, в которую входят представители ряда фирм (Borland. IBM, Noyell, Sun и др) и которая занимается развитием и внедрением нового стандарта. Кодировка Unicode использует 16 разрядов ,и может содержать 65536 символов. Это символы большинства народов мира, элементы иероглифов, спецсимволы, 5000 – мест для частного использования, резерв из 30000 мест.

Пример:

ASCII-код символа А= 6510 =4116= 010001112;

Unicode-код символа С= 6710=00000000011001112

 

Задания                                                                                                                        

1.         Закодируйте свое имя, фамилию и отчество с помощью одной из таблиц (win-1251, KOI-8)

2.         Раскодируйте ФИО соседа

3.         Закодируйте следующие слова, используя таблицы ASCII-кодов: ИНФОРМАТИЗАЦИЯ, МИКРОПРОЦЕССОР, МОДЕЛИРОВАНИЕ

4.         Раскодируйте следующие слова, используя таблицы ASCII-кодов:

88 AD E4 AE E0 AC A0 E2 A8 AA A0

50 72 6F 67 72 61 6D

43 6F 6D 70 75 74 65 72 20 49 42 4D 20 50 43

5. Текстовый редактор Блокнот

Открыть блокнот.

а) Используя клавишу Alt и малую цифровую клавиатуру раскодировать фразу: 145 170 174 224 174 255 170 160 173 168 170 227 171 235; 

Технология выполнения задания: При удерживаемой клавише Alt, набрать на малой цифровой клавиатуре указанные цифры. Отпустить клавишу Alt, после чего в тексте появится буква, закодированная набранным кодом.

б) Используя ключ к кодированию, закодировать слово  – зима;

Технология выполнения задания: Из предыдущего задания выяснить, каким кодом записана буква а. Учитывая, что буквы кодируются в алфавитном порядке, выяснить коды остальных букв.

Что вы заметили при выполнении этого задания во время раскодировки? Запишите свои наблюдения.

6. Текстовый процессор.

Технология выполнения задания: рассмотрим на примере: представить в различных кодировках слово Кодировка

Решение:

·            Создать новый текстовый документ в текстовом редакторе;

·            Выбрать  – Команда –  Вставка – Символ.          
В открывшемся окне «Символ» установить из: Юникод (шестн.),

·            В наборе символов находим букву  К и щелкнем на ней левой кнопкой мыши (ЩЛКМ).

·            В строке код знака  появится код выбранной буквы 041А (незначащие нули тоже записываем).

·            У буквы о код – 043Е и так далее: д – 0434, и – 0438, р – 0440, о – 043Е, в – 0432, к – 043А, а – 0430.

·            Установить Кириллица (дес.)

·            К – 0202, о – 0238, д – 0228, и – 0232, р – 0240, о – 0238, в –0226, к – 0202, а –0224.

7. Открыть Текстовый редактор

Используя окно «Вставка символа» выполнить задания: Закодировать слово Forest

а) Выбрать шрифт Courier New, кодировку ASCII(дес.) Ответ: 70 111 114 101 115 116
б) Выбрать шрифт Courier New, кодировку Юникод(шест.) Ответ: 0046 006F 0072 0665 0073 0074

в) Выбрать шрифт Times New Roman, кодировку Кирилица(дес.) Ответ: 70 111 114 101 115 116

г) Выбрать шрифт Times New Roman, кодировку ASCII(дес.) Ответ: 70 111 114 101 115 116

Вывод: _________________________________________________________

Выполнение лабораторной работы оформить в виде таблицы.

8. Буква Z  имеет десятичный код 90, а z – 122. Записать слово «sport» в десятичном коде.

9. С помощью десятичных кодов зашифровано слово «info» 105 110 102 111. Записать последовательность десятичных кодов для этого же слова, но записанного заглавными буквами.

10. Буква Z  имеет десятичный код 90, а z – 122. Записать слово «forma» в десятичном коде.

11. С помощью десятичных кодов зашифровано слово «port» 112 111 114 116. Записать последовательность десятичных кодов для этого же слова, но записанного заглавными буквами. Ответ: 80 79 82 84

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Какие возможности предоставляет текстовые редакторы по работе с символами?

2. Какие вы знаете алгоритмы кодирования информации?

3. Где применяется алгоритм кодирования информации?

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ»

 

Цель: познакомиться с различными кодировками звуковой информации и с характеристиками звуковых файлов.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, звуковые редакторы.

 

Теоретические основы

С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату, может сохранять в виде файлов (файл - это определённое количество информации, хранящееся на диске и имеющее имя) и воспроизводить звуковую информацию. С помощью специальных программных средств (редакторов аудио файлов) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов. Создаются программы распознавания речи, и появляется возможность управления компьютером голосом.

    Именно звуковая плата (карта) преобразует аналоговый сигнал в дискретную фонограмму и наоборот, «оцифрованный» звук – в аналоговый (непрерывный) сигнал, который поступает на вход динамика.

     При двоичном кодировании аналогового звукового сигнала непрерывный сигнал дискретизируется, т.е. заменяется серией его отдельных выборок - отсчётов. Качество двоичного кодирования зависит от двух параметров: количества дискретных уровней сигнала и количества выборок в секунду. Количество выборок или частота дискретизации в аудиоадаптерах бывает различной: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц и др. Если количество уровней равно 65536, то на один звуковой сигнал рассчитано 16 бит (216). 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

    Количество бит, необходимое для кодирования одного уровня звука, называется глубиной звука. Объём моноаудиофайла (в байтах) определяется по формуле:

    При стереофоническом звучании объём аудиофайла удваивается, при квадрофоническом звучании – учетверяется.

     По мере усложнения программ и увеличения их функций, а также появления мультимедиа-приложений, растёт функциональный объём программ и данных. Если в середине 80-х годов обычный объём программ и данных составлял десятки и лишь иногда сотни килобайт, то в середине 90-х годов он стал составлять десятки мегабайт. Соответственно растёт объём оперативной памяти.

Пример решения: Подсчитать, сколько места будет занимать одна минута цифрового звука на жестком диске или любом другом цифровом носителе, записанного с частотой

а) 44.1 кГц;

б) 11 кГц;

в) 22 кГц;

г) 32 кГц

и разрядностью 16 бит.

Решение.

а) Если записывают моносигнал с частотой 44.1 кГц, разрядностью 16 бит (2 байта), то каждую минуту аналого-цифровой преобразователь будет выдавать 441000 * 2 * 60 = 529 000 байт (около 5 Мб) данных об амплитуде аналогового сигнала, который в компьютере записываются на жесткий диск.

Если записывают стереосигнал, то 1 058 000 байт (около 10 Мб).

Задания

1. Какой объем памяти требуется для хранения цифрового аудиофайла с записью звука высокого качества при условии, что время звучания составляет 3 минуты?

2.     Какой объем данных имеет моноаудиофайл, длительность звучания которого 1 секунда, при среднем качестве звука (16 бит, 24 кГц)?

3.     Рассчитайте объем стереоаудиофайла длительностью 20 секунд при 20-битном кодировании и частоте дискредитации 44.1 кГц. Варианты: 44,1 Mb, 4.21 Mb, 3,53 Mb.

4. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 20 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;

5.  Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 32 кГц его объем равен 700 Кбайт;

6. Запишите звуковой моноаудиофайл длительностью 20 с, с "глубиной" кодирования 8 бит и частотой дискретизации 8 кГц.

7. Определите качество звука (качество радиотрансляции, среднее качество, качество аудио-CD) если известно, что объем стериоаудиофайла длительностью звучания в 10 сек. Равен 940 Кбайт;

8. Оцените информационный объем стериоаудиофайла длительностью звучания 30 с, если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно 8 бит и 8 кГц;

9. Запишите звуковой файл длительностью 30с с "глубиной" кодирования 8бит и частотой дискретизации 8 кГц. Вычислите его объем и сверьтесь с полученным на практике значением.

10. Аналоговый звуковой сигнал был дискретизирован сначала с использованием 256 уровней интенсивности сигнала (качество звучания радиотрансляции), а затем с использованием 65536 уровней интенсивности сигнала (качество звучания аудио-CD). Во сколько раз различаются информационные объемы оцифрованного звука?

11. Оцените информационный объем моноаудиофайла длительностью звучания 1 мин. если "глубина" кодирования и частота дискретизации звукового сигнала равны соответственно:

16 бит и 48 кГц.

12. Запишите звуковой моноаудиофайл длительностью 1 минута с "глубиной" кодирования 16 бит и частотой дискретизации 48 кГц.

13. Подсчитать объем файла с 10 минутной речью записанного с частотой дискретизации 11025 Гц при 4 разрядном кодировании

14. Подсчитать время звучания звукового файла объемом 3.5 Мбайт содержащего стерео запись с частотой дискретизации 44100 Гц, 16-ти разрядном кодировании.

15. Определите количество уровней звукового сигнала при использовании 8-битных звуковых карт. Варианты: 256, 512,1024, 65 536.

16. Приведите пример:

а) аналогового способа представления звуковой информации;

б) дискретного способа представления звуковой информации.

17. Подготовить презентацию, демонстрирующую возможности звуковых форматов midi, wav, mp3, mod.

18. Перечислите параметры, от которых зависит качество двоичного кодирования звука.

Отчет

Отчет должен быть оформлен в текстовом редакторе и содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. С какими звуковыми форматами вы встречаетесь чаще в повседневной жизни?

2. Дайте определение аудиоадаптеру?

3. Что значит оцифровка звука?

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ»

 

Цель: научиться кодировать растровые графические файлы; научиться измерять информационный объем графических файлов.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, графические редакторы.

 

Теоретические основы

Графическая информация на экране дисплея представляется в виде изображения, которое формируется из точек (пикселей). Всмотритесь в газетную фотографию, и вы увидите, что она тоже состоит из мельчайших точек. Если это только чёрные и белые точки, то каждую из них можно закодировать 1 битом. Но если на фотографии оттенки, то два бита позволяет закодировать 4 оттенка точек: 00 - белый цвет, 01 - светло-серый, 10 - тёмно-серый, 11 - чёрный. Три бита позволяют закодировать 8 оттенков и т.д.

    Количество бит, необходимое для кодирования одного оттенка цвета, называется глубиной цвета.

 В современных компьютерах разрешающая способность (количество точек на экране), а также количество цветов зависит от видеоадаптера и может изменяться программно.

    Цветные изображения могут иметь различные режимы: 16 цветов, 256 цветов, 65536 цветов (high color), 16777216 цветов (true color). На одну точку для режима high color необходимо 16 бит или 2 байта.

    Наиболее распространённой разрешающей способностью экрана является разрешение 800 на 600 точек, т.е. 480000 точек. Рассчитаем необходимый для режима high color объём видеопамяти: 2 байт *480000=960000 байт.

    Для измерения объёма информации используются и более крупные единицы:

Следовательно, 960000 байт приблизительно равно 937,5 Кбайт. Если человек говорит по восемь часов в день без перерыва, то за 70 лет жизни он наговорит около 10 гигабайт информации (это 5 миллионов страниц - стопка бумаги высотой 500 метров).

Скорость передачи информации - это количество битов, передаваемых в 1 секунду. Скорость передачи 1 бит в 1 секунду называется 1 бод.

    В видеопамяти компьютера хранится битовая карта, являющаяся двоичным кодом изображения, откуда она считывается процессором (не реже 50 раз в секунду) и отображается на экран.

Задачи:

1.    Известно, что видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Разрешающая способность экрана 640 на 200. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при палитре: а) из 8 цветов,  б) 16 цветов; в) 256 цветов?

2.     Сколько бит требуется, чтобы закодировать информацию о 130 оттенках?

3.    Подумайте, как уплотнить информацию о рисунке при его записи в файл, если известно, что: а) в рисунке одновременно содержится только 16 цветовых оттенков из 138 возможных; б) в рисунке присутствуют все 130 оттенков одновременно, но количество точек, закрашенных разными оттенками, сильно различаются.

4.    Найдите в сети Интернет информацию на тему «Цветовые модели HSB, RGB, CMYK» и создайте на эту тему презентацию. В ней отобразите положительные и отрицательные стороны каждой цветовой модели, принцип ее функционирования и применение.

5.    В приложении «Точечный рисунок» создайте файл размером (по вариантам):

А) 200*300, (№ по списку 1, 8, 15, 22, 29)

Б) 590*350, (№ по списку 2, 9, 16, 23, 30)

В) 478*472, (№ по списку 3, 10, 17, 24, 31)

Г)190*367, (№ по списку 4, 11, 18, 25, 32)

Д) 288*577; (№ по списку 5, 12, 19, 26, 33)

Е) 100*466, (№ по списку 5, 13, 20, 27, 34)

Ж) 390*277. (№ по списку  6, 14, 21, 28)

Сохраните его под следующими расширениями:

- монохромный рисунок,

- 16-цветный рисунок,

- 256-цветный рисунок,

- 24-битный рисунок,

- формат JPG.

Используя информацию о размере каждого из полученных файлов, вычислите количество используемых цветов в каждом из файлов, проверьте с полученным на практике. Объясните, почему формула расчета количества цветов не подходит для формата JPG. Для этого воспользуйтесь информацией  из сети Интернет.

6.    На бумаге в клетку (или в приложении табличный редактор) нарисуйте произвольный рисунок 10*10 клеток. Закодируйте его двоичным кодом (закрашена клетка – 1, не закрашена - 0). Полученный код отдайте одногруппнику для раскодирования и получения изображения.

 

Отчет

Отчет должен содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Влияет разрешение рисунка на объем файла?

2. Чем отличаются цветовые модели?

3. Что означает глубина цвета?

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

«ДЕКОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ»

Цель работы: Ознакомление с правилами и получение практических навыков кодирования и декодирования информации.

Оборудование: ПК.

Программное обеспечение: операционная система, графические редакторы.

 

Теоретические основы

Кодирование информации это преобразование формы представления информации с целью ее передачи или хранения. Кодирование это представление символов одного алфавита символами другого. Правила, по которым осуществляется кодирование называются кодом. Под словом понимают последовательность символов, количество символов в которой называется длиной кода. Слова так же называют кодовыми комбинациями. Если при кодировании получают комбинации одинаковой длины, то такой код называют равномерным, а длину кодовых комбинаций в этом слове называют значимостью кода. Если кодовые комбинации различной длины, то код называется неравномерным.

Процесс обратный кодированию называется декодированием.

Если в коде ни одна более короткая комбинация не является началом более длинной кодовой комбинации, то код называется префиксным.

¾    кодирование – это перевод информации с одного языка на другой (запись в другой системе символов, в другом алфавите)

¾    обычно кодированием называют перевод информации с «человеческого» языка на формальный, например, в двоичный код, а декодированием – обратный переход

¾    один символ исходного сообщения может заменяться одним символом нового кода или несколькими символами, а может быть и наоборот – несколько символов исходного сообщения заменяются одним символом в новом коде (китайские иероглифы обозначают целые слова и понятия)

¾    кодирование может быть равномерное и неравномерное;
при равномерном кодировании все символы кодируются кодами равной длины;
при неравномерном кодировании разные символы могут кодироваться кодами разной длины, это затрудняет декодирование

Пример задания:

Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11, соответственно). Если таким способом закодировать последовательность символов БАВГ и записать результат шестнадцатеричным кодом, то получится

1) 4B16                        2) 41116           3)BACD16      4) 102316 

Решение:

1)      из условия коды букв такие: A – 00, Б –01, В – 10 и Г – 11, код равномерный

2)      последовательность БАВГ кодируется так: 01 00 10 11 = 1001011

3)      разобьем  такую запись на тетрады справа налево и каждую тетраду переведем в шестнадцатеричную систему (то есть, сначала в десятичную, а потом заменим все числа от 10 до 15 на буквы A, B, C, D, E, F); получаем

1001011 = 0100  10112 = 4B16

4)      правильный ответ – 1.

Возможные ловушки:

·    расчет на то, что при переводе тетрад в шестнадцатеричную систему можно забыть заменить большие числа (10–15) на буквы (10112 = 11, получаем неверный ответ 41116)

·    может быть дан неверный ответ, в котором нужные цифры поменяли местами (расчет на невнимательность), например, B416

·    в ответах дана последовательность, напоминающая исходную (неверный ответ BACD16), чтобы сбить случайное угадывание

Пример задания:

Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв – из двух бит, для некоторых – из трех). Эти  коды представлены в таблице:

A

B

C

D

E

000

01

100

10

011

Определить, какой набор букв закодирован двоичной строкой 0110100011000

1) EBCEA      2) BDDEA     3) BDCEA      4) EBAEA

 Решение (вариант 1, декодирование с начала):

1)      здесь используется неравномерное кодирование, при котором декодирование может быть неоднозначным, то есть, заданному коду может соответствовать несколько разных исходных сообщений

2)      попробуем декодировать с начала цепочки, первой буквой может быть B или E, эти случаи нужно рассматривать отдельно

3)      пусть первая буква – E с кодом 011, тогда остается цепочка 0100011000

¾      для кода 0100011000 первой буквой может быть только B с кодом 01, тогда остается 00011000 ( начало исходной цепочки – EB?)

¾      для кода 00011000 первой буквой может быть только A с кодом 000, тогда остается 11000, а эта цепочка не может быть разложена на заданные коды букв

¾      поэтому наше предположение о том, что первая буква – E, неверно

4)      пусть первая буква – B с кодом 01, тогда остается цепочка 10100011000

¾    для кода 10100011000 первой буквой может быть только D с кодом 10, тогда остается 100011000  (можно полагать, что начало исходной цепочки – BD?)

¾    для кода 100011000 первой буквой может быть только С с кодом 100, тогда остается 011000 (начало исходной цепочки – BDC?)

Несмотря на то, что среди ответов есть единственная цепочка, которая начинается с BDC, здесь нельзя останавливаться, потому что «хвост» цепочки может «не сойтись»

¾    для кода 011000 на первом месте может быть B (код 01) или E (011); в первом случае «хвост» 1000 нельзя разбить на заданные коды букв, а во втором – остается код 000 (буква А), поэтому исходная цепочка может быть декодирована как BDCEA

5)      правильный ответ – 3

Возможные ловушки и проблемы:

·    при декодировании неравномерных кодов может быть очень много вариантов, их нужно рассмотреть все; это требует серьезных усилий и можно легко запутаться

·    нельзя останавливаться, не закончив декодирование до конца и не убедившись, что все «сходится», на это обычно и рассчитаны неверные ответы

Решение (вариант 2, декодирование с конца):

1)      для кода 0110100011000 последней буквой может быть только А (код 000),  тогда остается цепочка 0110100011

2)      для 0110100011 последней может быть только буква E (011),  тогда остается цепочка 0110100

3)      для 0110100 последней может быть только буква C (100),  тогда остается цепочка 0110

4)      для 0110 последней может быть только буква D (10),  тогда остается 01 – это код буквы B

5)      таким образом, получилась цепочка BDCEA

6)      правильный ответ – 3

Возможные ловушки и проблемы:

·    при декодировании неравномерных кодов может быть очень много вариантов (здесь случайно получилась единственно возможная цепочка), их нужно рассмотреть все; это требует серьезных усилий и можно легко запутаться

·    нельзя останавливаться, не закончив декодирование до конца и не убедившись, что все «сходится», на это обычно и рассчитаны неверные ответы

Решение (вариант 3, кодирование ответов):

1)      в данном случае самое простое и надежное – просто закодировать все ответы, используя приведенную таблицу кодов, а затем сравнить результаты с заданной цепочкой

2)      получим

1) EBCEA – 01101100011000       2) BDDEA – 011010011000

3) BDCEA – 0110100011000         4) EBAEA – 01101000011000

3)      сравнивая эти цепочки с заданной, находим, что правильный ответ – 3.

 

Возможные проблемы:

·    сложно сравнивать длинные двоичные последовательности, поскольку они однородны, содержат много одинаковых нулей и единиц

Пример задания:

Для передачи по каналу связи сообщения, состоящего только из букв А, Б, В, Г, решили использовать неравномерный по длине код: A=0, Б=10, В=110. Как нужно закодировать букву Г, чтобы длина кода была минимальной и допускалось однозначное разбиение кодированного сообщения на буквы?

1) 1                  2) 1110            3) 111              4) 11

Решение (вариант 1, метод подбора):

1)      рассмотрим все варианты в порядке увеличения длины кода буквы Г

2)      начнем с Г=1; при этом получается, что сообщение «10» может быть раскодировано двояко: как ГА или Б, поэтому этот вариант не подходит

3)      следующий по длине вариант – Г=11; в этом случае сообщение «110» может быть раскодировано как ГА или В, поэтому этот вариант тоже не подходит

4)      третий вариант, Г=111, дает однозначное раскодирование во всех сочетаниях букв, поэтому…

5)      … правильный ответ – 3.

 

Возможные проблемы:

·    при переборе можно ошибиться и «просмотреть» какой-нибудь вариант

 

Решение (вариант 2, «умный» метод):

1)      для того, чтобы сообщение, записанное с помощью неравномерного по длине кода, однозначно раскодировалось, требуется, чтобы никакой код не был началом другого (более длинного) кода; это условие называют условием Фано

2)      как и в первом решении, рассматриваем варианты, начиная с самого короткого кода для буквы Г; в нашем случае код Г=1 является началом кодов букв Б и В, поэтому условие Фано не выполняется, такой код не подходит

3)      код Г=11 также является началом другого кода (кода буквы В), поэтому это тоже ошибочный вариант

4)      третий вариант кода, Г=111, не является началом никакого уже известного кода; кроме того, ни один уже имеющийся код не является началом кода 111; таким образом, условие Фано выполняется

5)      поэтому правильный ответ – 3.

 

Возможные проблемы:

·    нужно знать условие Фано

Пример задания:

Черно-белое растровое изображение кодируется построчно, начиная с левого верхнего угла и заканчивая в правом нижнем углу. При кодировании 1 обозначает черный цвет, а 0 – белый.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для компактности результат записали в шестнадцатеричной системе счисления. Выберите правильную запись кода.

1) BD9AA5                2) BDA9B5    3) BDA9D5    4) DB9DAB

Решение:

1)      «вытянем» растровое изображение в цепочку: сначала первая (верхняя) строка, потом – вторая, и т.д.:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 строка

2 строка

3 строка

4 строка

2)      в этой полоске 24 ячейки, черные заполним единицами, а белые – нулями:

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

1 строка

2 строка

3 строка

4 строка

3)      поскольку каждая цифра в шестнадцатеричной системе раскладывается ровно в 4 двоичных цифры, разобьем полоску на тетрады – группы из четырех ячеек (в данном случае все равно, откуда начинать разбивку, поскольку в полоске целое число тетрад – 6):

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

1

0

1

0

0

1

1

1

0

1

0

1

0

1

4)      переводя тетрады в шестнадцатеричную систему, получаем последовательно цифры B (11), D(13), A(10), 9, D(13) и 5, то есть, цепочку BDA9D5

5)      поэтому правильный ответ – 3.

 

Возможные проблемы:

·    нужно уметь быстро переводить тетрады в шестнадцатеричные цифры (в крайнем случае, это можно сделать через десятичную систему)

Пример задания:

Для передачи чисел по каналу с помехами используется код проверки четности. Каждая его цифра записывается в двоичном представлении, с добавлением ведущих нулей до длины 4, и к получившейся последовательности дописывается сумма её элементов по модулю 2 (например, если передаём 23, то получим последовательность 0010100110). Определите, какое число передавалось по каналу в виде 01010100100111100011?

1) 59143                     2) 5971            3) 102153                   4) 10273

Решение:

1)      сначала разберемся, как закодированы числа в примере; очевидно, что используется код равномерной длины; поскольку 2 знака кодируются 10 двоичными разрядами (битами), на каждую цифру отводится 5 бит, то есть

2 → 00101 и 3 → 00110

2)      как следует из условия, четыре первых бита в каждой последовательности – это двоичный код цифры, а пятый бит (бит четности) используется для проверки и рассчитывается как «сумма по модулю два», то есть остаток от деления суммы битов на 2; тогда

2 = 00102, бит четности (0 + 0 + 1 + 0) mod 2 = 1    

3 = 00112, бит четности (0 + 0 + 1 + 1) mod 2 = 0

3)      но бит четности нам совсем не нужен, важно другое: пятый бит в каждой пятерке можно отбросить!

4)      разобъем заданную последовательность на группы по 5 бит в каждой:

01010, 10010, 01111, 00011.

5)      отбросим пятый (последний) бит в каждой группе:

0101, 1001, 0111, 0001.
это и есть двоичные коды передаваемых чисел:

01012 = 5, 10012 = 9, 01112 = 7, 00012 = 1.

6)      таким образом, были переданы числа 5, 9, 7, 1 или число 5971.

7)      Ответ: 2.

Отчет

Отчет должен содержать:

¾      наименование работы;

¾      цель работы;

¾      задание;

¾      последовательность выполнения работы;

¾      ответы на контрольные вопросы;

¾      вывод о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Где применяется кодирование информации?

2. Дать определение понятие декодер?

3. Какие существуют методы декодирования?

 

Критерии оценивания практической работы:

 

5  (отлично) – работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные выводы; работа выполнена по плану с учетом техники безопасности.

4  (хорошо) – работа выполнена правильно с учетом 2-3 несущественных ошибок исправленных самостоятельно по требованию преподавателя.

3  (удовлетворительно) – работа выполнена правильно не менее чем на половину или допущена существенная ошибка.

2  (неудовлетворительно) – допущены две (и более) существенные ошибки в ходе работы, которые студент не может исправить даже по требованию преподавателя.

 


РАЗДЕЛ 4. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

 

 

УСТНЫЙ ОПРОС ПО ТЕМЕ

«СТАНДАРТЫ ШИФРОВАНИЯ ДАННЫХ. КРИПТОГРАФИЯ»

 

Вопросы:

1.      Понятие криптографии,

2.      Использование криптографии на практике

3.      Различные методы криптографии

4.      Свойства шифрования

5.      Методы шифрования

 

Критерии оценки устного ответа:

«5 (отлично)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, литературным языком: ответ самостоятельный. 

«4 (хорошо)»: ответ полный и правильный на основании изученных теорий; материал изложен в определенной логической последовательности, при этом допущены две-три несущественные ошибки, исправленные по требованию преподавателя. 

«3 (удовлетворительно)»: ответ полный, но при этом допущена существенная ошибка, или неполный, несвязный. 

«2 (неудовлетворительно)»: при ответе обнаружено непонимание студентом основного содержания учебного материала или допущены существенные ошибки, которые студент не смог исправить при наводящих вопросах преподавателя.

 

ТЕСТ НА ТЕМУ «КРИПТОГРАФИЯ»

 

  1. Шифрование – это…

А) способ изменения сообщения или другого документа, обеспечивающее искажение его содержимого
Б) совокупность тем или иным способом структурированных данных и комплексом аппаратно-программных средств

В) удобная среда для вычисления конечного пользователя

 

  1. Кодирование – это…

А) преобразование обычного, понятного текста в код<