Практические занятия по УД "Информатика" 1 курс (РСК).
методическая разработка по информатике и икт

Практическое занятие 1

 Тема: Информационные ресурсы общества. Образовательные ИР. Виды информационной деятельности человека с использованием технических средств и ИР

        Теоретическая часть

Информационные ресурсы – это знания, подготовленные для целесообразного социального использования.

ИРО в узком смысле слова – это знания, уже готовые для целесообразного социального использования, то есть отчужденные от носителей и материализованные знания.

ИРО в широком смысле слова включают в себя все отчужденные от носителей и включенные в информационный обмен знания, существующие как в устной, так и в материализованной форме.

Понятие ресурс определяется в словаре русского языка С. И. Ожегова как запас, источник чего-нибудь

Для классификации информационных ресурсов используют следующие их наиболее важные параметры:

• Тематика хранящейся в них информации; 
• Форма собственности – государственная (федеральная, субъекта федерации, муниципальная), общественных организаций, акционерная, частная;
• Доступность информации – открытая, закрытая, конфиденциальная;
• Принадлежность к определенной информационной системе – библиотечной,- архивной, научно-технической;

• Источник информации – официальная информация, публикации в СМИ, статистическая отчетность, результаты социологических исследований;
• Назначение и характер использования информации– массовое региональное, ведомственное; 
• Форма представления информации – текстовая, цифровая, графическая, мультимедийная; 
• Вид носителя информации – бумажный, электронный. 

Под Образовательными информационными ресурсами понимают текстовую, графическую и мультимедийную информацию, а также исполняемые программы (дистрибутивы), то есть электронные ресурсы, созданные специально для использования в процессе обучения на определенной ступени образования и для определенной предметной области.

При работе с образовательными ресурсами появляются такие понятия, как субъект и объект этих ресурсов. Субъекты информационной деятельности классифицируются следующим образом:

• Субъект, создающий объекты (все пользователи образовательной системы - преподаватель, студент);
• Субъект, использующий объекты (все пользователи образовательной системы);
• Субъект, администрирующий объекты, то есть обеспечивающий среду работы с объектами других субъектов (администраторы сети);
• Субъект, контролирующий использование объектов субъектами (инженеры).

        К образовательным электронным ресурсам относят:

• Учебные материалы (электронные учебники, учебные пособия, рефераты, дипломы),
• Учебно-методические материалы (электронные методики, учебные программы),
• Научно-методические (диссертации, кандидатские работы),
• Дополнительные текстовые и иллюстративные материалы (лабораторные работы, лекции),
• Системы тестирования (тесты – электронная проверка знаний),
• Электронные полнотекстовые библиотеки;
• Электронные периодические издания сферы образования;
• Электронные оглавления и аннотации статей периодических изданий сферы образования,
• Электронные архивы выпусков.

Практическое занятие 1

 Тема: Информационные ресурсы общества. Образовательные ИР. Виды информационной деятельности человека с использованием технических средств и ИР

Практическая часть

Выполнить задания:

Задание 1. В тетради заполнить таблицу классификации национальных информационных ресурсов

Задание 2. В тетради создайте таблицу «Применение технических средств и информационных ресурсов в профессиональной деятельности»

Задание 3. Образовательные информационные ресурсы и их содержание

Ход работы:

1. Загрузить  страницу поисковой системы Яндекс
2. Ввести в адресную строку адрес ресурса и в тетради кратко описать содержание этих сайтов

https://www.gosuslugi.ru/     (портал гос.услуг)

https://videouroki.net/ 

http://comp-science.narod.ru/didakt_i.html (дидактические материалы по информатике)

https://www.elibrary.ru/defaultx.asp    (эл. библиотеки)

Сделать вывод по проделанной работе

Практическое занятие 2.

Правовые нормы, относящиеся к информации

Теоретическая часть

Правовые нормы защиты информации

План

1. Правовые нормы, относящиеся к информации.
2. Авторские права
3. Основные правонарушения  в  информационной  сфере.
4. Меры  предупреждения правонарушений  в  информационной  сфере.

1. Правовые нормы, относящиеся к информации

Авторское (как и патентное) право - отрасль гражданского права, регулирующая правоотношения, касающиеся интеллектуальной собственности.

История авторского права

• 1557 год, указ о том, что одна из британских типографских гильдий (Stationers Company) наделяется монополией на книгопечатание и книготорговлю в стране. (Мария Тюдор)

книготорговец, принадлежащий к этой гильдии, купивший книгу у автора и зарегистрировавший ее в специальном реестре, становился полноправным владельцем права на печатание (дословный перевод слова copyright)

• 1710 год, законод. акт, закрепил права на литературное произведение за его автором, правда, лишь на 14 или на 28 лет (после произведение – общественным достоянием).
• В 1886 году 14 странами была подписана Бернская конвенция об охране литературных и художественных произведений.
• В 1952 году была подписана Всемирная (Женевская) конвенция о защите авторских прав.
• Обе эти конвенции были пересмотрены в 1971 году и действуют до сих пор

Российская Федерация

• Система источников авторского права представляет достаточно целостную совокупность законодательных актов, регулирующих авторские отношения, связанные с созданием и использованием произведений науки, литературы и искусства.

Законодательные акты РФ

• В 1973 г Россия присоединяется ко Всемирной (Женевской) конвенции об авторском праве.
• С марта 1995 г. Россия является участницей Бернской конвенции об охране литературных и художественных произведений (в редакции 1971 г.), Всемирной конвенции об авторском праве (в редакции 1971 г.)
• Конституция РФ (1993), ст. 44 которая гарантирует каждому свободу литературного, художественного, научного, технического и других видов творчества, а также охрану законом интеллектуальной собственности;
•  Закон РФ “Об авторском праве и смежных правах” от 09.07.93 г. (С принятием указанного закона в стране создана современная правовая основа для регулирования авторских отношений, учитывающая международные конвенции и соглашения)
• Закон РФ “О правовой охране программ для электронных вычислительных машин и баз данных” от 23.09.92 г., в котором законодательно закреплено положение, что программы для ЭВМ и базы данных относятся к объектам авторского права. В частности, программам для ЭВМ предоставляется правовая охрана как произведениям литературы, а базам данных — как сборникам;
• Уголовный кодекс РФ (уголовная ответственность за нарушение авторских и смежных прав)

Уголовный кодекс РФ

Признаки преступления:

• уничтожение, блокирование, модификация или копирование информации
• нарушение работы компьютера или сети 

Статья 272. Неправомерный доступ к компьютерной информации.

• до 2 лет лишения свободы
• группой лиц – до 5 лет

Статья 273. Создание, использование и распространение вредоносных программ.

• до 3 лет лишения свободы
• с тяжкими последствиями – до 7 лет

Статья 274. Нарушение правил эксплуатации компьютеров и сети.

• до 2 лет лишения свободы
• с тяжкими последствиями – до 4 лет

Законодательные акты РФ:

В 2002 году был принят Закон Об электронно-цифровой подписи, который стал законодательной основой электронного документооборота в России

2. Авторские права

Авторское право на программу возникает автоматически при ее создание. Для оповещения о своих правах разработчик программы может, начиная с первого выпуска в свет программы, использовать знак охраны авторского права, состоящих из 3 элементов.  

Объектами авторского права…

… являются

• программы для компьютеров (включая подготовительные материалы, а также звук, графику и видео, которые получаются с помощью программы)
• базы данных (данные, специально организованные для поиска и обработки с помощью компьютеров)

… не являются

• алгоритмы и языки программирования
• идеи и принципы, лежащие в основе программ, баз данных, интерфейса;
• официальные документы

Авторское право

• автор – физическое лицо (не организация)
• возникает «в силу создания» продукта, не требует формальной регистрации
• обозначение: © Иванов, 2008 (год первого выпуска)
• действует в течение жизни и 70 лет после смерти автора

передается по наследству

Права автора

Личные:

• право авторства (право считаться автором)
• право на имя (свое имя, псевдоним, анонимно)
• право на неприкосновенность (защита программы и ее названия от искажений)

Имущественные: осуществлять или разрешать

• выпуск программы в свет
• копирование в любой форме
• распространение
• изменение (в т.ч. перевод на другой язык)

Авторские права в Интернете

При нелегальном использовании:

• всегда есть косвенная выгода (достижение своих целей);
• ущерб авторам, снижение дохода;
• снижение посещаемости и цитируемости сайтов ⇒ снижение дохода.

Правила:

• при использовании материалов в учебных работах ссылаться на источник;
• для публикации в Интернете текста или фотографии получить разрешение автора или издателя.

3. Основные правонарушения  в  информационной  сфере

Основные правонарушения:

• пиратское копирование и распространение;
• Несанкционированный доступ;
•  Изменение или уничтожение информации (негативные последствия в медицине, оборонной, атомной промышленности);
• Распространение вирусных программ;
•  Компьютерное мошенничество (похищение и использование паролей, похищение банковских реквизитов)

Классификация компьютерных преступлений
компьютерные преступления

• Преступления, связанные с вмешательством в работу ПК
• Преступления, использующие ПК в качестве «средства» достижения цели

4. Меры  предупреждения правонарушений  в  информационной  сфере

К мерам относятся

• Охрана вычислительного центра;
• тщательный подбор персонала;
• исключение случаев ведения особо важных работ только одним человеком;
• Наличие плана восстановления работоспособности центра после выхода его из строя;
• организация обслуживания вычислительного центра посторонней организацией или людьми;
• универсальность средств защиты от всех пользователей;
• возложение ответственности на лиц, которые должны обеспечить безопасность центра;
• выбор места расположения центра и т.п.

Разработка норм, устанавливающих ответственность за компьютерные преступления, защиту авторских прав программистов, совершенствование уголовного и гражданского законодательства, а также судопроизводства.

Методы защиты информации

1. криптографическое закрытие информации
2. шифрование
3. аппаратные методы защиты
4. программное методы защиты
5. резервное копирование
6. физические меры защиты
7. организационные меры

1. Криптографическое закрытие информации

• выбор рациональных систем шифрования для надёжного закрытия информации
• обоснование путей реализации систем шифрования в автоматизированных системах
• разработка правил использования криптографических методов защиты в процессе функционирования автоматизированных систем
• оценка эффективности криптографической защиты

2. Шифрование

• Шифрование заменой (иногда употребляется термин «подстановка») заключается в том, что символы шифруемого текста заменяются символами другого или того же алфавита в соответствии с заранее обусловленной схемой замены.

3. Аппаратные  методы защиты

• специальные регистры для хранения реквизитов защиты: паролей, идентифицирующих кодов, грифов или уровней секретности
• генераторы кодов, предназначенные для автоматического генерирования идентифицирующего кода устройства
• устройства измерения индивидуальных характеристик человека (голоса, отпечатков) с целью его идентификации    
• специальные биты секретности, значение которых определяет уровень секретности информации, хранимой в ЗУ, которой принадлежат данные биты;
• схемы прерывания передачи информации в линии связи с целью периодической проверки адреса выдачи данных.

4. Программное методы защиты

• идентификация технических средств (терминалов, устройств группового управления вводом-выводом, ЭВМ, носителей информации), задач и пользователей
• определение прав технических средств (дни и время работы, разрешенная к использованию задачи) и пользователей
• контроль работы технических средств и пользователей
• регистрация работы технических средств и пользователей при обработки информации ограниченного использования
• уничтожение информации в ЗУ после использования
• сигнализации при несанкционированных действиях
• вспомогательные программы различного значения: контроля работы механизма защиты, проставление грифа секретности на выдаваемых документах.

5. Резервное    копирование

• Заключается в хранение копии программ в носителе: стримере, гибких носителей оптических дисках, жестких дисках.
•  Проводится для сохранения программ от повреждений ( как умышленных, так и случайных), и для хранения редко используемых файлов.

6. Физические меры защиты

• физическая изоляция сооружений, в которых устанавливается аппаратура автоматизированной системы, от других сооружений

• ограждение территории вычислительных центров заборами на таких расстояниях, которые достаточно для исключения эффективной регистрации электромагнитных излучений, и организации систематического контроля этих территорий
• организация контрольно-пропускных пунктов у входов в помещения вычислительных центров или оборудованных входных дверей специальными замками, позволяющими регулировать доступ в помещения
• организация системы охранной сигнализации.

7. Организационные меры

• мероприятия, осуществляемые при проектирование, строительстве и оборудовании вычислительных центров (ВЦ)
• мероприятия, осуществляемые при подборе и подготовки персонала ВЦ (проверка принимаемых на работу, создание условий при которых персонал не хотел бы лишиться работы, ознакомление с мерами ответственности за нарушение правил защиты)  

• организация надежного пропускного режима
• организация хранения и использования документов и носителей: определение правил выдачи, ведение журналов выдачи и использования
• контроль внесения изменений в математическое и программное обеспечение
• организация подготовки и контроля работы пользователей.

Причины защиты информации

• Резкое ув. объемов информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой с помощью ЭВМ и других средств автоматизации.
• Сосредоточение в единых базах данных информации различного назначения и различных принадлежностей.
• Резкое расширение круга пользователей, имеющих непосредственный доступ к ресурсам вычислительной системы и находящимся в ней данных.

• Усложнение режимов функционирования технических средств вычислительных систем: широкое внедрение многопрограммного режима, а также режимов разделения времени и реального мира.
• Автоматизация межмашинного обмена информацией, в том числе и на больших расстояниях.

Практическое занятие 2.

Правовые нормы, относящиеся к информации

Практическая часть

Задание 1. Заполнить таблицу «Основные правонарушения  в  информационной  сфере»

 в тетради

Задание 2. Заполнить таблицу «Меры  предупреждения правонарушений  в  информационной  сфере» в тетради

Задание 3. Заполнить таблицу «Методы защиты информации»  в тетради

Задание 4. Ответить на вопрос письменно

Какая антивирусная программа установлена в лаборатории Информатики и ИКТ. Охарактеризуйте ее.

Ответить на вопросы устно

1. Что такое Авторское (как и патентное) право?
2. Какова история авторского права?
3. Назовите Законодательные акты РФ
4. Что является Объектами авторского права
5. Назовите права автора: личные и имущественные
6. Какие правила пользования информацией в интернете?

Сделать вывод по проделанной работе

Практическое занятие 3.

Лицензионные и свободно распространяемые программные продукты

Теоретическая часть

Программное обеспечение  (англ. software) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей. Неотъемлемой частью компьютера является программное обеспечение, ведь компьютер работает по программе и с программами. Сам компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Классификация программ по их правовому статусу

• Свободно распространяемые
• лицензионные
• Условно бесплатные

Лицензия на программное обеспечение - это правовой инструмент, определяющий использование и распространение программного обеспечения, защищённого авторским правом

Использование программного обеспечения (ПО) является законным только тогда, когда на это есть согласие владельца авторских прав. Основой правовых отношений между пользователем и собственником ПО является ЛИЦЕНЗИЯ. 

Лицензия на ПО

• Копии программ, используемые в соответствии с условиями лицензионного договора, называют ЛИЦЕНЗИОННЫМИ .
• Копии, используемые без соответствующего лицензионного договора или с нарушением его условий, называют КОНТРАФАКТНЫМИ или, в просторечии, ПИРАТСКИМИ.

Лицензионные программы

В соответствии с лицензионным соглашением разработчики программы гарантируют её нормальное функционирование в определенной операционной системе и несут за это ответственность. Разработчики обычно продают в коробочных дистрибутивах. В коробочке находятся CD-диски, с которых производится установка программы на компьютеры пользователей, и руководство пользователей по работе с программой.

Платные программы эта группа содержит следующие виды лицензий:

• Commercialcc, payware — это программа, которая защищена законом об авторском праве и распространяется только за деньги. Здесь все просто — сначала купи, а потом пользуйся. Пользоваться такой программой без предварительной оплаты нельзя!
• Abandonware - так называемые внерыночные программы. Как правило, это бывшие коммерческие программы, которые больше не распространяются автором. Могут распространяться правообладателем бесплатно, но с жестким запретом продаж.
• Orphanware — разновидность Abandonware, но когда автор неизвестен или его невозможно найти.
• Spyware — программы-шпионы. Без разрешения пользователя собирают информацию о компьютере и его действиях. Могут маскироваться под Adware. Для борьбы с такими программами используют специальные программы, антивирусы и брандмауэры.
• Betaware — предварительная версия коммерческой или некоммерческой программы (бета-версия), выпущенная для тестирования. Может ограничиваться периодом тестирования.

Условно бесплатные программы

В русском языке этот термин интерпретируется как «условно-бесплатное программное обеспечение» или trial .

Основной принцип Shareware — « попробуй, прежде чем купить ».

Программа, распространяемая как shareware, предоставляется пользователям бесплатно. В течение определённого срока он может пользоваться программой, тестировать её, осваивать её возможности.

По истечению этого срока пользователь обязан купить программу, заплатив автору определённую сумму или прекратить её использование и удалить со своего компьютера.

Виды лицензий условно бесплатных программ:

• Shareware (или «шаровары») — программа из серии «попробуй, прежде чем купить». Такую программу можно использовать бесплатно, но только с некоторыми ограничениями. Ограничения могут быть по времени использования (например, только 30 дней или только 10 запусков программы) или по функционалу (не все возможности программы доступны).
• Nagware – модель лицензирования компьютерных программ, использующая навязчивое напоминание о необходимости регистрации программы за определенную плату.
• Trial, trialware — вид лицензии, схожий с предыдущим, но без ограничений функционала. Ограничение только по времени использования или по количеству запусков программы.
• Demo, demoware — демонстрационная версия коммерческого ПО. Смысл такой программы в демонстрации возможностей и интерфейса. Функционал обычно сильно ограничен, поэтому часто такую программу невозможно попробовать в работе. Демоверсией может быть даже обычный видеоролик.

Свободно распространяемые программы

Это программное обеспечение с открытым кодом, которое пользователь может легально запускать , модифицировать и распространять с небольшими ограничениями или вовсе без таковых.

• Новые недоработанные (бета) версии программных продуктов
• Программные продукты, являющиеся частью принципиально новых технологий
• Дополнения к ранее выпущенным программам,  исправляющие найденные ошибки или расширяющие возможности
• Драйверы к новым или улучшенные драйверы к уже существующим устройствам

Виды лицензий бесплатных программ:

• Freeware — полностью бесплатная программа без ограничений по функциональности и времени использования. Платить за нее не надо, если мы просто пользуемся программой в личных целях (в домашних условиях).Если же программа используется в коммерческих целях (например, на предприятии), то чаще всего за нее потребуется заплатить. Кроме того, могут накладываться ограничения на распространение программы (автор запрещает распространение программы).
• OpenSource — бесплатная программа с открытым исходным текстом (кодом программы). Такую программу можно не только использовать, но и вносить в нее изменения (изменять код), тем самым улучшая ее или переписывая «под себя». Авторские права при этом сохраняются. Могут накладываться ограничения на использование в коммерческих целях и на распространение (например, изменения могут распространяться только в виде дополнений к исходному коду).

• GNU GPL (GNU GeneralPublicLicense) — универсальная общественная лицензия. Пользователю позволено практически все: использовать, изучать работу программы, изменять ее код, распространять саму программу и исходный код.
• Adware — бесплатная программа без ограничений функционала, но с принудительным показом рекламы внутри самой программы. Деньги автор программы получает от рекламодателя. Зачастую рекламу можно отключить, заплатив определенную сумму разработчику. В большинстве случаев такая программа во время работы скачивает рекламные модули (баннеры) с сайта производителя, что может оказаться небезопасным для пользователя, так как во время такого скачивания в компьютер может попасть вредоносный код. Антивирусы часто реагируют на этот механизм как на «троянского коня».
• Donateware, donationware — бесплатная программа без ограничений функционала. Если такая программа понравилась пользователю, то он (при желании) может сделать пожертвование ее разработчику (и об этом сказано в лицензионном соглашении).

Общие требования ко всем группам программного обеспечения

• Лицензионная чистота (применение программного обеспечения допустимо только в рамках лицензионного соглашения).
• Возможность консультации и других форм сопровождения.
• Соответствие характеристикам, комплектации, классу и типу компьютеров, а также архитектуре применяемой вычислительной техники.

• Надежность и работоспособность в любом из предусмотренных режимов работы, как минимум, в русскоязычной среде.

• Наличие интерфейса, поддерживающего работу с использованием русского языка. Для системного и инструментального программного обеспечения допустимо наличие интерфейса на английском языке.
• Наличие документации, необходимой для практического применения и освоения программного обеспечения, на русском языке.
• Возможность использования шрифтов, поддерживающих работу с кириллицей.
• Наличие спецификации, оговаривающей все требования к аппаратным и программным средствам, необходимым для функционирования данного программного обеспечения.

Преимущества лицензионного и недостатки нелицензионного программного обеспечения

Лицензионное ПО имеет ряд преимуществ

• Техническая поддержка производителя программного обеспечения
• Обновление программ
• Законность и престиж
• В ногу с техническим прогрессом
• Профессиональные предпродажные консультации
• Повышение функциональности

Приобретая нелицензионное программное обеспечение вы очень рискуете

• Административная ответственность за нарушение авторских прав
• Уголовная ответственность за нарушение авторских прав

При использовании нелицензионного, то есть измененной пиратами версии, программного продукта, могут возникнуть ряд проблем:

• Некорректная работа программы. Взломанная программа– это изменённая программа, после изменений не прошедшая цикл тестирования.
• Нестабильная работа компьютера в целом.

• Проблемы с подключением периферии (неполный набор драйверов устройств)
• Отсутствие файла справки, документации, руководства.
• Невозможность установки обновлений.
• Отсутствие технической поддержки продукта со стороны разработчика.
• Опасность заражения компьютерными вирусами или другими вредоносными программами.

Организация обновления программного обеспечения через Интернет

Обновления представляют собой дополнения к программному обеспечению, предназначенные для:

• устранения неполадок в системе безопасности;
• обеспечения совместимости со вновь появившимися на рынке комплектующими компьютеров;
• оптимизации программного кода;
• повышения производительности всей системы.

Все обновления подразделяются на:

• Важные обновления обеспечивают существенные преимущества в безопасности, конфиденциальности и надежности. Их следует устанавливать сразу же, как только они становятся доступны. Их можно устанавливать автоматически.
• Рекомендуемые обновления могут устранять менее существенные проблемы или делать использование компьютера более удобным. Хотя эти обновления не предназначены для устранения существенных недостатков в работе компьютера их установка может привести к заметным улучшениям. Их можно устанавливать автоматически.

К необязательным обновлениям относятся обновления, драйверы или новое программное обеспечение, делающее использование компьютера более удобным. Их можно устанавливать только вручную.

К остальным обновлениям можно отнести все обновления, которые не входят в состав важных, рекомендуемых или необязательных обновлений.

Для обновления программного обеспечения через Интернет рекомендуется включить автоматическое обновление

Автоматическое обновление обеспечивает установку первоочередных обновлений, которые включают в себя обновления безопасности и другие важные обновления, помогающие защитить компьютер. Также рекомендуется регулярно посещать веб-узел для получения необязательных обновлений, которые помогут улучшить производительность компьютера.

Практическое занятие 3.

Лицензионные и свободно распространяемые программные продукты

Практическая часть

Задание 1. Заполнить таблицу в тетради

Задание 2. Заполнить таблицу в тетради

Задание 3. Ответить на вопросы:

1.Что такое программное обеспечение?

2. Назовите Классификацию программ по их правовому статусу?

3. Что представляет собой Лицензия на программное обеспечение?

4. Что такое лицензионное ПО?

5. Назвать виды лицензий платных программ?

6. Назвать Виды лицензий условно бесплатных программ

7. Что представляют собой Свободно распространяемые программы

8. Назвать виды лицензий бесплатных программ

9. Что представляет собой обновление ПО

Сделать вывод по проделанной работе

Практическое занятие 4.

Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации

Цель: изучить Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видеоинформации

Теоретическая часть

Кодирование и декодирование

Для обмена информацией с другими людьми человек использует естественные языки. Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки для профессионального применения их в какой-либо сфере. Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием. 

Код — набор символов (условных обозначений) для представления информации.

Код — система условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения информации(со общения). 

Кодирование — процесс представления информации (сообщения) в виде кода.

Все множество символов, используемых для кодирования, называется алфавитом кодирования. Например, в памяти компьютера любая информация кодируется с помощью двоичного алфавита, содержащего всего два символа: 0 и   1. 

Способы кодирования информации

Для кодирования одной и той же информации могут быть использованы разные способы; их выбор зависит от ряда обстоятельств: цели кодирования, условий, имеющихся средств.

Если надо записать текст в темпе речи — используем стенографию; если надо передать текст за границу — используем английский алфавит; если надо представить текст в виде, понятном для грамотного русского человека, — записываем его по правилам грамматики русского языка.

«Добрый день, Дима!»

«Dobryi den, Dima»

Представление (кодирование) чисел

Двоичное кодирование в компьютере

Почему двоичное кодирование

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

0 – отсутствие электрического сигнала;

1 – наличие электрического сигнала.

Способы кодирования и декодирования информации в компьютере, в первую очередь, зависит от вида информации, а именно, что должно кодироваться: числа, текст, графические изображения или звук.

Система счисления

Для записи информации о количестве объектов используются числа. Числа записываются с помощью набора специальных символов. 

Система счисления — способ записи чисел с помощью набора специальных знаков, называемых цифрами.

Виды систем счисления

СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ

ПОЗИЦИОННЫЕ

В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от её положения в числе (позиции).

2011

НЕПОЗИЦИОННЫЕ

В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от положения в числе.

XXI

Непозиционные системы счисления

Каноническим примером фактически непозиционной системы счисления является римская, в которой в качестве цифр используются латинские буквы:

 I обозначает 1, V - 5, X - 10, L - 50, C - 100, D - 500, M -1000.

Натуральные числа записываются при помощи повторения этих цифр.

Например, II = 1 + 1 = 2, здесь символ I обозначает 1 независимо от места в числе.

Для правильной записи больших чисел римскими цифрами необходимо сначала записать число тысяч, затем сотен, затем десятков и, наконец, единиц.

Алфавитные системы счисления.

Более совершенными непозиционными системами счисления были алфавитные системы. К числу таких систем счисления относились греческая, славянская, финикийская и другие. В них числа от 1 до 9, целые количества десятков (от 10 до 90) и целые количества сотен (от 100 до 900) обозначались буквами алфавита.

Позиционные системы счисления

В позиционных системах счисления величина, обозначаемая цифрой в записи числа, зависит от её положения в числе (позиции).

Количество используемых цифр называется основанием системы счисления.

Например, 11 – это одиннадцать, а не два: 1 + 1 = 2 (сравните с римской системой счисления). Здесь символ 1 имеет различное значение в зависимости от позиции в числе.

Первые позиционные системы счисления

Самой первой такой системой, когда счетным "прибором" служили пальцы рук, была пятеричная.

Некоторые племена на филиппинских островах используют ее и в наши дни, а в цивилизованных странах ее реликт, как считают специалисты, сохранился только в виде школьной пятибалльной шкалы оценок.

В настоящее время наиболее распространены десятичная, двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Двоичная, восьмеричная (в настоящее время вытесняется шестнадцатеричной) и шестнадцатеричная система часто используется в областях, связанных с цифровыми устройствами, программировании и вообще компьютерной документации.

Современные компьютерные системы оперируют информацией представленной в цифровой форме.

Десятичная система счисления

Десятичная система счисления — позиционная система счисления по основанию 10.

Предполагается, что основание 10 связано с количеством пальцев рук у человека.

Наиболее распространённая система счисления в мире.

Для записи чисел используются символы 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, называемые арабскими цифрами.

Двоичная система счисления

Двоичная система счисления — позиционная система счисления с основанием 2.

Используются цифры 0 и 1.

Двоичная система используется в цифровых устройствах, поскольку является наиболее простой и удовлетворяет  требованиям:

Чем меньше значений существует в системе, тем проще изготовить отдельные элементы.

Чем меньше количество состояний у элемента, тем выше помехоустойчивость и тем быстрее он может работать.

Простота создания таблиц сложения и умножения — основных действий над числами

Алфавит десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной систем счисления

Соответствие десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной систем счисления

Количество используемых цифр называется основанием системы счисления.

При одновременной работе с несколькими системами счисления для их различения основание системы обычно указывается в виде нижнего индекса, который записывается в десятичной системе:

12310 — это число 123 в десятичной системе счисления;

110112 — то же число, но в двоичной системе.

Двоичное число 1111011 можно расписать в виде: 110112 = 1*24 + 1*23 + 0*22 + 1*21 + 1*20.

Перевод чисел из одной системы счисления в другую

Перевод из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием p осуществляется последовательным делением десятичного числа и его десятичных частных на p, а затем выписыванием последнего частного и остатков в обратном порядке.

Переведем десятичное число 9910 в двоичную систем счисления (основание системы счисления p=2). В итоге получили 10000112=9910 

Числа в компьютере

Числа в компьютере хранятся и обрабатываются в двоичной системе счисления. Последовательность нулей и единиц называют двоичным кодом.

Специфической особенности представления чисел в памяти компьютера рассмотрим на других уроках по теме «системы счисления».

Кодирование текстовой информации

В традиционных кодировках для кодирования одного символа    используется 8 бит. Легко подсчитать по формуле 2.3, что такой 8-разрядный код позволяет закодировать 256 различных символов.

        Присвоение символу определенного числового кода – это вопрос соглашения. В качестве международного стандарта принята кодовая таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange), кодирующая первую половину символов с числовыми кодами от 0 до 127 (коды от 0 до 32 отведены не символам, а функциональным клавишам).

        Национальные стандарты  кодировочных таблиц включают международную часть кодовой таблицы без изменений, а во второй половине содержат коды национальных алфавитов, символы псевдографики и некоторые математические знаки. К сожалению, в настоящее время существуют пять различных кодировок кириллицы (КОИ8-Р, Windows.MS-DOS, Macintosh и ISO), что вызывает дополнительные трудности при работе с русскоязычными документами.

        Для преобразования русскоязычных текстовых документов из одной кодировки в другую используются специальные программы-конверторы.  Одной из таких программ является текстовый редактор Hieroglyph, который позволяет осуществлять перевод набранного текста из одной кодировки в другую и даже использовать различные кодировки в одном тексте.

Двоичное кодирование графической информации

Аналоговая и дискретная форма представления информации

Человек способен воспринимать и хранить информацию в форме образов (зрительных, звуковых, осязательных, вкусовых и обонятельных). Зрительные образы могут быть сохранены в виде изображений (рисунков, фотографий и так далее), а звуковые — зафиксированы на пластинках, магнитных лентах, лазерных дисках и так далее.

Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно. При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

Аналоговая и дискретная форма представления информации

Приведем пример аналогового и дискретного представления информации.

Положение тела на наклонной плоскости и на лестнице задается значениями координат X и У.

При движении тела по наклонной плоскости его координаты могут принимать бесконечное множество непрерывно изменяющихся значений из определенного диапазона, а при движении по лестнице — только определенный набор значений, причем меняющихся скачкообразно.

Дискретизация

Примером аналогового представления графической информации может служить, например, живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета. Примером аналогового хранения звуковой информации является виниловая пластинка (звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно), а дискретного — аудиокомпакт-диск (звуковая дорожка которого содержит участки с различной отражающей способностью).

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения и непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, то есть присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода. 

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

Виды компьютерных изображений

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами – как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображений используется свой способ кодирования

        Кодирование растровых изображений

        Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Пиксель - минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.

В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация.

Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваивается значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее).

Качество изображения зависит от количества точек (чем меньше размер точки и, соответственно, больше их количество, тем лучше качество) и количества используемых цветов (чем больше цветов, тем качественнее кодируется изображение).

        Цветовые модели

Для представления цвета в виде числового кода используются две обратных друг другу цветовые модели: RGB или CMYK.

Модель RGB используется в телевизорах, мониторах, проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах… Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue).

Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при формировании изображений, предназначенных для печати на бумаге.

Цветовая модель RGB

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.

Если кодировать цвет одной точки изображения тремя битами (по одному биту на каждый цвет RGB), то мы получим все восемь различных цветов

True Color

На практике же, для сохранения информации о цвете каждой точки цветного изображения в модели RGB обычно отводится 3 байта (т.е. 24 бита) - по 1 байту (т.е. по 8 бит) под значение цвета каждой составляющей.

Таким образом, каждая RGB-составляющая может принимать значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 28=256 значений), а каждая точка изображения, при такой системе кодирования может быть окрашена в один из 16 777 216 цветов.

Такой набор цветов принято называть True Color (правдивые цвета), потому что человеческий глаз все равно не в состоянии различить большего разнообразия.

Кодирование векторных изображений

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каждый примитив описывается математическими формулами. Кодирование зависти от прикладной среды.

Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем.

Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.

        Графические форматы файлов

        Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Наиболее популярные растровые форматы:

BMP

GIF

JPEG

TIFF

PNG

Bit MaP image (BMP) — универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.

Tagged Image File Format (TIFF) — формат растровых графических файлов, поддерживается всеми основными графическими редакторами и компьютерными платформами. Включает в себя алгоритм сжатия без потерь информации. Используется для обмена документами между различными программами. Рекомендуется для использования при работе с издательскими системами.

Graphics Interchange Format (GIF) — формат растровых графических файлов, поддерживается приложениями для различных операционных систем. Включает алгоритм сжатия без потерь информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Рекомендуется для хранения изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и так далее) и рисунков (типа аппликации) с ограниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Portable Network Graphic (PNG) — формат растровых графических файлов, аналогичный формату GIF. Рекомендуется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Joint Photographic Expert Group (JPEG) — формат растровых графических файлов, который реализует эффективный алгоритм сжатия (метод JPEG) для отсканированных фотографий и иллюстраций. Алгоритм сжатия позволяет уменьшить объем файла в десятки раз, однако приводит к необратимой потере части информации. Поддерживается приложениями для различных операционных систем. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Двоичное кодирование звука. Представление видеоинформации

Кодирование звука

Использование компьютера для обработки звука началось позднее, нежели чисел, текстов и графики.

Звук – волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон.

Звуковые сигналы в окружающем нас мире необычайно разнообразны. Сложные непрерывные сигналы можно с достаточной точностью представлять в виде суммы некоторого числа простейших синусоидальных колебаний. Причем каждое слагаемое, то есть каждая синусоида, может быть точно задана некоторым набором числовых параметров – амплитуды, фазы и частоты, которые можно рассматривать как код звука в некоторый момент времени.

Временная дискретизация звука

В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

Таким образом непрерывная зависимость амплитуды сигнала от времени заменяется на дискретную последовательность уровней громкости.

Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.

Частота дискретизации – количество измерений уровня сигнала в единицу времени.

Количество уровней громкости определяет глубину кодирования. Современные звуковые карты обеспечивают 16-битную глубину кодирования звука. При этом количество уровней громкости равно N = 2I = 216 = 65536.

Представление видеоинформации

В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей такой работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов. Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы.

Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.

Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда.

Но это только на первый взгляд, поскольку при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой.

Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком

Существует множество различных форматов представления видеоданных.

В среде Windows, например, уже более 10 лет применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео).

Более универсальным является мультимедийный формат Quick Time, первоначально возникший на компьютерах Apple.

Все большее распространение в последнее время получают системы сжатия видеоизображений, допускающие некоторые незаметные для глаза искажения изображения с целью повышения степени сжатия. Наиболее известным стандартом подобного класса служит MPEG (Motion Picture Expert Group). Методы, применяемые в MPEG, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику.

Мультимедиа

Мультимедиа (multimedia, от англ. multi - много и media - носитель, среда) - совокупность компьютерных технологий, одновременно использующих несколько информационных сред: текст, графику, видео, фотографию, анимацию, звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение.

Под словом «мультимедиа» понимают воздействие на пользователя по нескольким информационным каналам одновременно. Можно еще сказать так: мультимедиа – это объединение изображения на экране компьютера (в том числе и графической анимации и видеокадров) с текстом и звуковым сопровождением.

Наибольшее распространение системы мультимедиа получили в области обучения, рекламы, развлечений.

Практическая часть

Задание 1. Информационное сообщение объемом 1,5 Кбайт содержит 3072 символа. Сколько символов содержит алфавит, при помощи которого  было записано это сообщение.

Задание 2 (19). Алфавит племени Мульти состоит из 8 букв. Какое количество информации несет одна буква этого алфавита.

Задание 3 (29). Сколько килобайт составляет сообщение, содержащее 12888 битов

Задание 4. Перевести числа из десятиной системы счисления в восьмеричную с.с. и обратно: 856, 664, 5012, 6435.

Задание 5. Перевести десятичную дробь в шестнадцатеричную систему счисления:  315,1875

Практическое занятие 5

Тема: Основные информационные процессы и их реализация с помощью компьютеров: обработка, хранение, поиск и передача информации

Цель: сформировать представление об информационных процессах: рассмотреть примеры информационных процессов в обществе, природе, технических устройствах

Оборудование: ПК, презентация, раздаточный материал

Ход работы

Теоретическая часть

Процессы, связанные с поиском, хранением, передачей, обработкой и использованием информации, называются информационными процессами. 

Теперь остановимся на основных информационных процессах.

Поиск информации

- это извлечение хранимой информации. 

Методы поиска информации:

∙ непосредственное наблюдение; 

∙ общение со специалистами по интересующему вас вопросу;

∙ чтение соответствующей литературы;

∙ просмотр видео, телепрограмм;

∙ прослушивание радиопередач, аудиокассет;

∙ работа в библиотеках и архивах;

∙ запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных данных;

∙ другие методы.

Сбор информации

 - это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем - аппаратно. Сбор информации не является самоцелью. Чтобы полученная информация могла использоваться, причем многократно, необходимо ее хранить.

Хранение информации

- это способ распространения информации в пространстве и времени. Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина- музей, фотография- альбом). 
ЭВМ предназначен для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.

Информационная система

• - это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска и размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур- главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.
• Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только ее владелец, информационной системой не является. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря ему поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляет собой стандартные, формализованные процедуры.

Передача

В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает.

Между источником и приемником информации действует канал передачи информации -канал связи. 

Канал связи - совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.

Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.

Обработка

Обработка информации - преобразование информации из одного вида в другой, осуществляемое по строгим формальным правилам.

Компьютерная грамотность предполагает:

• знание назначения и пользовательских характеристик основных устройств компьютера;

• знание основных видов программного обеспечения и типов пользовательских интерфейсов;
• умение производить поиск, хранение, обработку текстовой, графической, числовой информации с помощью соответствующего программного обеспечения.

Защита

Защитой информации называется предотвращение: 

• доступа к информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения (несанкционированный, нелегальный доступ);
• непредумышленного или недозволенного использования, изменения или разрушения информации.
• Под защитой информации, в более широком смысле, понимают комплекс организационных, правовых и технических мер по предотвращению угроз информационной безопасности и устранению их последствий.

Тема: Основные информационные процессы и их реализация с помощью компьютеров: обработка, хранение, поиск и передача информации

Практическая часть

Задание 1. Составить в рабочей тетради  таблицу с примерами информационных процессов. Пояснить свои примеры

Задание 2. Заполнить таблицу в тетради

Вывод:

Задание 2. Заполнить таблицу в тетради