39246 (762040), страница 16
Текст из файла (страница 16)
В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Такие способы бывают самые разные, иногда простые, иногда – очень сложные. Например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.
Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.
Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально – возможной, а достоверность принятой информации – максимальной.
В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передачи. Все сообщение разбивается на порции – блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма, которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная суммы не совпадут.
При обсуждении темы об изменении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог – процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность этого процесса характеризуется расходом воды, т. е. количеством литров или кубометров, перекачиваемых за единицу времени. В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. А если информацию непосредственно принимает человек, то его органы чувств – внутренние информационные каналы человека. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемый в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.
Еще одно понятие – пропускная способность информационных каналов – может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому техническими условиями использования водопровода всегда определяется предельное давления и как результат – предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогический предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи. Причины этому носят так же физический характер.
III.Способы введения тем раздела «информация» на уроках информатики в школе.
3.1. Уроки информатики по темам раздела «информация».
Конспект урока по Информатике в 10-ом классе.
Тема: Предыстория информации.
Цели:
В любой деятельности человек всегда придумывал и создавал самые разнообразные средства, приспособления, орудия труда. Все это облегчало труд, делало его производительней, расширяло возможности людей. Известно, что история материального производства и мировой науки тесно связано с историей развития орудий труда.
Первые вспомогательные средства для работы с информацией появились много позже первых орудий материального труда. Историки утверждают, что расстояние во времени между появлением первых инструментов для физического труда ( топор, ловушка для охоты) и инструментов для регистрации информационных образов (на камне, кости) составляет около миллиона лет!
Следовательно, почти 99% времени существования человека на Земле труд носил только материальный характер.
Уже говорилось о том, что информационную деятельность человека можно разделить на три составляющие: хранение, передачу и обработку. Долгое время средства информационного труда развивались отдельно по этим трем направлениям.
Хранение информации.
История хранения информации в письменной форме уходит в глубь веков. До наших дней в некоторых местах сохранились наскальные письмена древнего человека, выполненные 25 – 20 тыс. лет назад; лунный календарь, выгравированный на кости 20 тыс. лет назад. Для письма также использовались дерево, глина. Многие века письменные документы составлялись на пергаментных свитках. Это было «очень дорогим удовольствием». Пергамент делался из кожи животных. Ее растягивали, чтобы получить тонкие листы. Когда на востоке научились ткать шелк, его стали использовать не только для одежды, но и для письма.
Во втором веке нашей эры в Китае изобрели бумагу. Однако до Европы она дошла в 11 веке. Вплоть до 15 века письма, документы, книги писались в ручную. В качестве инструмента для письма использовались кисточки, перья птиц, позже – металлические перья; изобретались краски, чернила. Книг было очень мало, они считались предметами роскоши.
В середине 15 века немецкий типограф Иоганн Гуттенберг изобрел первый печатный станок. С этого времени началось книгопечатание. На Руси книгопечатанье основал Иван Федоров в середине 16 века. Книг стало значительно больше, быстро росло число грамотных людей.
До сегодняшнего дня лист бумаги остается основным носителем информации. Но у него появились серьезные «конкуренты».
В 19 веке была изобретена фотография. Носителями видеоинформации стали фотопленка и фотобумага.
В 1895 году французы братья Люмьер продемонстрировали в Париже первый в мире кинофильм, используя аппарат собственного изобретения. Этот год считается годом рождения кино.
В нашем веке был изобретен магнитофон. Магнитная запись позволяет сохранять звук и, в частности, информацию, содержащуюся в человеческой речи. И совсем недавно на магнитную ленту научились записывать не только звук, но и изображение: появился видеомагнитофон.
Передача информации.
Первоначально люди пользовались лишь средствами ближней связи: речь, слух, зрение. Развитие письменности породило первые средства дальней связи – почту.
Для быстрой передачи каких то важных сведений часто использовались очень оригинальные идеи. Известно, например, применение на Кавказе костровой связи. Два костровых сигнальщика находились на расстоянии прямой видимости на возвышенных местах или башнях. Когда приближалась опасность (нападали враги), сигнальщики, зажигая цепочку костров, предупреждали об этом население. В 18 веке возник семафорный телеграф, это тоже световая связь, но технически более совершенная.
Очень богатым на открытия в области связи был 19 век. В этом веке люди овладели электричеством, которое породило множество изобретении. Сначала П.Л. Шеллинг в России в 1832 году изобрел электрический телеграф. А в 1837 году американец С. Морзе создал электромагнитный телеграфный аппарат и придумал специальный телеграфный код – азбуку, которая носит его имя.
В 1876 году американец А. Белл изобрел телефон. И наконец, в 1895 году русский изобретатель А.С. Попов открыл эпоху радиосвязи.
Самым замечательным изобретением 20 века в области связи можно назвать телевидение. Освоение космоса привело к созданию спутниковой связи.
Обработка информации.
Теперь познакомимся со средствами обработки информации. Важнейшим видом такой обработки являются вычисления. Появление и развитие счетных инструментов стимулировали развитие земледелия, торговли, мореплавания, астрономии и многих других областей практической и научной деятельности людей.
Не трудно догадаться, что первым счетным средством для человека были его пальцы. Этот инструмент всегда «под рукой»! Кто из вас им не пользовался?
Вот как описывает пальцевой счет туземцев Новой Гвинеи знаменитый русский путешественник Н.Н. Миклухо–Маклай: «… папуас загибает один за другим пальцы руки, причем издает определенный звук, например «бе, бе, бе» … Досчитав до пяти, он говорит «ибон – бе» (рука). Затем он загибает пальцы другой руки, снова повторяет «бе, бе»..., пока не дойдет до «ибон али» (две руки). Затем он идет дальше, приговаривая «бе, бе».., пока не дойдет до «самба – бе» и «самба – али» (одна нога, две ноги). Если нужно считать дальше, папуас пользует пальцами рук и ног кого – нибудь другого».
В пятом веке до нашей эры в Греции и Египте получил распространение абак. Абак – это греческое слово, которое переводится как счетная доска. Вычисления на абаке производились перемещением камешков по желобам на мраморной доске.
Подобные счетные инструменты распространялись и развивались по всему миру. Например, китайский вариант абака назывался суан – пан. «Потомком» абака можно назвать и русские счеты. В Росси они появились на рубеже 16 – 17 веков. И до сих пор в нашей стране счеты можно увидеть не только в музеях.
В начале 17 века шотландский математик Джон Непер ввел понятие логарифма, опубликовал таблицы логарифмов, затем в течение двух веков развивались вычислительные инструменты, основанные на использовании этой математической функции. Логарифмы позволяют свести трудоемкие арифметические операции – умножение и деление, к более простым – сложению и вычитанию. В результате появилась логарифмическая линейка. Этот инструмент до недавнего времени был вычислительным средством инженеров. И лишь в последние годы его вытеснили электронные калькуляторы.
В 1645 году французский математик Блез Паскаль создал первую счетную машину. Машина Паскаля позволяла быстро выполнять сложение многозначных чисел.
Немецкий ученый Лейбниц, развил идею Паскаля, создал механический арифмометр, На котором можно было выполнять все 4 арифметические операции с многозначными числами. Позднее арифмометр многократно совершенствовался, в том числе и русскими изобретателями П.Л. Чебышевым и В.Т. Однером.
Арифмометр был предшественником современного калькулятора – маленького электронно-вычислительного устройства. Сейчас практически у каждого школьника есть калькулятор, который помещается в кармане. Любому академику начала века такое устройство показалось бы фантастическим.
Чарльз Беббидж и его «Аналитическая машина».
Арифмометр, как и простой калькулятор – это средство механизации вычислений. Человек, производя вычисления на таком устройстве, сам управляет его работой, определяет последовательность выполняемых операций. Мечтой изобретателей вычислительной техники было создание считающего автомата, который бы без вмешательства человека производил расчет по заранее составленной программе.
В период между 1820 и 1856 годами Беббидж работал над созданием программно управляемой «аналитической машины». Это было настолько сложное механическое устройство, что проект так и не был реализован.
Можно сказать, что Беббидж опередил свое время. Для осуществления его проекта в ту пору еще не существовало подходящей технической базы. Некоторым ученым современникам Беббиджа его труд казался бесплодным. Однако пророчески звучат сейчас слова самого Чарльза Беббиджа: «Природа научных знаний такова, что малопонятные и совершенно бесполезные приобретения сегодняшнего дня становятся популярной пищей для будущих поколений».
Основные идеи, заложенные в проекте аналитической машины, в нашем веке были использованы конструкторами ЭВМ. Все главные компоненты современного компьютера присутствовали в конструкции аналитической машины: это СКЛАД (в современной терминологии – ПАМЯТЬ), где хранятся исходные числа и промежуточные результаты; МЕЛЬНИЦА (арифметическое устройство), в которой осуществляются операции над числами, взятыми из склада; КОНТОРА (устройство управления), производящее управление последовательностью операций над числами соответственно заданной программе; БЛОКИ ВВОДА исходных данных и ПЕЧАТИ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Для программного управления аналитической машиной использовались перфокарты – картонные карточки с пробитыми в них отверстиями (перфорации). Перфокарты были изобретены в начале 19 века во Франции Жозефом М. Жаккардом для управления работой автоматического ткатского станка.
Интересным историческим фактом является то, что первую программу для машины Беббиджа в 1846 году написал Ада Лавлейс – дочь великого английского поэта Джорджа Байрона.
Аналитическая машина Беббиджа – это уже универсальное средство, объединяющее в себе обработку информации, хранение информации и обмен исходными данными и результатами с человеком.
Вопросы и задания:
1. Какие средства хранения информации были первыми?
2. Когда появилось книгопечатание, кто его изобретатель?
3. Какие средства хранения информации изобретены в 19 и 20 веках?
4. Назовите основные технические средства передачи информации в порядке их изобретения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
