практическаЯ. Методические указания по выполнению практических работ по дисциплинеоуд. 09 Информатика для студентов специальности
 Скачать 2.95 Mb.
|
|
R G B Цвет 0 0 0 черный 0 0 1 синий 0 1 0 зеленый 0 1 1 голубой 1 0 0 красный 1 0 1 розовый 1 1 0 коричневый 1 1 1 белый Шестнадцатицветная палитра получается при использовании 4-разрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трёх цветов одновременно. Например, если в 8-цветной палитре код 100 обозначает красный цвет, то в 16-цветной палитре: 0100 – красный, 1100 – ярко-красный цвет; 0110 – коричневый, 1110 – ярко-коричневый (желтый). В табл. представлено кодирование цветовой палитры из 16 цветов. Цвет Яркость Красный Зеленый Синий Черный 0 0 0 0 Синий 0 0 0 1 Зеленый 0 0 1 0 Голубой 0 0 1 1 Красный 0 1 0 0 Фиолетовый 0 1 0 1 Коричневый 0 1 1 0 Белый 0 1 1 1 Серый 1 0 0 0 Светло-синий 1 0 0 1 Светло-зеленый 1 0 1 0 Светло-голубой 1 0 1 1 Светло-красный 1 1 0 0 Светло-фиолетовый 1 1 0 1 Желтый 1 1 1 0 Ярко-белый 1 1 1 1 Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора. Чем она выше, то есть чем больше строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В современных ПК в основном используют следующие разрешающие способности экра- на: 800 х 600, 1024 х 768 1280 х 1024 точки. Двоичный код изображения, выводимого на экран, хранится в видеопамяти. Видеопа- мять – это электронное энергозависимое запоминающее устройство. Размер видеопамяти зависит от разрешающей способности дисплея и количества цве- тов. Но ее минимальный объем определяется так, чтобы поместился один кадр (одна страница) изображения, т.е. как результат произведения разрешающей способности монитора на число битов, отводимых на 1 пиксель. Кодирование «Живого видео» Компьютерная обработка «Живого видео» представляет собой двоичное кодирование и запоминание в видеопамяти видеоизображения естественных объектов, представляющих со- бой отдельные кадры, сменяющие друг друга с частотой 25 Гц. Для уменьшения объёма видеофайла используется Протокол сжатия видео. MPEG-4 — международный стандарт, используемый преимущественно для сжатия цифрового аудио и ви- део. Кодирование звуковых данных С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со зву- ком. Каждый компьютер, имеющий звуковую плату (аудиоадаптер), микрофон и колонки, мо- жет записывать, сохранять и воспроизводить звуковые данные с помощью специальных про- граммных средств (редакторов аудиофайлов). Двоичное кодирование звуковой информации представляет собой кодирование непре- рывного звукового сигнала после его дискретизации, т.е. преобразования в последовательность электрических импульсов – выборок. Точность процедуры двоичного кодирования определяется числом дискретных значе- ний, которое может обеспечить звуковая карта ПК и числом дискретных выборок за одну се- кунду Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц. 1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц). Задания Алфавитный подход к измерению информации Задача 1. Для записи текста использовался 256-символьный алфавит. Каждая страница содер- жит 32 строки по 64 символа в строке. Какой объем информации содержат 5 страниц этого тек- ста? Решение: N=256, => 2 i = 256, => i=8 bit k=32*64*5 символов I=i*k=8*32*64*5 bit = 8*32*64*5/8 b = 32*64*5/1024 kb = 10 kb Задача 2. Можно ли уместить на одну дискету книгу, имеющую 432 страницы, причем на каж- дой странице этой книги 46 строк, а в каждой строке 62 символа? Решение: Т.к. речь идет о книге, напечатанной в электронном виде, то мы имеем дело с ком- пьютерным языком. Тогда N=256, => 2i = 256, =>i=8 bit k = 46*62*432 символов I = i*k = 8*46*62*432 bit = 8*46*62*432/8 b = 46*62*432/1024 kb = 1203,1875 kb = 1,17 Mb Т.к. объем дискеты 1,44 Mb, а объем книги 1,17 Mb, то она на дискету уместится. Задача 3. Скорость информационного потока – 20 бит/с. Сколько минут потребуется для пере- дачи информации объемом в 10 килобайт. Решение: t = I/v = 10 kb/ 20 бит/c = 10*1024 бит/ 20 бит/c = 512 c = 8,5 мин Задача 4. Лазерный принтер печатает со скоростью в среднем 7 Кбит в секунду. Сколько вре- мени понадобится для распечатки 12-ти страничного документа, если известно, что на одной странице в среднем по 45 строк, в строке 60 символов. Решение: Т.к. речь идет о документе в электронном виде, готовом к печати на принтере, то мы имеем дело с компьютерным языком. Тогда N=256, => 2 i = 256, =>i=8 bit K = 45*60*12 символов I = i*k = 8*45*60*12 bit = 8*45*60*12/8 b = 45*60*12/1024 kb = 31,6 kb t = I/v = 31,6 kb/ 7 Кбит/c = 31,6*8 kбит/ 7 Кбит/c = 36 c Задача 5. Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообще- ния на русском языке, из кодировки Unicode в кодировку КОИ-8. При этом информационное сообщение уменьшилось на 480 бит. Какова длина сообщения? Решение: Объем 1 символа вкодировке КОИ-8 равен 1 байту, а в кодировке Unicode – 2 бай- там. Пусть x – длина сообщения, тогда I КОИ-8 = 1*x b, а I Unicode = 2*x b. Получаем 2*x8 bит – 1*x*8 бит = 480 бит, 8x = 480, х = 60 символов в сообщении. Задача 6. Найдите х, если 4 х бит=32 Кбайт. Решение: 4 х бит = 32 Кбайт 4 х бит = 32 * 1024 байт 4 х бит = 32 * 1024 * 8 бит 2 2х бит = 2 5 * 2 10 * 2 3 бит 2 2х бит = 2 18 бит 2х = 18 Х = 9 Задачи для самостоятельного решения Задача 1. Имеется 2 текста на разных языках. Первый текст использует 32-символьный алфавит и содержит 200 символов, второй – 16-символьный алфавит и содержит 250 символов. Какой из текстов содержит большее количество информации и на сколько бит? Задача 2. За 45 секунд был распечатан текст. Подсчитать количество страниц в тексте, если из- вестно, что в среднем на странице 5о строк по 75 символов в каждой, скорость печати лазерно- го принтера 8 Кбит/сек., 1 символ - 1 байт. Ответ округлить до целой части. Задача 3. Найдите х, если 16 х бит=128 Кбайт.? Задача 4. Для записи сообщения использовался 64-х символьный алфавит. Каждая страница содержит 30 строк. Все сообщение содержит 8775 байтов информации и занимает 6 страниц. Сколько символов в строке? Задача 5. ДНК человека (генетический код) можно представить себе как некоторое слово в че- тырехбуквенном алфавите, где каждой буквой помечается звено цепи ДНК (нуклеотид). Сколь- ко информации в битах содержит цепочка ДНК человека, содержащая примерно 1,5 1023 нук- леотидов? Задача 6. Сообщение, записанное буквами 64-символьного алфавита, содержит 20 символов. Какой объем информации оно несет? Задача 7. Декодируйте с помощью кодировочной таблицы ASCII следующий текст, заданный шестнадцатеричным кодом: 42 41 43 4B 53 50 41 43 45 Задача 8. Видеопамять имеет объем, в котором может храниться 16-ти цветное изображение размером 640480. Какого размера изображение можно хранить в том же объеме видеопамяти, если использовать 256-цветную палитру? Задача 9. Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кбайт для работы монитора в режиме 640 350 и палитрой из 16 цветов? Задача 10. Достаточно ли видеопамяти размером 128 Кбайт для работы монитора в следующем режиме: разрешение 640 х 480 и палитра из 256 цветов ? Задача 11. Рассчитайте время звучания моноаудиофайла, если при 16-битном кодировании и частоте дискретизации 24 кГц его объем равен 850 Кбайт. Практическая работа 8. Логические основы работы компьютера. Элементная база ком- пьютера. Цель: Изучить логические основы работы ПК и элементную базу. Цели занятия: Усвоить понятия: алгебра логики, логические высказывания, законы алгебры логики, научиться составлять таблицы истинности и логические схемы Содержание отчета по результатам выполнения практического занятия Отчет должен содержать 1. Название и цель работы 2. Результаты выполнения задания 3. Вывод по работе (необходимо указать виды выполняемых работ, достигнутые цели, какие умения и навыки приобретены в ходе ее выполнения) Методические указания к выполнению: Краткие теоретические сведения Основные логические операции Инверсия – НЕ Функция, преобразующая исходное высказывание в обратное. - Приятель будет звонить мне в 17.00. (А он не позвонил) - Кран сможет поднять груз на эту высоту. (А он не смог) - Прошел дождь - полив не требуется Дизъюнкция – ИЛИ логическое сложение. - Ты должен помыть посуду или убраться в комнате, тогда пойдешь гулять. (Необходимо вы- полнить или то, или то, в этом случае результатом будет истина и вы пойдете гулять) Конъюнкция – И логическое умножение. - Вы должны владеть иностранным языком и иметь высшее образование, только тогда вас возь- мут на работу. (Наличие одного из условий не обеспечивает вашего приема на работу. Только в случае если и первое, и второе выполняется, тогда результатом станет истина - прием на рабо- ту) Импликация – следование. Импликация не имеет простой жизненной интерпретации. Можно её определить по следующе- му правилу: Трагедия в том, что хотел, но не получилось. В результате: Хотел и получилось - это истина. Не хотел, а получилось, тоже истина. Не хотел и не получилось истина потому, что мне нет до этого никакого дела. Эквиваленция – равенство. Здесь все просто: результат – истина, если исходные высказывания эквивалентны: оба истинны или ложны. Обозначают простые высказывания заглавными буквами английского алфавита. Сведем обозначения логических связок в таблицу Таблица обозначений логических связок – функций Логическая связка (функция) Обозначение Название A и B A & B, A and B, A Λ B Конъюнкция A или B A V B, A or B Дизъюнкция Не А , A неверно ¬ A, A Инверсия Из A следует B, Если A то B, A влечет B, B следствие A A B, If A then B Импликация Следование A равно B A <--> B Эквиваленция Принято ложь определять как 0, а истину, как 1. Таблицы истинности для логических функций. Конъюнкция. И & A B C 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 Дизъюнкция. ИЛИ V A B C 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 Инверсия. НЕ A B 0 1 1 0 Импликация. -> A B C 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 Эквиваленция. <--> A B C 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 Основные законы логики Логические выражения могут быть равносильно преобразованы из одной формы в другую со- гласно законам логики. Рассмотрим кратко основные из них. 1. Двойного отрицания: А = ¬(¬A) 2. Переместительный (коммутативный): A V B = B V A A & B = B & A 3. Сочетательный (ассоциативный): (A V B) V C = A V (B V C) (A&B) & C = A & (B & C) 4. Распределительный (дистрибутивный) (A V B) & C = (A & C) V (B & C) (A & B) V C = (A V C) & (B V C) 5. Закон общ. инверсии (законы де Моргана): ¬( A V B) = ¬A & ¬B ¬(A & B) = ¬A V ¬B A B = ¬A V B ¬(A B) = A & ¬B 6. Закон идемпотентности A V A = A A & A = A 7. Законы исключения констант: A V 1 = 1, A V 0 = A A& 1 = A, A& 0 = 0 8. Закон противоречия: A & ¬A= 0. 9. Закон исключения третьего: A V ¬A = 1. 10. Закон поглощения: A V (A & B) = A; A & (A V B) = A. 11. Закон исключения (склеивания): (A&B) V (¬A&B) = B (AVB) & (¬AVB) = B Алгоритм построения таблицы истинности: 1. Посчитать количество переменных n в логическом выражении. 2. Определить число строк в таблице по формуле m=2n, где n - количество переменных. 3. Посчитать количество логических операций в формуле. 4. Установить последовательность выполнения логических операций с учетом скобок и при- оритетов; 5. Определить количество столбцов: число переменных + число операций. 6. Выписать наборы входных переменных. 7. Заполнить таблицу истинности по столбцам, выполняя логические операции в соответ- ствии с установленной в пункте 4 последовательностью. Заполнение таблицы: 1) разделить колонку значений первой переменной пополам и заполнить верхнюю часть «0», а нижнюю «1»; 2) разделить колонку значений второй переменной на четыре части и заполнить каждую чет- верть чередующимися группами «0» и «1», начиная с группы «0»; 3) продолжать деление колонок значений последующих переменных на 8, 16 и т.д. частей и заполнение их группами «0» или «1» до тех пор, пока группы «0» и «1» не будут состоять из одного символа. Базовые логические элементы компьютера Логический элемент И конъюнктор Логический элемент ИЛИ 1 дизъюнктор Логи- ческий элемент НЕ ин- вертор Пример Для формулы A/\ (B \/ ¬B /\¬C) постройте таблицу истинности. Количество логических переменных 3, следовательно, количество строк - 2 3 =8. Количество логических операций в формуле 5, количество логических переменных 3, следова- тельно, количество столбцов - 3 + 5 = 8. Задание 1. 1. Для формулы A/\ (B \/ ¬B /\¬C) постройте таблицу истинности. 2. Для формулы F(А, В) = (А\/ В)/\(¬А\/¬В). 3. Постройте таблицу истинности для логического выражения F = (A\/ B) /\ ¬С 4. Для формулы F=A<=>B<=>(¬А \/ B) /\ (¬B\/ А) постройте таблицу истинности 5. Для формулы F = (A v B) → ¬ (B v C) постройте таблицу истинности 6. Для формулы (A v B & C) & (¬C v B&A) постройте таблицу истинности Задание 2. Для логических схем построить логические выражения Список литературы и ссылки на Интернет-ресурсы, содержащие информацию по теме: 1. Перевод чисел в различные системы счисления с решением https://programforyou.ru/calculators/number-systems 2. Системы счисления. Перевод из одной системы в другую. https://ege-study.ru/ege- informatika/sistemy-schisleniya-perevod-iz-odnoj-sistemy-v-druguyu/ Критерий оценивания выполненных практических заданий В общей сумме, выполненная практическая работа может быть оценена от 0 до 100% , и тогда оценка знаний студента будет такова: «отлично» - 86 – 100%, «хорошо» - 66 – 85%, «удовлетворительно» - 45 – 65%, «неудовлетворительно» - менее 45%. Практическая работа 11, 12, 13. Основные типы алгоритмов. Составление программ на языке программирования Pascal. Тестирование готовых программ на языке программи- рования Pascal. Цель: Изучить способы представления алгоритмов. Алгоритмы, их типы и способы описания. Цели занятия: Усвоить понятия: алгоритм, как фундаментальное понятие информатики; свой- ства алгоритмов; основные типы алгоритмов. Научиться составлять алгоритмы в виде блок- схем, псевдокодов и на языке Паскаль. Методические указания к выполнению Краткие теоретические сведения Алгоритм – точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи. Основные свойства алгоритмов следующие: Понятность для исполнителя – т.е. исполнитель алгоритма должен знать, как его выпол- нять. Дискpетность (прерывность, раздельность) – т.е. алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов). Определённость – т.е. каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит меха- нический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче. Результативность (или конечность). Это свойство состоит в том, что алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов. Массовость. Это означает, что алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. Пpи этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называ- ется областью применимости алгоритма. На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов: словесная (записи на естественном языке); графическая (изображения из графических символов); псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естествен- ного языка, общепринятые математические обозначения и др.); программная (тексты на языках программирования). Решение любой задачи на ЭВМ можно разбить на следующие этапы: разработка алго- ритма решения задачи, составление программы решения задачи на алгоритмическом языке, ввод программы в ЭВМ, отладка программы (исправление ошибок), выполнение программы на ПК, анализ полученных результатов. Первый этап решения задачи состоит в разработке алгоритма. Алгоритм может быть описан одним из трех способов: словесным (пример в начале раздела); графическим (виде специальной блок-схемы); с помощью специальных языков программирования. Графическая форма записи, называемая также схемой алгоритма, представляет собой изображение алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Гра- фическая запись является более компактной и наглядной по сравнению со словесной. В схеме алгоритма каждому типу действий соответствует геометрическая фигура. Фигуры соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий. Графическая форма записи, называемая также структурной схемой или блок-схемой ал- горитма, представляет собой изображение алгоритма в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Блок-схемы алгоритмов позволяют представить алгоритмы в более наглядном виде, это дает возможность анализировать их работу, искать ошибки в их реализации и т.д. В блок- схемах всегда есть начало и конец, обозначаемые эллипсами, между ними - последователь- ность шагов алгоритма, соединенных стрелками. Блок |