Поняття про стиснення даних. Архівація файлів.

Матеріал з Фізмат Вікіпедії
Версія від 15:28, 23 листопада 2010, створена Palamarchuk oo (обговореннявнесок)
(різн.) ← Попередня версія • Поточна версія (різн.) • Новіша версія → (різн.)
Перейти до: навігація, пошук

Тема: Поняття про стиснення даних. Архівація файлів. Програми для роботи з архівами. Створення архіву. Додавання файлів до архіву. Перегляд вмісту архіву. Вилучення та переписування файлів із архіву.

Мета: Розглянути принципи стиснення даних та методи стиснення без втрат. Вияснити методи та принципи архівації даних. Ознайомити з правилами роботи в спеціалізованих програмах-архіваторах. Розвивати інформаційну культуру учнів.

Вид уроку: урок - засвоєння нових знань, урок - практичне заняття

Тип уроку: пояснення нового матеріалу

План

1. Мотивація навчальної діяльності.

2. Вивчення нового матеріалу.

3. Практичне завдання.

4. Закріплення вивченого теоретичного матеріалу

5. Домашнє завдання

6. Підсумок уроку. Оцінювання роботи учнів. Оголошення оцінок.

Хід уроку

1. Мотивація навчальної діяльності.

З розвитком інформаційних технологій гостро постало питання щодо способів зберігання даних. Починаючи з 40-х років XX ст., вчені розробляють методи представлення даних, за яких простір на носіях інформації використовувався б економніше. Результатом цього стала технологія стиснення й архівації даних (англійською мовою backup).

Питання до учнів: Яким чином можна стиснути "нематеріальну" інформацію?

2. Вивчення нового матеріалу.

Пояснення нового матеріалу з демонстрацією.

Архівація даних - це злиття кількох файлів чи каталогів в єдиний файл - архів.

Стиснення даних - це скорочення обсягу вихідних файлів шляхом усунення надлишкової інформації.

Для виконання цих завдань існують програми-архіватори, які забезпечують як архівацію, так і стиснення даних. За допомогою спеціальних алгоритмів архіватори видаляють з файлів надлишкову інформацію, а при зворотній операції розпаковування вони відновлюють інформацію у первісному вигляді. При цьому стиснення та відновлення інформації відбувається без втрат.

Стиснення без втрат актуальне при роботі з текстовими і програмними файлами, у задачах криптографії.

Існують також методи стиснення із втратами. Вони видаляють з потоку інформацію, яка незначно впливає на дані або взагалі не сприймається людиною. Такі методи стиснення застосовуються для аудіо- та відеофайлів, деяких форматів графічних файлів.

Методи стиснення даних без втрат

На сьогодні розроблено багато способів стискання без втрат, в основі їх лежать такі методи кодування: 

  • Кодування Хаффмана (англ. Huffman) - в основі лежить той факт, що деякі символи в тексті можуть траплятися частіше середньої частоти повторень, а інші - рідше.
  • Кодування Лемпеля-Зіва (англ. Lempel, Ziv) - використовує факт неодноразового повторення фрагментів тексту, тобто послідовностей байтів.
  • Групове кодування RLE. Використовується для зображень з великими одноколірними ділянками. Зображення, в яких мало сусідніх пікселів однакового кольору, не придатні для стиснення по методу RLE. Розмір стиснутого файлу в такому разі може перевищувати розмір вихідного файлу.

Завдання архівації

Досі йшлося про одне призначення архівації даних - економніше використання носіїв інформації. Однак за допомогою архівації можна виконувати цілий комплекс завдань:

  • Зменшення обсягу файлів. Це завдання виконується за допомогою методів стискання, що були розглянуті вище. Зменшення файлів актуальне не лише для економії вільного місця на дисках, а й для прискорення передачі файлів по мережі. Якщо дисковий простір можна "нарощувати" шляхом придбання сучасніших дисків більшої ємності, то швидкість передавання ще довго стримуватиме збільшення розміру файлів, що передаються.
  • Резервне копіювання. У процесі експлуатації комп'ютера не виключені ситуації, що загрожують невідновною втратою інформації (несправність пристрою накопичувача або дефекти на поверхні жорсткого диска, неправильні операції з файлами або випадкове знищення файлів, чи руйнування інформації комп'ютерним вірусом). Для збереження важливої інформації застосовується резервне копіювання на зовнішні носії (магнітооптичні диски, диски CD-R і CD-RW, вінчестери). Резервне копіювання виконується за допомогою спеціальних утиліт, що забезпечують створення компактних архівів. Одна з таких утиліт, Microsoft Backup, входить до комплекту Windows.
  • Архівація при шифруванні даних. Ця операція виконується з метою зменшення імовірності злому криптосистеми. Доведено, що чим менша кореляція (взаємозв'язок) між блоками вхідної інформації, тим нижча імовірність злому. Процедура архівації, знищуючи надмірну інформацію, ліквідує кореляції у вхідному потоці.

Архівні формати й архіватори

Для роботи з архівами існують програми, що називаються архіваторами.

Перші програми-архіватори з'явилися в середині 80-х років. Вони були зорієнтовані, насамперед, на роботу в MS-DOS і підтримували популярні архівні формати: ARC, ZIP, LZH, ARJ, RAR, ICE тощо. Тогочасні архіватори дозволяли створювати архівні файли та розкривати архіви, переглядати архіви, сортувати файли в архіві, виводити вміст архіву иа екран, знищувати файли в архіві. Існувала також група архіваторів (PKLITE, LZE,..), які запаковували дані у саморозпаковувані архіви - файли з розширеннями exe, com.

В MS-DOS програми-архіватори викликаються командним рядком з чи-сленними параметрами. Параметри забезпечують великі можливості, хоча й створюють труднощі пересічному користувачеві у роботі з архіваторами.

Значно зручнішою стала робота з архівами з появою ОС Windows 9.x і Windows-версій архіваторів.

Розглянемо принципи роботи з архіваторами на прикладі програми WinRAR.

WinRAR - потужний архіватор і менеджер архівів, який має зручну графічну оболонку й підтримує технологію Drag and Drop. Програма WinRAR дозволяє працювати з архівними файлами типу rar, zip, cab, arj.

Запускається WinRAR будь-яким з можливих способів, передбачених у Windows. Якщо піктограми WinRAR немає на робочому столі або на панелі інструментів Windows, то найпростіше запустити WinRAR з головного меню (Пуск - Программы - WinRAR - WinRAR).

Функції WinRAR:

  • Перегляд і вилучення файлів з архіву.
  • Архівація файлів.
  • Додавання файлів до архіву.
  • Створення багатотомних, саморозпаковувальних й неперервних архівів.

3. Практичне завдання.

Інструктаж з техніки безпеки.

Створення архіву

1) Знайти на диску С: каталог C:\ARCHIV (створюється та заповнюється вчителем), оцінити можливий ступінь стиску усіх файлів каталогу різними методами і форматами архівації. Записати отримані значення в таблицю.

Ім'я файлу Ступінь стиснення (%)

2) Згідно індивідуального завдання, створити в каталозі ARCHIV файл ARCH IV.RAR, включивши в нього усі файли, що містяться в каталозі ARCHIV.

3) Порівняти загальний обсяг файлів, що входять в архів у вихідному стані й обсяг архівного файлу.

4) Створити в тому ж каталозі SFX-архів ARCHIV.EXE тих самих файлів, що й у п.2. Порівняти розміри отриманих архівних файлів ARCHIV.RAR і ARCHIV.EXE. Пояснити різницю в розмірі при однакових методах стискання.

Витяг файлів з архіву

1) Переглянути вміст архівного файлу ARCHIV.RAR Записати його склад, вказавши розміри файлів у стиснутому і розгорнутому виді:

Ім'я файлу Розмір файлу Розмір в архіві Тип файлу

2) Розпакувати архів ARCHIV.RAR у каталог C:\WORK\

3) Результати роботи показати вчителю.

4) Вилучити створені архівні файли і розпаковані файли.

4. Закріплення вивченого теоретичного матеріалу

1)Для чого застосовується архівація файлів?

2)Чи однаково "стискуються" в архів різні типи файлів? Привести дані з роботи (малюнки, тексти, програмні файли і т.д.).

3)Як відбувається архівація великих за розміром програмних ком-плексів для збереження на дискетах, якщо загальний розмір архіву перевищує обсяг дискети?

5. Домашнє завдання

Підготуватись до тематичного оцінювання.

6. Підсумок уроку. Оцінювання роботи учнів. Оголошення оцінок.