Методическая разработка урока по информатике по теме "Архиваторы"

Тема: Архиваторы

Цель урока:

• познакомить с назначением архивации, основными принципами сжатия информации

• научить создавать архивы с помощью программы WinRar, WinZip.

Задачи урока:

• образовательная – знакомство учащихся с основными приемами работы при архивации и разархивации объектов в программе WinRar;

• развивающие – формирование и развития у учащихся познавательных способностей; развитие познавательного интереса к предмету; развитие умения оперировать ранее полученными знаниями; развитие умения планировать свою деятельность;

• воспитательные – развитие навыков самостоятельного мышления.

План урока:

1. Организационный момент – 3 мин.

2. Проверка домашнего задания – 10 мин.

3. Объяснение нового материала – 20 мин.

4. Отработка на практике полученных знаний –10 мин.

5. Подведение итогов урока - 2 мин.

Ход урока

1. Организационный момент.

Проверка готовности учащихся к уроку, отметка отсутствующих, объявление темы и цели урока.

2. Проверка домашнего задания (фронтальный опрос)

Вопросы для проверки:

1. Что такое файл?

2. Какие существуют типы файлов?

3. Как определить размер файла?

4. Перечислить единицы измерения информации.

5. Какие существуют носители информации?

6. Какие виды компьютерных программ вы знаете?

3. Объяснение нового материала

4. Подведение итогов.

Контрольные вопросы:

1. Что такое архивирование?

2. Перечислить основные характеристики программы-архиватора.

3. Что такое степень сжатия файла?

4. Для чего нужно резервное копирование?

5. Что такое разархивация?

6. Что такое самораспаковывающийся архив?

7. Как при помощи архивирования можно защитить информацию?

8. К какому виду компьютерных программ относится программа WinRar?

Подведение итогов урока

Домашнее задание: изучить самостоятельно другие программы-архиваторы и перечислить их названия в тетрадях.

Научимся создавать архивы с помощью программы WinRar.

1. Откройте папку Рабочий стол \ Учебные материалы.

2. Выделите несколько файлов, которые хотите упаковать. Чтобы выделять файлы не подряд, удерживайте кнопку Ctrl на клавиатуре.

3. В контекстном меню выделенной группы объектов выберите пункт Добавить в архив…

4. Введите имя архива: Теория.rar (вкладка Общие)

5. Выберите Метод сжатия: максимальный (вкладка Общие)

6. Перейдите на вкладку Дополнительно и нажмите кнопку Установить пароль.

7. Откроется диалоговое окно Архивация с паролем. Заполните предложенные поля и нажмите ОК.

8. Запустите процесс архивации щелчком по кнопке ОК.

9. Созданный архив будет помещен в папку Учебные материалы, где были записаны неупакованные файлы.

10. Перенесите полученный архив в свою рабочую папку.

Задание:

1. Откройте папку Рабочий стол \ Учебные материалы.

2. Поместите в архив папку Задание.

3. Исследуйте изменение объема исходного объекта и полученного архива.

4. Запишите результаты в тетрадь.

5. Полученный архив перенесите в свою рабочую папку.

Теперь научимся извлекать из архива нужные файлы. Распакуем два любых файла из архива Теория.rar и поместим их в свою рабочую папку.

1. Запустите программу WinRar двойным щелчком левой кнопкой мыши по архиву Теория.rar. В появившемся окне отражен список файлов, содержащихся в архиве.

2. Выделите нужные файлы из списка.

3. Нажмите на панели инструментов кнопку и укажите место для записи

данных – ваша рабочая папка.

1. Установите Режим обновления файлов – Извлечь с заменой файлов.

1. Во вкладке Дополнительно установите переключатель Удалять всегда, чтобы полностью распакованный архив не занимал место на винчестере.

1. Нажмите кнопку ОК, файлы будут сохранены в вашей папке.

Задание:

Используя контекстное меню, распаковывать любые три файла из архива Задание.rar в свою рабочую папку.

4. Отработка на практике полученных знаний (работа на компьютерах по карточкам):

Объяснение задания (пример карточки выводится на экран с помощью проектора).

Алгоритм создания архива:

• В контекстном меню своей папки выбрать пункт: Добавить в архив…

• Во вкладке Общие установить:

Параметры архивации: создать SFX-архив;

Имя архива – ваша фамилия;

Метод сжатия: на ваш выбор;

• Чтобы архивный файл поместился на дискету в списке Разделить на тома размером (в байтах) выберите 1 457 664 3.5"

• Во вкладке Дополнительно: установите пароль;

• Переместите полученный архив на дискету (две дискеты);

• Показать результат преподавателю.

Алгоритмы сжатия

Все методы сжатия информации можно условно разделить на два больших класса: сжатие с потерей информации и сжатие без потери информации.

Сжатие с потерей информации. Сжатие с потерей информации означает, что после разархивации уплотненного архива мы получим документ, который несколько отличается от того, который был в самом начале. Понятно, что чем больше степень сжатия, тем больше величина потери и наоборот.

Разумеется, такие алгоритмы неприменимы для текстовых документов, таблиц баз данных и особенно для программ. Незначительные искажения в простом неформатированном тексте еще как-то можно пережить, но искажение хотя бы одного бита в программе сделает ее абсолютно неработоспособной.

В то же время, существуют материалы, в которых стоит пожертвовать несколькими процентами информации, чтобы получить сжатие в десятки раз. К ним относятся фотографические иллюстрации, видеоматериалы и музыкальные композиции. Потеря информации при сжатии и последующей разархивации в таких материалах воспринимается как появление некоторого дополнительного «шума». Но поскольку при создании этих материалов определенный «шум» все равно присутствует, его небольшое увеличение не всегда выглядит критичным, а выигрыш в размерах файлов дает огромный (в 10-15 раз на музыке, в 20-30 раз на фото- и видеоматериалах).

К алгоритмам сжатия с потерей информации относятся такие известные алгоритмы как JPEG и MPEG. Алгоритм JPEG используется при сжатии фотоизображений. Графические файлы, сжатые этим методом, имеют расширение .JPG. Алгоритмы MPEG используют при сжатии видео и музыки. Эти файлы могут иметь различные расширения, в зависимости от конкретной программы, но наиболее известными являются .MPG для видео и МРЗ - для музыки.

Алгоритмы сжатия с потерей информации применяют только для потребительских задач. Это значит, например, что если фотография передается для просмотра, а музыка для воспроизведения, то подобные алгоритмы применять можно. Если же они передаются для дальнейшей обработки, например для редактирования, то никакая потеря информации в исходном материале недопустима.

Величиной допустимой потери при сжатии обычно можно управлять. Это позволяет экспериментальным путем добиваться оптимального соотношения размер и качество. На фотографических иллюстрациях, предназначенных для воспроизведения на экране, потеря 5% информации обычно некритична, а в некоторых случаях можно допустить и 20-25% .

Сжатие без потери информации. Эти методы сжатия нас интересуют в первую очередь, поскольку именно их применяют при передаче текстовых документов и программ, при выдаче выполненной работы заказчику или при создании резервных копий информации, хранящейся на компьютере.

Методы сжатия этого класса не могут допустить утрату информации, поэтому они основаны только на устранении ее избыточности, а информация имеет избыточность почти всегда. Например, в русском языке 33 буквы, десять цифр и еще примерно полтора десятка знаков препинания и прочих специальных символов. Для текста, который записан только прописными русскими буквами (как в телеграммах и радиограммах) вполне хватило бы шестидесяти разных значений. Тем не менее, каждый символ обычно кодируется байтом, который содержит 8 битов и может выражать 256 различных кодов. Это первое основание для избыточности. Для нашего «телеграфного» текста вполне хватило бы шести битов на символ.

Неэффективная кодировка — второе основание для избыточности. Программы, выполняющие сжатие информации, могут вводить свою кодировку и дополнительно приписывать к сжатому файлу таблицу, из которой при разархивации можно узнать, как в данном файле закодированы те или иные символы или их группы. Алгоритмы, основанные на перекодировании информации, называют алгоритмами Хаффмана.

Наличие повторяющихся фрагментов является третьим основанием для избыточности. В текстах это встречается редко, но в таблицах и в графике повторение кодов — обычное явление. Так, например, если число 0 повторяется двадцать раз подряд, то нет смысла ставить двадцать нулевых байтов. Вместо них ставят один ноль и коэффициент 20. Такие алгоритмы, основанные на выявлении повторов, называют методами RLE (Run Length Encoding). Большими повторяющимися последовательностями одинаковых байтов особенно отличаются графические иллюстрации, но не фотоизображения, где много шумов и соседние точки существенно различаются по своим параметрам.

Виды архивации

При архивации мы можем создавать следующие виды файл-архивов:

- простой;

- самораскрывающийся;

- непрерывный.

Простые файл-архивы, в большинстве случаев предназначены для создания архивов, размеры которых не превышают размеров дискеты. Такие файл-архивы имеют расширения, совпадающие по названию с форматами архивации.

Многие программы, выполняющие сжатие файлов, позволяют создавать так называемые самораскрывающиеся файл-архивы, имеющие расширение имени .ЕХЕ, и при этом в файл-архив дополнительно записывается небольшой программный блок. Это позволяет пользователю выполнить разархивацию без использования программы-архиватора. Достаточно запустить файл-архив с расширением .ЕХЕ, и произойдет автоматическая разархивация в той папке, в которой данный файл-архив находится. Если разархивацию надо провести в какую-то конкретную папку, то в нее и надо предварительно переместить самораскрывающийся архив. После разархивации файл-архив можно просто удалить.

При создании архивной копии на носителях малой емкости, например на дискетах, архивный файл может «нарезаться» на фрагменты, равные емкости отдельных носителей. Каждый из таких фрагментов называется архивным томом, а полная совокупность архивных томов – непрерывным файл-архивом. Все тома одного архивного файла обычно имеют одинаковые имена и могут различаться (а в некоторых программах и не различаться) расширением имени.

Основные форматы архивации данных

Существует несколько десятков различных форматов архивации. Каждая программа, выполняющая сжатие данных, использует свой формат, но наиболее часто встречаются форматы .ZIP, .ARJ и .RAR.

Прежде чем передавать файл-архив постороннему лицу, стоит убедиться, что у него есть средства для его разархивации. Правда, можно договориться о типе используемого архиватора, а еще лучше создать самораскрывающийся архив. Это позволяет договориться даже с человеком, который вообще ничего об архиваторах не знает.

Для разархивации данных желательно иметь наиболее полный набор программ, поскольку нельзя заранее предсказать, с каким форматом завтра придется иметь дело.

Формат ZIP. Это один из наиболее популярных форматов, которому более десяти лет. Сейчас этот формат сегодня используется довольно широко, что связано с тем, что это основной формат в котором заархивированы программы и драйверы в Интернете. Как для архивации файлов, так и для их разархивации используется программа, получившая название WinZip. Из названия видно, что она рассчитана на работу в операционной системе Windows.

Формат ARJ. Это самый популярный формат первой половины 90-х годов. По степени сжатия ощутимо превосходит формат ZIP, но с появлением операционной системы Windows этот формат заметно отступил на второй план. Это связано с тем, что при сжатии файлов укорачиваются «длинные» имена файлов, введенные в операционной системой Windows. Однако сейчас данный формат корректно обращаться с «длинными» именами файлов. Работа по архивации в данном формате производится с помощью программы ARJ.EXE.

Формат RAR. Формат RAR является самым популярным форматом сжатия информации не только в России, но и во всем мире, хотя программа WinRAR для поддержки данного формата создана россиянином Евгением Рошалем. В международном секторе Интернета этот формат в основном используют профессионалы, а в России он давно является потребительским. Поскольку архиватор WinRAR позволяет архивировать сразу в двух форматах ZIP и RAR, а при разархивации работать также с файлами-архивами ряда других форматов, он является наиболее удобным и эффективным при выполнении операций архивирования информации.

Тема урока: Архиваторы

Архивация – процесс сжатия данных.

Объекты сжатия

• Архивация файлов применяется для уменьшения их размера при подготовке к передаче по электронной почте или при транспортировке через внешние носители.

• Архивация папок – используется перед длительным хранением.

• Уплотнение дисков – с целью повышения эффективности использования их рабочего пространства.

Обратимость сжатия – если при сжатии данных происходит изменение их содержания, метод сжатия необратим.

Этот метод называют методом сжатия с регулируемой потерей информации.

Форматы сжатия с потерей информации:

• JPG- графика

• MPG- видео

• MP3- звук

Форматы сжатия без потери информации:

• GIF, TIF, PCX

• AVI

• ZIP, ARJ, RAR

Алгоритмы обратимых методов:

• Для любой последовательности методов сжатия данных существует теоретический предел сжатия, который не может быть превышен без потери части информации.

• Для любого алгоритма сжатия можно указать такую последовательность данных, для которой он обеспечит лучшую степень сжатия, чем другие методы.

• Для любого алгоритма сжатия можно указать такую последовательность данных, для которой данных алгоритм вообще не позволит получить сжатия.

Свойства алгоритмов сжатия:

Алгоритм	Выходная структура	Сфера применения	Примечания
RLE	Список данных	Графика	Эф. Не зависит от объема данных
KWE	Таблица данных	Текст	Для большого объема
Алгоритм Хаффмана	Иерархическая структура	Любые данные	Для большого объема

• RLE

Положен принцип явления повторяющихся последовательностей и замены их простой структурой, в которой указывается код данных и коэффициент повтора.

• KWE

В основу алгоритмов кодирования по ключевым словам положено кодирование лексических единиц исходного документа группами байтов фиксированной длины (только для текста).

• Алгоритм Хаффмана:

В основе лежит кодирование битовыми группами.

Перед началом кодирования производится частный анализ кода документа и выявляется частота повтора каждого из встречающихся символов.

Чем чаще встречается символ, тем меньшим количеством битов он кодируется.

Образующаяся в результате кодирования иерархическая структура прикладывается к сжатому документу в качестве таблицы соответствия.

Программные средства сжатия данных

• WinZIP

• WinRAR

• WinARJ

• Самораспаковывающиеся архивы – необходимы, когда информация предназначена для передачи потребителю, у которого нет средств работы с архивом.

• Распределенные архивы – предполагается передача большого объема информации на носителях малой емкости.

Основное преимущество формата ZIP — его популярность. Так, большинство архивов в Интернете имеют формат ZIP. Если вы хотите кому-то отправить архив, но не уверены, что у адресата есть программа WinRAR для распаковки архива, то имеет смысл использовать формат ZIP.

Такие архивы чуть больше обычных, но для их распаковки не требуются дополнительные программы.Другое преимущество ZIP — скорость. Архивы ZIP обычно создаются быстрее архивов RAR.

Кроме того, у формата RAR есть несколько очень важных функций, отсутствующих у ZIP, например, добавление информации для восстановления, которая позволяет восстановить физически поврежденный файл, и блокировка архивов для предотвращения случайной модификации особенно ценных данных. Формат RAR позволяет обрабатывать файлы практически неограниченного размера ,

тогда как размер одного файла в архиве ZIP не может превышать 2 Гбайт.

WinZip

WinZip — условно-бесплатный файловый архиватор и компрессор для Microsoft Windows фирмы Corel. PKZIP является основным форматом, хотя поддерживаются и другие архивные форматы.

Возможности

• Создание, дополнение, извлечение из архивов ZIP.

• Поддержка алгоритмов компрессии JPEG, LZMA, bzip2, PPMd и специальных алгоритмов для звуковых файлов (на основе WavPack), что позволяет уменьшить архив за счёт потенциального увеличения времени сжатия и извлечения (особенно при использовании PPMd).

• Декомпрессия файлов .bz2, .rar, .iso, .img, 7-zip

• Встроенная поддержка архивов LHA (.lha и .lzh)

• Настраиваемая интеграция в оболочку Microsoft Windows.

• Поддержка 128- и 256-битных ключей шифрования AES. Это позволило заменить менее надёжный метод шифрования PKZIP 2.0 используемый в ранних версиях. Версия 9 также осуществляет поддержку 64-битного шифрования в PKZIP.

Дополнительные возможности

• Прямая запись архивов на CD / DVD

• Автоматизация резервного копирования

• Поддержка протокола FTP

• Отправка ZIP архивов по электронной почте

• Поддержка Юникода (c версии 11.2)

WinRAR

WinRAR — это файловый архиватор для Windows с высокой степенью сжатия, является одним из лучших архиваторов по соотношению степени сжатия к скорости работы. Распространяется по shareware-лицензии. Версия для платформы Pocket PC имеет лицензию Freeware.

Разработанная российским программистом Евгением Рошалем программа WinRAR позволяет работать с ZIP-архивами, но основным форматом для нее является RAR (также разработка Рошаля). Дистрибутив WinRAR — EXE-файл объемом около 650 Кбайт, после инсталляции пакет занимает почти 1,5 Мбайт. Имеются версии архиватора на английском и русском языке. Окно архиватора напоминает системную утилиту «Мой компьютер», архивы выглядят и ведут себя подобно обычным папкам. Пополнять архивы и извлекать из них объекты можно с помощью перетаскивания. Для просмотра упакованных файлов в программе имеется встроенный модуль визуализации, но можно подключать и внешнюю утилиту просмотра. Программа снабжена весьма обстоятельной справочной системой.

Основные возможности

• Создание архивов форматов RAR и ZIP.

• Распаковка файлов формата CAB, ARJ, LZH, TAR, GZ, ACE, UUE, BZ2, JAR, ISO, 7z, Z.

• Оригинальный высокоэффективный алгоритм сжатия данных с длиной ключа 128 бит.

• Специальный алгоритм мультимедиа-сжатия.

• Возможность работы с файлами размером до 8,589 трлн (10¹²) гигабайт.

• Создание самораспаковывающихся, непрерывных и многотомных архивов.

• Добавление в архивы дополнительной информации для восстановления архива в случае его повреждения, в том числе создание специальных томов восстановления, позволяющих восстановить многотомный архив при повреждении частей с информацией.

• Полная поддержка файловой системы NTFS и имен файлов в Юникоде.

• Поддержка командной строки

7-Zip

7-Zip — файловый архиватор с высокой степенью сжатия. Программа свободно распространяется на условиях лицензии GNU LGPL.

Основные характеристики 7-Zip

• Поддерживаемые форматы:

  • Полностью: 7z, ZIP (кроме WinZip 11 версии), gzip, bzip2, tar.

  • Частично (только распаковка и просмотр): CAB (англ.), RAR, ARJ^[2], cpio (англ.), RPM, deb, (ar), Z (compress (англ.), LZH (англ.), Compiled HTMLHelp, SPLIT, Windows Installer, NSIS Installer.

• Очень высокая степень сжатия в новом формате 7z благодаря использованию усовершенствованного алгоритма Лемпела-Зива.

• Для форматов ZIP и GZIP степень сжатия на 2—10 % выше, чем у PKZip и WinZip.

• Возможность создания самораспаковывающихся архивов для формата 7z.

• В формате 7z возможно создавать многотомные архивы (в наст. время за исключением самораспаковывающихся)

• Возможность шифрования архивов, алгоритмом AES с длиной ключа 256 бит (для формата 7z).

• Интеграция в оболочку Microsoft Windows и Windows NT.

• Плагин для программы FAR Manager.

• Плагин для программ Total Commander и Unreal Commander.

• Мультиязычный графический интерфейс (только для Windows) с функциями двухоконного файлового менеджера.

Степень сжатия

Результаты по степени сжатия сильно зависят от сжимаемых данных. Обычно 7-Zip сжимает в формат 7z на 30—50% лучше, чем в формат zip, а в формат ZIP — на 2—10% лучше, чем другие ZIP-совместимые архиваторы.

В большинстве случаев степень сжатия выше, чем у RAR, за исключением некоторых мультимедиа-данных. Скорость сжатия при этом ниже, но не критично (как правило, не более чем на 30%).

Более того, считается, что по степени сжатия 7-Zip уступает только архиваторам PAQ и его GUI-модификации KGB, которые, однако, имеют на порядок большее время сжатия.

Недостатки

• при высоком уровне сжатия, скорость сжатия данных заметно ниже, чем у многих популярных архиваторов;

• при сжатии некоторых мультимедиа‐данных уступает RAR;

• отсутствие возможности создавать многотомные SFX-архивы;

• неполные 7-zip архивы невозможно открыть (например, если архив был закачан не до конца) — у таких архивов невозможно ни ознакомиться со списком сжатых файлов, ни разархивировать файлы, которые находятся в частично скачанной части (например, WinRAR позволяет это делать со своими недокачанными архивами);

• Формат файла 7z не предназначен для использования с потоками. (p7zip)

• При открытии или запуске файла из архива автоматически не разархивируется вся папка, что не удобно при открытии, например, html файлов т.к. рисунки будут недоступны