55. Энтропия, количество информации по Шеннону.

Количество информации, содержащееся в одном элементе сигнала, на­зывают удельной информативностью или энтропией сигнала (ИЛИ неопределённость в каждой ситуации):

(1.2)

По существу энтропия есть мера неопределенности или мера недос­тающей информации исследуемого процесса (сообщения). В частности, эн­тропия русского алфавита ( = 32) равна Н = 5 бит/символ.

С количеством информации неразрывно связана скорость ее передачи. Численно скорость передачи информации определяется ее количеством, переданным за секунду. Предельные возможности скорости передачи информа­ции оцениваются пропускной способностью (часто используется термин ем­кость) канала связи. Пропускная способность канала численно равна макси­мальному количеству информации, которое можно передать по каналу за 1 с.

В термодинамике энтропия – это вероятность теплового состояния вещества. В математике это степень неопределённости в ситуации или задаче. В информатике – энтропией характеризуют способность источника отдавать информацию. Энтропия выражается (в термодинамике ):

N –общее число молекул данного пространства; ni – количество молекул, имеющих скорость vi+∆v; ni/N – вероятность появления молекул со скоростью vi+∆v.

Шеннон предложил H взять за стационарную информацию, т.е.: Iср=

H характеризуется следующими свойствами:

1. она всегда положительна;

2. она =0, если все остальные =0; это тот случай, когда о опыте или величине известно всё и результат не приносит новой информации;

3. она имеет наибольшее значение когда все вероятности равны между собой.

Энтропия измеряется в битах.

Количество информации тогда равно вероятности, когда неопределённость ситуации снимается полностью. Количества информации – это уменьшение энтропии в следствии опыта при неполном снятии неопределённости имеем частичную информацию, = разности между конечной и начальной энтропией. Наибольшее количество информации получаем, если снижается наибольшее неопределённость (т.е. равномерное распределение).

50. Программируемые связные адаптеры.

Программируемый связной интерфейс (pci)

При увеличении расстояний, на которые передаются данные, параллельные связи становятся неприемлемо сложными и дорогими. В этом случае применяют преобразование параллельных данных в последовательные для их передачи по одной сигнальной линии. Кроме того, многие ВУ оперируют с последовательными кодами и для взаимодействия с процессором нуждаются в преобразовании данных из параллельной формы в последовательную и наоборот. Последовательные передачи используются также при применении обычных телефонных сетей для связи удаленных объектов, что широко распространено в практике.

Тракт передачи последовательных данных в общем случае включает в себя источник и приемник данных, программируемые связные адаптеры (ПСА) и модемы (рис. 6.8, в). Такой тракт соответствует взаимодействию процессора с ВУ, оперирующими параллельными кодами, но находящимися на большом расстоянии от процессора.

ПСА преобразуют данные из параллельной формы в последовательную или наоборот и выполняют также некоторые другие функции.

 

Рис. 6.8. Структура трактов передачи данных (а), (б), (в)

Программируемый связной интерфейс или универсальный (синхронно-асинхронный) приемо-передатчик (У(С)АПП или U(S)ART) предназначен для организации обмена данными между МП и удаленными ВУ в последовательном формате. По этой причине УСАПП называют также последовательным интерфейсом (IOS).В качестве передатчика УСАПП преобразует параллельный код в последовательный и отправляет его в линию связи, а в качестве приемника осуществляет обратное преобразование. УСАПП может обмениваться данными с удаленными устройствами в симплексном (движение информации в одном направлении) , полудуплексном (информация передается и принимается в обоих направлениях, но поочередно) и дуплексном режимах (обмен данными в обоих направлениях одновременно).

На рисунке приведено упрощенное условное обозначение УСАПП, схема его включения в микропроцессорную систему и типичная последовательность бит на входе приемника или выходе передатчика в асинхронном режиме работы. Микропроцессор на схеме не показан. Счетчик CT0 таймера (мог быть и другой) обеспечивает требуемую скорость обмена данными.

Назначение некоторых выводов: TxD - выход передатчика, RxD - вход приемника, CLK - вход частоты синхронизации, TxC - вход синхросигнала передатчика, RxC - вход синхросигнала приемника, ~CTS - инверсный вход готовности приемника терминала (удаленного устройства или модема). В простых системах связи вход ~CTS можно жестко связать с "землей", уведомляя передатчик, что приемник "всегда готов", а его действительная готовность к приему - это забота программиста! Если используется стандартный протокол связи, например RS-232C, то вход ~CTS должен быть отсоединен от нулевого провода. C/~D - функциональный вход "управление/данные". Если C/~D = 0 , то МП и УСАПП обмениваются байтом данных, если C/~D = 1, то происходит запись байта управления или чтение байта состояния.

Из приведенного рисунка нетрудно вычислить адреса PCI. Для нулевого выхода дешифратора, подключенного к входу таймеру "выбор микросхемы"адреса уже найдены. Активизация инверсного входа ~CS УСАПП производится подачей сигналов A4,A3,A2 = 111(BIN) = 7(DEC) и разрешающих работу дешифратора сигналов A7,A6,A5 = 100(BIN). В таблице приведены два из четырех возможных адресов PCI (A1 = 0).

Одним из наиболее распространенных режимов работы УСАПП является асинхронный режим. В этом режиме каждый передаваемый символ (кадр) содержит следующие поля:

• обязательный стартовый бит, на рисунке обозначен ST, всегда равен нулю,

• 5..8 информационных бит,

• необязательный бит контроля четности/нечетности PB,

• 1..2 стоп-бита SP.

Кадры следуют непрерывно или отделяются паузами. Инфомационные биты передаются начиная со старших разрядов. На рисунке передается/принимается код 01011001, а не 10011010.

УСАПП программируется записью в него байта управления, который может быть двух типов:

• инструкция режима,

• команда управления.