36. Основы теории кодирования информации. Метод Шеннона-Фано. Код Хаффмана.

Кодирование используется при передаче информации по техническим каналам связи. Наиболее распространенный способ – двоинчного кодирования.

Кодирование используют при передаче с шумами или с целью сжатия информации.

Исходное слово из m символов х=а₁а_2…а_m

После кодирование получается слово В=Т(х) и должно существовать обратное преобразование Т^-1(В)=х

Коды бывают

• с возможностью обнаружения ошибки

х=а₁а_2…а_m , B= b₁b_2…b_m, b_m+1

b_i=a_i, i=1..m

b_m+1 – контрольная сумма (сумма всех предыдущих по модулю 2)

Позволяет обнаружить только нечетное количество ошибок.

• с возможностью исправления ошибки.

х=а₁а_2…а_m , B= а₁ а₁ … а₁ а₂ а_{2 …} а_2… а_m а_m… а_{m (каждый символ по к раз)}

11 00 11 => (k=3) 111 111 000 000 111 111

После передачи 110 011 100 010 111 111 => 110011 (но может быть тоже неточно)

Методы сжатия информации – устранение избыточности кодов. Для часто встречающихся символов – короткие коды, для редких – длинные.

Метод Шеннона-Фано – таблица, упорядоченные вероятности, наименьшая разница между суммами вероятностей и т.д.

Код Хаффмана:

1. Упорядочиваем символы по возрастанию вероятностей. Каждому символу ставим в соответствие вершину дерева, которая в дальнейшем окажется листом.

2. Выбираем две вершины с наименьшими вероятностями и строим для них родительскую вершину, которой приписывается вес, равный сумме вероятностей дочерних вершин. Рассматриваем все оставшиеся концевые вершины и построенную, выбираем две с наименьшим весом и т.д. Пока не останется ни одной пары вершин, которые можно определить.

3. На последнем шаге - корень дерева Хаффмана. Для получения кода для каждой вершины дугу к левому соседу помечаем 0, правому – 1. Код символа будет получаться при движении от корня к листу данного символа, если по пути мы соберем все 0 и 1.

37. Понятие архитектуры ВС. Архитектурные принципы фон Неймана и обобщенная архитектура ЭВМ. Усовершенствования архитектуры современных процессоров и повышение степени параллелизма вычислений (конвейеризация, иерархия запоминающих устройств и кэш-память).

Архитектура ВС - совокупность характеристик и параметров, определяющих функционально-логическую и структурную организацию системы. Понятие архитектуры охватывает общие принципы построения и функционирования, наиболее существенные для пользователей, которых больше интересуют возможности систем, а не детали их технического исполнения.

Сведения:

- о составе и взаимодействии основных блоков ВС

- о системе команд

- о регистровой структуре ЦП

- Об организации памяти

- Об организации систем прерываний

- Об организации обмена данными с внешними устройствами

- о топологии связи устройств и модулей

Принципы Неймана

1. Принцип программного управления.

Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. 

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.  Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.  Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека