МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ХЕРСОНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра інформацiйних технологій
	МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ
	та контрольні завдання до виконання лабораторних робіт
	з дисципліни „Комп’ютерна логіка”
	для студентів другого курсу
	для напряму підготовки 6.050102 “Комп’ютерна інженерія”
	за професійним спрямуванням “Комп’ютерні системи та мережі”
	галузі знань 0501 “Інформатика та обчислювальна техніка”
	факультету кібернетики та системної інженерії
Частина 4 (лабораторна робота 4)
Херсон – 2016 р.

Методичні рекомендації та контрольні завдання до виконання лабораторних робіт з дисципліни „Комп'ютерна логіка” для студентів другого курсу напряму підготовки 6.050102 “Комп’ютерна інженерія” (за професійним спрямуванням “Комп’ютерні системи та мережі”) галузі знань 0501 “Інформатика та обчислювальна техніка”. Частина 4 (лабораторна робота 4).
Укладач: Веселовська Г.В., доцент кафедри інформаційних технологій ХНТУ, к.т.н., доцент, кількість сторінок 25.
Рецензент: Гучек П.Й., доцент кафедри інформаційних технологій ХНТУ, к.т.н., доцент
	Затверджено
	на засіданні кафедри інформаційних технологій ХНТУ,
	протокол № 1 від 30.08.2016 р.
	Завідувач кафедри інформаційних технологій ХНТУ, д.т.н., професор, заслужений діяч науки і техніки України
	____________________ В.Є.Ходаков
Відповідальний за випуск В.Є.Ходаков, завідувач кафедри інформаційних технологій ХНТУ, д.т.н., професор, заслужений діяч науки і техніки України.

Лабораторна робота 4

Тема: Iнформацiйнi основи комп`ютерної технiки.

Мета роботи: опановування особливостей понять iнформацiї, дискретних сигналiв, технологій дискретизації iнформацiї та простих еквiвалентних перетворень.

Базові поняття: інформація; властивостi інформації; аналоговi й дискретнi сигнали; дискретизацiя інформації; простi еквiвалентнi перетворення.

1 Основні теоретичні відомості

1.1 Поняття та властивості інформації, аналогові й дискретні сигнали, дискретизація інформації

Провідну роль для розвитку науково-технiчного прогресу вiдiграє кiбернетика, що розглядає загальнi закони управлiння.

Об`єктом кібернетики є абстрактнi системи, що пiддаються управлiнню та розглядаються як сукупностi взаємопов`язаних об`єктiв, спроможних отримувати, зберiгати, передавати та переробляти iнформацiю.

Виникнення та розвиток кiбернетики нерозривно пов`язанi з розвитком комп`ютерної технiки.

Відповідно, основними технiчними засобами розв`язування кiбернетичних задач стали комп`ютери.

Кiбернетика, комп`ютерна технiка та галузi їх застосування оперують поняттям інформації, а вci процеси в комп`ютерних системах i комплексах пов`язано зi зберiганням, перетворенням i передачею iнформації.

Інформація є найважливiшим, найзагальнiшим i найсуперечливiшим поняттям сучасної науки, що має ряд взаємодоповнюючих тлумачень.

Поняття інформації має властивість загальності, є дуже потужним і містким поняттям, яке необхідно брати до уваги при розгляді будь-яких процесів у природі та суспільстві й яке охоплює весь світ (історію; томи наукових досліджень; твори поетів і прозаїків; розмаїтість речей та явищ тощо).

Оскільки, в процесі практичної діяльності, людина одержує, зберігає, обробляє та передає різноманітну інформацію про навколишній світ, то інформація, в першу чергу, означає для людини відомості про довкілля та процеси, що протікають у ньому, сприймаючися різноманітними інформаційними системами (живими організмами, керуючими машинами тощо).

Засновник кiбернетики Н. Вiнер сформулював визначення, згідно якого, iнформацiя є інформацією, а не матерією та не енергією.

Нині термiн інформація вважається iнтуїтивно зрозумiлим абстрактним поняттям, що не має єдиного чiткого визначення, оскільки набуває в рiзних галузях знань рiзного змiсту.

Згiдно сучасних офiцiйних документiв мiжнародного рiвня, термiн iнформацiя рекурсивно спирається на термiн данi.

У серiї cтандартiв «ISO/IEC 2382 Information technology vocabulary», що утворюють систематизований термiнологiчний словник з комп`ютерної технiки та її застосувань, у документi «ISO/IEC 2382-1:1993 Fundamental terms» застосовуються наступні визначення:

- 01.01.02 Iнформацiя (у процесах її обробки) ˗ будь-який факт, поняття або значення, отриманi з даних (01.01.03), а також контекст, обраний зi знань, або контекст, асоцiйований зi знаннями;

- 01.01.03 данi ˗ подання iнформацiї (01.01.02) в деякому формалi-зованому видi, придатному для передачi, iнтерпретацiї або обробки.

Зазначимо, що початкові витоки походження слова інформація є латинськими.

Спочатку під словом інформація мали на увазі уявлення, поняття, потім – відомості, передачу повідомлень.

Термін повідомлення позначає інформацію, призначену для передачі від одного об'єкту до іншого.

Повідомлення про подію, яка може мати два однаково можливих результати, містить одну одиницю інформації – біт (binary digit, двійковий розряд).

Таким чином, біт дорівнює кількості інформації, що міститься в повідомленні про те, що певний об'єкт знаходиться в одному з двох рівноможливих станів.

Повідомлення передають за допомогою сигналів.

Сигнал являє собою зміну фізичної величини, що несе в собі певну інформацію.

Сигнали можуть бути найрізноманітнішими (електричними, звуковими, оптичними, у вигляді позначок або дотиків тощо), але їх об`єднує те, що фізичне середовище змінюється та зазначена зміна має значення.

Наприклад, електричний сигнал являє собою зміну струму або напруги, що здійснюється відповідно до змісту того повідомлення, що передається.

Виходячи з вище сказаеого, інформацiю можна охарактеризувати рядом властивостей, серед яких слід відзначити наступні:

1) iнформацiя приносить ті знання про оточуючий світ, яких до її отримання не було, зменшуючи ступiнь невизначеностi та неповноти знань;

2) фiзично iнформацiя є слiдом, залишеним однією подією на iншiй, а для передачi інформації може використовуватися будь-яке фiзичне явище (електромагнітні хвилі, свiтло, звук тощо);

3) iнформацiя, не будучи матерiальною, є невiддiльною вiд матерїї, фіксується в матерiальнiй формi (повiдомленні) та передається за допомогою матерiальних носiїв (сигналів).

Важливо відзначити те, що, з інформаційної точки зору, можливі два підходи до вивчення явищ дійсності - неперервний i дискретний.

Обидва вказані підходи зводяться до алфавітного способу подання інформації.

Розглянемо особливості зазначених підходів.

Об'єкти й явища характеризуються значеннями фізичних величин, наприклад: масою тіла; температурою тiла; відстанню між двома точками; довжиною шляху, пройденого рухомим тілом; яскравістю світла тощо.

Природа неперервних величин є наступною: величина може приймати будь-які значення в певному діапазоні, що можуть бути як завгодно близькими одне до одного, але розрізняються мiж собою; кількість значень, що може приймати величина, є нескінченно великою.

Інформацію, що несуть у собі неперервні величини, називають неперервною інформацією.

Термiн неперервність виділяє основну властивість указаних величин - відсутність розривів (проміжків) між значеннями, що може приймати величина.

Наприклад, про численні фізичні величини (масу тіла, відстань між точками, площу фігури, напругу електричного струму тощо) можна сказати, що вони є неперервними величинами, приймаючи будь-які значення від нуля до нескінченності.

Окрім неперервних величин, існують величини іншого роду (такі, як кількість людей у кімнаті, кількість електронів в атомі та т.і.), що можуть приймати тільки цілі значення (0, 1, 2, ... тощо), та не можуть мати дробових значень.

Величини, що приймають не будь-які, а цілком певні, окремі значення, називають дискретними величинами.

Для дискретної величини є характерним те, що всi її значення можна пронумерувати цілими числами 0,1,2,...

Відповідно до існування аналогових і дискретних величин, повідомлення та сигнали теж бувають неперервними (аналоговими) та дискретними (цифровими, імпульсними).

Неперервне повідомлення є зміною фізичної величини, що з часом може в заданому інтервалі набувати не окремих, а будь-яких значень (наприклад, зміна температури, тиску, напруги тощо).

Аналоговий (неперервний) сигнал представляється фiзичною величиною (електричною напругою, струмом, свiтлом, звуком тощо), змiна якої в часi вiдображає вiдповiднi змiни в часi розглянутого процесу.

Фiзична величина, що передає неперевний сигнал, може приймати будь-якi значення в деякому iнтервалi змiни значень у довiльнi моменти часу.

Дискретне повідомлення є послідовністю окремих елементів (цифр, літер, імпульсів), в якій закодовано інформацію про зміну фізичної величини.

Елементи, з яких складається дискретне повiдомлення, називають символами (лiтерами).

Набiр символiв, з яких може складатися дискретне повідомлення, утворює алфавіт.

Кiнцеву послiдовнiсть символiв алфавiту називають словом.

Формування дискретного повiдомлення здiйснюється шляхом вибору слова в деякому алфавiтi з сукупностi всiх припустимих для даного алфавiту слiв.

Дискретнi сигнали характеризуються фiксованим набором елементiв, iз яких у деякi моменти часу формуються рiзнi послiдовностi.

Оточуючий свiт не є дискретним: бiльшiсть iнформацiї, з якою ми маємо справу у повсякденному життi, передається за допомогою аналогових сигналiв.

Однєю з головних причин того, що переважна частка сучасної комп`ютерної технiки є цифровою, являючи собою машини дискретної дiї, становить те, що дискретнi сигнали простiше зберiгати й обробляти, вони в меншому ступенi пiддаються перекручуванню пiд впливом перешкод.

Для того, щоб використовувати засоби комп`ютерної техніки для зберiгання, передачi й обробки iнформацiї, має бути виконана дискретизацiя ˗ перехiд вiд аналогового (неперервного) подання сигналу до дискретного подання.

Процес дискретизацiї передбачає двi основнi складовi: