
- •Предисловие
- •Лекция 1. Информация. Начальные понятия и определения
- •1. Информация и данные
- •2. Адекватность и формы адекватности информации
- •3. Качество информации
- •4. Понятие об информационном процессе
- •5. Формы представления информации
- •6. Преобразование сообщений
- •Лекция 2. Необходимые сведения из теории вероятностей
- •1. Понятие вероятности
- •2. Сложение вероятностей независимых несовместных событий
- •3. Умножение вероятностей независимых совместных событий
- •4. Нахождение среднего для значений случайных независимых величин
- •5. Понятие условной вероятности
- •6. Общая формула для вероятности произведения событий
- •7. Общая формула для вероятности суммы событий
- •Лекция 3. Понятие энтропии
- •1. Энтропия как мера неопределенности
- •2. Свойства энтропии
- •3. Условная энтропия
- •Лекция 4. Энтропия и информация
- •1. Объемный подход к измерению количества информации
- •2. Энтропийный подход к измерению количества информации
- •Лекция 5. Информация и алфавит
- •Лекция 6. Постановка задачи кодирования. Первая теорема Шеннона.
- •Лекция 7. Способы построения двоичных кодов. Алфавитное неравномерное двоичное кодирование сигналами равной длительности. Префиксные коды.
- •1. Постановка задачи оптимизации неравномерного кодирования
- •00100010000111010101110000110
- •2. Неравномерный код с разделителем
- •3. Коды без разделителя. Условие Фано
- •00100010000111010101110000110
- •00100010000111010101110000110
- •4. Префиксный код Шеннона–Фано
- •5. Префиксный код Хаффмана
- •Лекция 8. Способы построения двоичных кодов. Другие варианты
- •1. Равномерное алфавитное двоичное кодирование. Байтовый код
- •2. Международные системы байтового кодирования текстовых данных. Универсальная система кодирования текстовых данных
- •3. Алфавитное кодирование с неравной длительностью элементарных сигналов. Код Морзе
- •4. Блочное двоичное кодирование
- •101010111001100010000000001000000000000001
- •5. Кодирование графических данных
- •6. Кодирование звуковой информации
- •Лекция 9. Системы счисления. Представление чисел в различных системах счисления. Часть 1
- •1. Системы счисления
- •2. Десятичная система счисления
- •3. Двоичная система счисления
- •4. 8- И 16-ричная системы счисления
- •5. Смешанные системы счисления
- •6. Понятие экономичности системы счисления
- •Лекция 10. Системы счисления. Представление чисел в различных системах счисления. Часть 2.
- •1. Задача перевода числа из одной системы счисления в другую
- •2. Перевод q p целых чисел
- •3. Перевод p q целых чисел
- •4. Перевод p q дробных чисел
- •6. Перевод чисел между 2-ичной, 8-ричной и 16-ричной системами счисления
- •Лекция 11. Кодирование чисел в компьютере и действия над ними
- •1. Нормализованные числа
- •2. Преобразование числа из естественной формы в нормализованную
- •3. Преобразование нормализованных чисел
- •4. Кодирование и обработка целых чисел без знака
- •5. Кодирование и обработка целых чисел со знаком
- •6. Кодирование и обработка вещественных чисел
- •Лекция 12. Передача информации в линии связи
- •1. Общая схема передачи информации в линии связи
- •2. Характеристики канала связи
- •3. Влияние шумов на пропускную способность канала
- •Лекция 13. Обеспечение надежности передачи информации.
- •1. Постановка задачи обеспечения надежности передачи
- •2. Коды, обнаруживающие одиночную ошибку
- •3. Коды, исправляющие одиночную ошибку
- •Лекция 14. Способы передачи информации в компьютерных линиях связи
- •1. Параллельная передача данных
- •2. Последовательная передача данных
- •3. Связь компьютеров по телефонным линиям
- •Лекция 15. Классификация данных. Представление данных в памяти компьютера
- •1. Классификация данных
- •2. Представление элементарных данных в озу
- •Лекция 16. Классификация структур данных
- •1. Классификация и примеры структур данных
- •2. Понятие логической записи
- •Лекция 17. Организация структур данных в оперативной памяти и на внешних носителях
- •1. Организация структур данных в озу
- •2. Иерархия структур данных на внешних носителях
- •3. Особенности устройств хранения информации
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
Лекция 14. Способы передачи информации в компьютерных линиях связи
Параллельная передача данных
Последовательная передача данных
Связь компьютеров по телефонным линиям
1. Параллельная передача данных
Для одновременной передачи нескольких сигналов, очевидно, требуется линия связи, количество проводников в которой совпадает с числом передаваемых сигналов. Такая линия связи называется шиной. Количество проводников в шине определяет ширину или разрядность шины.
Например, во внутренних линиях связи компьютера могут использоваться 16-ти и 32-х разрядные шины. Шина обеспечивает наиболее быстрый способ передачи информации, поскольку за два такта тактового генератора передается целое машинное слово.
В
общем случае, если
– частота тактового генератора,h
– разрядность шины, n
– число тактов, за которые осуществляется
передача 1 импульса (бита) по проводнику,
то пропускная способность канала
параллельной передачи будет:
. (15.1)
Параллельный способ передачи используется во внутренних линиях связи компьютера (на материнской плате; при обмене информацией с устройствами внешней памяти – магнитными и оптическими дисками), в линиях связи с внешними устройствами, подключаемыми к параллельному порту компьютера (LPT-порту): с принтером, плоттером и др.
Несмотря на достоинства, у параллельного способа передачи имеются недостатки:
Невозможна параллельная передача на расстояния более нескольких метров, так как между параллельными проводниками имеется электрическая емкость, увеличивающаяся с длиной проводников. Эта электроемкость приводит к тому, что при протекании импульса (логическая единица) по какому-либо одному проводнику возникают наводки в других проводниках.
Параллельный способ требует многожильных специальных кабелей для связи, что существенно повышает стоимость линии.
2. Последовательная передача данных
Для передачи информации на большие расстояния, например, при объединении компьютеров в сети, используется последовательный способ передачи. Возможны два режима последовательной передачи:
Синхронный режим;
Асинхронный режим.
При синхронной передаче каждый передаваемый бит сопровождается импульсом синхронизации, информирующим приемник информации о наличии в линии информационного бита. Синхронизирующие импульсы управляют приемом информации. В этом случае между передатчиком и приемником должны быть протянуты минимум три провода: один – для передачи данных, второй – для передачи синхроимпульсов, третий – общий заземленный.
Если расстояние между источником и приемником составляет несколько метров (и более), то каждый из сигналов (информационный и синхронизирующий) приходится посылать по специальному экранированному кабелю, что значительно увеличивает стоимость линии. Этот способ передачи не получил широкого распространения.
Асинхронный способ передачи не требует синхронизации действий приемника и передатчика; по этой причине для связи достаточно линии из двух проводников; причем оказывается необязательным использование специализированных компьютерных линий, а можно использовать даже телефонные линии. При асинхронной передаче источник и приемник должны быть согласованы по скорости передачи.
Передача производится машинными словами, состоящими из информационных битов и нескольких служебных битов. Рассмотрим пример передачи 8-битного слова с одним контрольным битом четности. В отсутствие передачи в линиии поддерживается уровень сигнала, соответствующий логической единице (например, +5 В) (рис. 8).
|
|
|
|
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
|
|
|
Рис. 8. Асинхронный способ передачи данных
Передатчик может начать пересылку в любой момент посредством генерации стартового бита, который переводит линию в состояние логического нуля на время продолжительности элементарного сигнала
. По наличию стартового бита приемник узнает, что передача началась.
Затем происходит передача информационных битов, начиная с младшего (0-го).
Затем передается контрольный бит четности.
За контрольным следует стоповый бит (от слова «стоп») (их может быть два), который вновь переводит линию в состояние ожидания, то есть в состояние логической единицы.
Вся передаваемая цепочка битов (стартовый
бит, информационные биты, бит четности
и стоповый бит) называется кадром.
Передача нового кадра может начаться
сразу после стопового бита. Новый
стартовый бит может быть послан через
любой интервал времени (не обязательно
кратный).
Так как количество битов в кадре превосходит количество информационных битов в нем, это приводит к увеличению избыточности кода и увеличению времени передачи. Поскольку биты передаются по очереди, скорость передачи ниже, чем в параллельном способе (при той же самой частоте тактового генератора). Тем не менее, и в последовательных линиях связи скорость передачи может достигать единиц Гбит/с – такой скорости более чем достаточно для передачи, например, телевизионного сигнала. Неоспоримым преимуществом последовательного способа передачи данных является то, что его применимость не ограничена дальностью передачи.