ІС та ІТ - ЧАСТИНА 1

Таким чином маємо: 8 бітів = 1 байт;

1 Кбайт (один кілобайт) = 210 байт = 1024 байта; 1 Мбайт (один мегабайт) = 210 Кбайт = 1024 Кбайта;

1 Гбайт (один гігабайт) = 210 Мбайт = 1024 Мбайта.

Отже кодування інформації - це процес формування певного уявлення про інформацію. Інформація здійснює перехід від початкової форми подання у форму, зручну для зберігання, передачі або обробки. Декодування – це процес, коли інформація здійснює зворотній перехід до її початкової форми.

Отже, з допомогою двох цифр 0 і 1 можна закодувати будь-яке повідомлення.

Інженерів такий спосіб кодування залучив простотою технічної реалізації - є сигнал чи немає сигналу. Ці стани легко розрізняти. Недолік двійкового кодування - довгі коди. Але в техніці легше мати справу з великою кількістю однотипних елементів, ніж з невеликим числом складних.

3.4.2. Кодування текстової інформації

Починаючи з 60-х років, комп'ютери в основному використовувалися для обробки текстової інформації. Сьогодні також велика частина ПК у світі зайнята обробкою саме текстової інформації.

Кодування тексту, що вводять в комп'ютер, відбувається найпростішим способом: кожному знаку (символу) відповідає двійкове число.

Для кодування одного символу потрібен один байт інформації.

Враховуючи, що кожен біт приймає значення 1 або 0, отримуємо, що з допомогою 1 байта можна закодувати 256 різних символів. (28 = 256)

Кодування полягає в тому, що кожному символу ставиться у відповідність унікальний двійковий код від 00000000 до 11111111 (або десятковий код від

0 до 255). Важливо, що присвоєння символу конкретного коду - це питання угоди, яке фіксується кодовою таблицею.

Кодова таблиця – це таблиця, що встановлює відповідність між символами алфавіту і двійковими числами. Ці числа називаються кодами

символів і відповідають внутрішньому зображенню символів у комп'ютері.

Кодову таблицю називають також кодовою сторінкою. Коли користувач натискає будь-яку клавішу на клавіатурі, електронна схема клавіатури формує певний двійковий код. Наприклад, натискається латинська літера S –

при цьому в пам'ять комп'ютера записується код 01010011. Для виведення букви S на екран комп'ютера відбувається декодування - з цього двійкового коду будується його зображення. Якщо натиснути клавішу цифри «1»,

клавіатура комп'ютера сформує двійковий код 00110001; клавішу цифри «2» - утвориться код 00110010 тощо. Залежно від натиснутої клавіші утворюється той чи інший двійковий код, що задається кодовою таблицею.

За основу кодування символів у персональних комп'ютерах взята кодова таблиця ASCII – це скорочення від American Standard Code for Information Interchange. Цифри за стандартом ASCII кодуються в двох випадках - при введенні-виведенні і коли вони зустрічаються в тексті. Якщо цифри беруть участь в обчисленнях, то здійснюється їх перетворення в іншій двійковий код. Наприклад, число 57. Оскільки при використанні в тексті кожна цифра представлена своїм кодом згідно з таблицею ASCII, тому маємо код - 00110101 00110111. При використанні в обчисленнях, код цього числа буде отримано за правилами переведення в двійкову систему, і тому матимемо код

00111001.

3.4.3. Кодування графічної інформації

Під графічною інформацією розуміють малюнок, креслення,

фотографію, зображення в книзі, зображення на екрані телевізора або в кінозалі тощо. Для розгляду загальних принципів кодування графічної інформації в якості конкретного, досить загального випадку графічного об'єкта, виберемо зображення на екрані телевізора. Це зображення складається з деякої кількості горизонтальних ліній - рядків. А кожен рядок,

в свою чергу, складається з елементарних найдрібніших одиниць зображення

- точок, які прийнято називати пікселями (picsel - PICture'S ELement -

елемент картинки). Піксель на кольоровому дисплеї може мати різне забарвлення, тому одного біта на піксель недостатньо. Для кодування 4-

кольорового зображення потрібні два біти на піксель, оскільки два біти можуть приймати 4 різних стани. Може використовуватися, наприклад, такий варіант кодування кольорів: 00 - чорний, 10 - зелений, 01 - червоний, 11 -

коричневий. На RGB-моніторах все розмаїття кольорів виходить поєднанням базових кольорів - червоного (Red), зеленого (Green), синього (Blue), з яких можна отримати 8 основних комбінацій.

Весь масив елементарних одиниць зображення називають растром.

Ступінь чіткості зображення залежить від кількості рядків на весь екран і кількості точок у рядку, які представляють роздільну здатність екрану. Чим більше рядків і точок, тим чіткіше і краще зображення.

Розглянемо принципи кодування монохромного зображення, тобто зображення, що складається з будь-яких двох контрастних кольорів - чорного та білого, зеленого та білого, коричневого та білого тощо. Для зручності будемо вважати, що один із кольорів - чорний, а другий - білий. Тоді кожен піксель зображення може мати чорний або білий колір.

Поставивши у відповідність чорному кольору двійковий код "0", а

білому - код "1" (або навпаки), ми зможемо закодувати в одному біті стан одного пікселя цього зображення. А так, як байт складається з 8 біт, то на рядок, що складається з 640 точок, потрібно 80 байтів пам'яті, а на все зображення - 38400 байтів.

Однак отримане таким чином зображення буде надмірно контрастним.

Реальне чорно-біле зображення складається не тільки з білого і чорного кольорів – в нього входять безліч різних проміжних відтінків - сірий, світло-

сірий, темно-сірий і т. ін. Якщо, крім білого і чорного кольорів,

використовувати тільки дві додаткові градації, скажімо світло-сірий і темно-

сірий, то для того, щоб закодувати колірний стан одного пікселя, потрібно вже два біти. При цьому кодування може бути, наприклад, таким: чорний колір - 002, темно-сірий - 012, світло-сірий - 102, білий - 112.

3.4.4. Кодування звукової інформації

Розвиток способів кодування звукової інформації, а також рухомих зображень - анімації і відеозаписів розпочався значно пізніше розглянутих вище різновидів інформації. Аудіо сигнали в цифровий апаратурі представляють у вигляді чисел. Отже, яким же чином можна описати аналоговий аудіо сигнал в цифровій формі? Реальний аудіо сигнал - це складне за формою коливання, певна складна залежність амплітуди звукової хвилі від часу.

Для комп'ютерної обробки аналоговий сигнал потрібно певним чином перетворити в послідовність двійкових чисел. Якщо вимірювати напругу через рівні проміжки часу і записувати отримані значення в пам'ять комп'ютера, то матимемо процес, що називається дискретизацією (або оцифруванням).

Таким чином, перетворення аналогового звукового сигналу в цифрову форму називається аналогово-цифровим перетворенням. Процес такого перетворення полягає в: здійсненні вимірів величини амплітуди аналогового сигналу з деяким тимчасовим кроком (операція дискретизації) та подальшому запису отриманих значень амплітуди в числовому вигляді

(операція квантування).

Чим вища частота дискретизації (тобто кількість відліків за секунду) і

чим більше розрядів відводиться для кожного відліку, тим точніше буде представлений звук. Але при цьому збільшується і розмір звукового файлу.

Тому залежно від характеру звуку, вимог, що пред'являються до його якості і об'єму займаної пам'яті, вибирають деякі компромісні значення.

Пристрій, що виконує оцифрування, називають аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП). Щоб відтворити закодований таким чином звук,

потрібно виконати зворотне перетворення (для цього служить цифро-

аналоговий перетворювач (ЦАП)), а потім згладити отриманий ступінчастий сигнал.

3.5. Інформаційні системи

Інформаційні системи ми спостерігаємо щодня, їх прикладів можна навести безліч. Наприклад, комп’ютер здійснює майже всі інформаційні процеси як система, призначена спеціально для роботи з інформацією;

телебачення забезпечує, в першу чергу, поширення інформації; цифровий фотоапарат обробляє інформацію, отриману під час зйомки, та може зберігати її; мережа мобільного зв’язку допомагає передавати інформацію.

3.5.1. Основні поняття та визначення

Термін система має грецьке походження й означає «ціле, утворене з окремих частин». Світ навколо нас сповнений системами — механізмами,

живими істотами, спільнотами людей, тобто системами механічними,

біологічними, соціальними тощо.

Одне зі значень терміну система — це сукупність елементів, які працюють разом, взаємодіючи між собою, під час виконання завдання. ІІ різновидом є інформаційна система, тобто організований набір елементів,

що здійснює збір, обробку, передачу, зберігання та надання інформації.

В більшості джерел частіше всього зустрічається досить вузьке визначення: інформацíйна система — це сукупність організаційних і технічних засобів для збереження та обробки інформації з метою забезпечення інформаційних потреб користувачів. До визначення інформаційної системи іноді включають компоненти системи, а також сфери діяльності, в яких ця система використовується.

У США, наприклад, під інформаційними системами розуміють усі письмові й електронні форми поширення інформації, обробки даних та обміну ідеями. Тому до них можна віднести всі форми письмового спілкування всередині підприємства (доповіді, звіти, бюлетені та службові записки), а також всі електронні інформаційні засоби (електронну пошту та селекторні і телевізійні наради). Звісно, що використанням засобів обчислювальної техніки поняття інформаційної системи не вичерпується.

Інформаційну систему слід розуміти значно глибше. Тому існує і таке визначення: інформаційна система являє собою комунікаційну систему по збору, передачі, переробці інформації про об'єкт, що забезпечує робітників різного рангу інформацією для реалізації функції управління.

Термін система в даному разі треба вживати у двох розуміннях:

а) як певний метод, суть якого — у раціональному поєднанні і впорядкованості всіх елементів у часі і просторі в такий спосіб, щоб кожний з них сприяв успіху діяльності всього об'єкта. З цим трактуванням пов'язано розуміння координації і синхронізації дій персоналу управління, поєднаних з метою досягнення поставлених завдань;

б) як об'єкт, який має достатньо складну, певним чином упорядковану,

внутрішню структуру (наприклад, виробничий процес).

3.5.2. Головні задачі інформаційних систем

Широке застосування інформаційних систем в життєдіяльності людства пов'язано з тим, що для існування цивілізації необхідний обмін інформацією — передача знань, як між окремими членами і колективами суспільства, так і між різними поколіннями.

Кожна інформаційна система має такі компоненти:

•структуру системи — множину елементів системи і взаємозв'язків між ними. Приклад: організаційна і виробнича структура підприємства;

•функції кожного елемента системи. Приклад: управлінські функції —

прийняття рішень у певних структурних підрозділах підприємства;

• вхід і вихід кожного елемента і системи в цілому. Приклад:

матеріальні або інформаційні потоки, які надходять у систему або вводяться нею;

• мету і обмеження системи та її окремих елементів. Приклад:

досягнення максимального прибутку; фінансові обмеження.

В будь-якій інформаційній системі управління вирішуються задачі трьох типів:

оцінки ситуації (деколи їх називають задачами розпізнавання образів);

перетворення опису ситуації (розрахункові задачі, задачі моделювання);

прийняття рішень (в тому числі і оптимізаційні задачі).

Найдавнішими і найпоширенішими ІС слід вважати бібліотеки. І, дійсно,

здавна в бібліотеках збирають книжки (або їх аналоги), зберігають їх,

дотримуючись певних правил, створюють каталоги різного призначення для полегшення доступу до книжкового фонду. Видаються спеціальні журнали та

довідники, що інформують про нові надходження, ведеться облік видачі.

Найстаріші (у моральному і у фізичному розумінні) ІС повністю базувалися на ручній праці. Пізніше їм на зміну прийшли різні механічні пристрої для обробки даних (для сортування, копіювання, асоціативного пошуку тощо). Наступним кроком стало впровадження автоматизованих інформаційних систем (АІС), тобто систем, де використовується ЕОМ зі своїми носіями інформації.

Інформаційні системи включають в себе: технічні засоби обробки даних, програмне забезпечення і відповідний персонал. Чотири складові частини утворюють внутрішню інформаційну основу:

засоби фіксації і збору інформації;

засоби передачі відповідних даних та повідомлень;

засоби збереження інформації;

засоби аналізу, обробки і подання інформації.

3.5.3.Структура і склад інформаційної системи

Практично всі розглянуті різновиди інформаційних систем незалежно від сфери їх застосування включають один і той же набір компонентів:

функціональні, компоненти системи опрацювання даних та інформаційні. До функціональних компонентів відносяться: функціональні підсистеми

(модулі, бізнес-додатки), функціональні задачі, моделі та алгоритми.

Компоненти системи опрацювання даних включають: інформаційне,

програмне, технічне, правове та лінгвістичне забезпечення. Організаційні компоненти – це організаційна структура фірми та персонал (штати і посадові інструкції).

При цьому під функцією управління розуміється спеціальний постійний обов’язок одного або декількох осіб, виконання якого призводить до досягнення визначеного ділового результату.

Під функціональними компонентами розуміється система функцій управління - повний комплекс взаємозв’язаних у часі і просторі робіт,

необхідних для досягнення поставлених перед підприємством цілей.

Дійсно, будь-яка складна управлінська функція розділяється на ряд більш дрібних задач і зрештою доводиться до безпосереднього виконавця.

Саме від того, як буде виконане те або інше завдання окремим робітником,

залежить успіх у рішенні кінцевих задач фірми в цілому. Таким чином, уся сукупність складних управлінських впливів повинна мати своїм кінцевим результатом доведення загальних задач, що стоять перед підприємством, до кожного конкретного виконавця, незалежно від його службового положення.

На Рис. 3. 2. наведено приклад функціональної декомпозиції інформаційних систем промислового підприємства. В залежності від складності об'єкта кількість функціональних підсистем коливається від 10 до 50 найменувань.

Специфічні особливості кожної функціональної підсистеми містяться в так називаних "функціональних задачах" підсистеми. З появою нових інформаційних технологій поняття "задача" розглядається як закінчений комплекс опрацювання інформації, що забезпечує або видачу прямих керуючих впливів на хід виробничого процесу, або видачу необхідної інформації для прийняття рішень управлінським персоналом.

Науково-методичні положення та рекомендації з проектування автоматичних систем управління (АСУ) вперше були сформульовані академіком В.Глушковим, а потім прийняті, як принципи побудови АСУ, та закріплені державним стандартом. До них належать принципи системності,

розвитку, сумісності, стандартизації та уніфікації, ефективності.

Розглянемо дещо детальніше принцип системності. Він є основоположним при створенні, функціонуванні та розвитку АСУ, оскільки дає змогу розглядати об'єкт дослідження, як єдине ціле; виявляти різні типи зв'язків між структурними елементами, що забезпечують цілісність системи;

встановлювати напрям виробничо-господарської діяльності системи та функції, що нею виконуються. Системний підхід передбачає проведення подвійного аналізу, що має назву "макро - та мікропідходи".

При макроаналізі система або її елемент розглядається як частина системи вищого порядку. Особливе значення надається інформаційним зв'язкам: встановлюється їх кількість, аналізуються ті зв'язки, які зумовлені метою вивчення системи. Далі з них відбираються найперспективніші, які реалізують задану цільову функцію.

При мікроаналізі вивчається структура об'єкта, аналізуються її складові елементи за їх функціональними характеристиками, що виявляються через зв'язки з іншими елементами та зовнішнім середовищем.

В процесі проектування АСУ системний підхід дає змогу використовувати математичний опис функціонування, дослідження різноманітних властивостей окремих елементів та системи в цілому, для аналізу роботи створюваних систем моделювати процеси, що вивчаються.

Системний підхід при створенні АСУ дає змогу знаходити оптимальну структуру системи та дозволяє забезпечити найвищу ефективність її функціонування.