Структурная схема одноканальной системы передачи информации

источник сообщения

преобразователь информации

ПП

линия

связи

ДМ

ДК

ИИ

ПП

К

М

получатель

ИИ - источник информации

ПП - первичный преобразователь.

Структурированная информация может циркулировать (передвигаться внутри какой-то среды). Циркуляция называется информационным потоком. Информационные потоки бывают внешние (входные), внутренние и выходные. В каналах связи информационные потоки бывают односторонние и двусторонние.

1.5. Устройства связи

Письмо, газета, книга являются устаревшим примером передачи сообщения посредством записи на долговременные носители сообщений. В случае недолговременных носителей информации человек использует различные физические устройства в соответствии с развитием техники: телефон, радио, телевидение.

Внешне устройство связи или «приемо-передающее устройство» состоит из приемника (получателя) и передатчика (отправителя).

Различают следующие устройства связи:

• Устройства связи для усиления: мегафон, слуховая трубка (звуковые колебания);

• Электрический ток как носитель сообщения: телефон;

• Передача с многократным преобразованием. Если на входе и выходе используются различные устройства (микрофон, усилитель), то устройство связи называется преобразователем.

Современная техника в качестве носителей при передаче сообщений по каналам связи использует:

• Механическое движение;

• Механическое давление жидкостей и газов (гидравлика, пневматика);

• Волны давления в жидкостях и газах, включая звуковые волны (до 1 Мгц);

• Электрическое напряжение и ток;

• Свободные электромагнитные волны (от 10² Мгц до 10⁶Мгц), в том числе световые волны;

• Пучки электромагнитных волн (светосигнальные аппараты, лазеры).

В качестве долговременных носителей информации используются намагничиваемые и светочувствительные пленки (диски, ленты и т.д.).

1.6. Кодирование

Компьютеры могут обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. При вводе текста (например, с клавиатуры), вводимые символы кодируются определенными числами, а при выводе их для чтения человеком (на монитор, принтер…) по каждому числу (коду символа) строится изображение символа.

Соответствие между набором символов и их кодами называется кодировкой символов.

• Кодирование данных двоичным кодом

В ЭВМ все действия по хранению, обработке и выдачи информации происходят с обращением к памяти. Элемент памяти машины способен хранить только два состояния (0 или 1). Поэтому для представления информации в ЭВМ используется двоичная система кодирования данных. Информация, представленная в двоичной форме, называется двоично-кодированной. Упорядоченная последовательность двоичных символов называется машинным словом. Единицей измерения информации является 1 бит (либо 0, либо 1). Как правило, команды компьютеров работают не с отдельными битами, а с восемью сразу.

8 последовательных бит составляют 1 байт.

1 Кб = 1024 байт

1 Мб = 1024 Кб

1 Гб = 1024 Мб

Поскольку 1 байт = 8 бит, то машинное слово имеет определенную величину Y, кратную 8.

1 страница примерно= 2500 знаков; 1Мб=400 страниц; 1Гб=400000 страниц

Для передачи информации по каналам связи используются специальные коды, которые стандартизированы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) – МОС (Международная Организация Стандартизации) или МККТТ (Международный Консультационный Комитет по Телефонии и Телеграфии).

Различают следующие способы кодирования:

• Кодирование целых чисел: деление на 2 и запись справа налево;

• Кодирование действительных чисел: число преобразуется в нормализованную форму – мантисса, характеристика и отдельно хранятся в двоичном виде;

• Кодирование графических данных.

Основной элемент точка или растр. Для каждой точки записывается ее атрибуты: цвет и т.д. Для черно-белых мониторов существует 256 градаций серого цвета. Чтобы закодировать достаточно 8 разрядов. Для цветного изображения применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие: красный, зеленый, синий (система RGB). Для кодирования нужно 24 разряда (TrueColor ), 16 разрядов (HighColor).

Кроме этого существует 8 разрядный индексный метод кодирования с помощью таблицы – палитры.

• Кодирование звуковой информации.

Метод FM (frequency modulation) любой звук можно разложить на простейшие гармонические сигналы, каждый из которых представляет синусоиду, т.е. может быть описан кодом. Звуковые сигналы являются аналоговыми. Для их преобразования необходимы специальные преобразователи АЦПЦАП (аналого-цифровой преобразователь и цифро-аналоговый преобразователь).

Метод таблично-волнового синтеза (Wave-Table). В таблицах хранятся образы музыкальных инструментов (звуки). Числовые коды выражают тип инструмента, высоту звука, продолжительность, интенсивность, динамику изменения и т.д.

• Кодирование текстовых данных: 256 различных значений для кодирования символов.

Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCII (American Standard Code for Interchange – американский код для обмена информацией) имеет основной стандарт (00-7F)-для кодирования управляющих символов, цифр, букв латинского алфавита; и расширение (80-FF)-для кодирования псевдографики и национального алфавита. Например ‘A’ = 41; ‘a’ = 61. Отечественный аналог – КОИ-7, Windows 1251, КОИ-8 (российский Internet), UNCODE (универсальная таблица кодирования 16 разрядная).

Для кодирования применяется таблица символов ASCII (базовая 0-127 и расширенная 128-255, от 0-32 управляющие коды).

1.7. Предмет и задачи информатики

Термин информатика произошел от французского слова Informatique, который в свою очередь состоит из двух других слов: Information (информация), Automatique (автоматизация).

Её сущность – это наука об автоматической обработке информации. В США и ряде западных стран применяется термин Computer Science.

В качестве источников информатики называют две науки – документалистику и кибернетику.

Наука документалистика появилась в конце XIX – 20-30г. ХХ века и была вызвана развитием документооборота. Кибернетика (греческое слово kiberneticos (искусство управления)) появилась как наука в 1948 г. и ее основателем считается Норберт Винер. Впервые термин кибернетика ввел Андре Мари Ампер в первой половине Х1Х века. Он занимался систематизацией всех наук и назвал этим термином гипотетическую науку об управлении.

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи, данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

По определению очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называют информационной технологией.

Предмет информатики составляют следующие понятия:

• Аппаратное обеспечение вычислительной техники;

• Программное обеспечение вычислительной техники;

• Средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

• Средства взаимодействия человека с аппаратным и программным обеспечением;

Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называют пользовательским интерфейсом.

Информатика практическая наука. Направления ее практических приложений:

• Архитектура вычислительной техники (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

• Интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

• Программирование (приемы, методы, средства разработки программ);

• Преобразование данных;

• Защита информации;

• Автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без человека);

• Стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами).

Главная функция информатики – разработка методов и средств преобразования информации и их использования в организации технологического процесса переработки информации.

Некоторые аспекты управления информацией получили научное развитие сравнительно давно. Например, те вопросы обработки информации, которые связаны с передачей информации по техническим каналам связи. Большое значение имеют вопросы, связанные с кодированием информации, в прикладной математике были разработаны методы поиска оптимальных решений дискретных оптимизационных задач. Но революцию в науке произвело изучение управленческих аспектов информации. Все эти научные изыскания были сведены в единую систему, и родилась новая наука – кибернетика.

Кибернетика – наука об общих законах получения, хранения, передачи и обработки информации.

Кибернетика – это наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др.

Основоположник – американский математик Норберт Винер. Родилась наука в 1948г.

Кибернетика и информатика очень похожи, но акцент

• в информатике – на свойствах информации и аппаратно-программных средствах её обработки;

• в кибернетике – на разработке концепций и построении моделей объектов с использованием, в частности, информационного подхода.