4. Формы представления и передачи информации. Представление и кодирование информации

Для обмена информации с другими людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), т.е. информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, т.е. набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию. Например, в основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, английский язык использует латиницу (26 знаков), китайский язык использует иероглифы (десятки тысяч знаков).

Последовательности символов алфавита в соответствии с правилами грамматики образуют основные объекты языка – слова. Правила, согласно которым образуются предложения из слов данного языка, называют синтаксисом.

Наряду с естественными языками были разработаны и формальные языки (системы счисления, язык алгебры, символы, языки программирования и др.). При этом алфавит могут составлять цифры, символы, формулы, ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире и т.п. Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличии строгих правил грамматики и синтаксиса.

Представление  информации может осуществляться с помощью языков, которые являются знаковыми системами. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита и правил выполнения операций над знаками.

Знаки могут иметь различную физическую природу. Например, для представления информации с использованием языка в письменной форме, используются знаки, которые являются изображениями на бумаге или других носителях, в устной речи в качестве знаков языка используют различные звуки (фонемы), а при обработке текста на компьютере знаки представляются в виде последовательностей электрических импульсов (компьютерных кодов).

Представление (отображение) информации требуется в тех случаях, когда в процессе управления принимает участие человек. Отображение заключается в демонстрации изображений, содержащих качественные и количественные характеристики информации, циркулирующей в системе. Для этого используются различные устройства отображения информации и регистрирующие устройства. Например, цифробуквенные индикаторы, ЭЛТ, мнемосхемы, табло, графические регистрирующие приборы - графопостроители и т.д.

Передача информации состоит в переносе ее на расстояние посредством сигналов различной физической природы по механическим, оптическим, акустическим, электромагнитным и другим каналам связи. Чаще всего используются электрические и электромагнитные каналы связи.

Информация - очень емкое понятие, в которое вмещается весь мир: все разнообразие вещей и явлений, вся история, все тома научных исследований, творения поэтов и прозаиков. И все это отражается в двух формах - непрерывной и дискретной. Обратимся к их сущности.

Объекты и явления характеризуются значениями физических величин. Например, массой тела, его температурой, расстоянием между двумя точками, длиной пути (пройденного движущимся телом), яркостью света и т.д. Природа некоторых величин такова, что величина может принимать принципиально любые значения в каком-то диапазоне. Эти значения могут быть сколь угодно близки друг к другу, исчезающие малоразличимы, но все-таки, хотя бы в принципе, различаться, а количество значений, которое может принимать такая величина, бесконечно велико.

Такие величины называются непрерывными величинами, а информация, которую они несут в себе, непрерывной информацией.

Слово “непрерывность” отчетливо выделяет основное свойство таких величин - отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые может принимать величина. Масса тела - непрерывная величина, принимающая любые значения от 0 до бесконечности. То же самое можно сказать о многих других физических величинах - расстоянии между точками, площади фигур, напряжении электрического тока.

Кроме непрерывных существуют иные величины, например, количество людей в комнате, количество электронов в атоме и т.д. Такого рода величины могут принимать только целые значения, например, 0, 1, 2, ..., и не могут иметь дробных значений. Величины, принимающие не всевозможные, а лишь вполне определенные значения, называют дискретными. Для дискретной величины характерно, что все ее значения можно пронумеровать целыми числами 0,1,2,...Примеры дискретных величин: геометрические фигуры (треугольник, квадрат, окружность); буквы алфавита; цвета радуги.

Можно утверждать, что различие между двумя формами информации обусловлено принципиальным различием природы величин. В то же время непрерывная и дискретная информация часто используются совместно для представления сведений об объектах и явлениях.

• Выделяют следующие три основных способа представления информации: аналоговый, числовой (цифровой) и символьный. По мнению других авторов формы представления информации — символьная, текстовая и графическая. Символьная основана на использовании символов — букв, цифр, знаков, в том числе знаков пунктуации и других знаков. Текстовая также использует образующие тексты символы, но расположенные в определенном порядке. Графическая — самая емкая и сложная. К ней относятся различные виды изображений. Информация, представленная в виде, удобном для обработки, называется данными. Определенная структура информационного объекта, подвергаемого обработке, именуется форматом.

• Обмен информацией производится по каналам передачи информации. Каналы передачи информации могут использовать различные физические принципы. Компьютеры могут обмениваться информацией с использованием каналов связи различной физической природы: кабельных, оптоволоконных, радиоканалов и др. Общая схема передачи информации включает в себя отправителя информации, канал передачи информации и получателя информации. Если производится двусторонний обмен информацией, то отправитель и получатель информации могут меняться ролями. Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность (скорость передачи информации). Пропускная способность канала равна количеству информации, которое может передаваться по нему в единицу времени. Обычно пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с. Однако иногда в качестве единицы используется байт в секунду (байт/с) и кратные ему единицы Кбайт/с и Мбайт/с. Соотношения между единицами пропускной способности канала передачи информации такие же, как между единицами измерения количества информации: 1 байт/с = 8 бит/с; 1 Кбит/с = 1024 бит/с; 1 Мбит/с = 1024 Кбит/с; 1 Гбит/с = 1024 Мбит/с