Колесников л.П. Глава 1

ФПТ 2009

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Бабич Н.П., Жуков И.А. Компьютерная схемотехника. – Киев. МК-Пресс, 2004 -576 с.

А.П.Жмакин. Архитектура ЭВМ. – С-П. БХВ-Петербург, 2008 – 315 с.

А.В.Кузин, М.А.Жаворонков. Микропроцессорная техника. Учебник – М. Академия, 2006 -301 с.

А.Н.Морозевич и др. МикроЭВМ, микропроцессоры и основы программирования. Минск. Высшая школа, 1990 – 348 с.

Н.П.Сергеев, Н.П.Башкевич. Основы вычислительной техники. Учебное пособие для ВУЗов – М. Высшая школа, 1988 – 308 с.

1. Информатика, информация, сигналы

и их представление

Информатика -наука об общих свойствах и закономерностях информации, а также методах её поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности человека. Как наука сформировалась в результате появления ЭВМ. Включает в себя теорию кодирования информации, разработку методов и языков программирования, математическую теорию процессов передачи и обработки информации.

Научное определение понятия «информа­ция» — одна из наиболее актуальных и фундамен­тальных проблем в условиях современной информа­тизации общества.

Термин «информация» (от латин. informatio — разъяснение, изложение, сведения) означает совокупность некоторых све­дений, сообщений, данных, знаний.

В начальном и более узком значении информация — это атрибут разум­ных существ, людей; любые сведения, данные, факты, полученные с помо­щью органов чувств (зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания), а также из опыта, наблюдений или путем рассуждений.

Информация фиксируется в материальной форме для сообщения другому существу или самому себе. При таком понимании любая информация содер­жит два компонента: содержательный и материальный. То есть, во-первых, информация должна быть понятной тем, для кого предназначена (содержа­тельный компонент), во-вторых, представлена на том или ином носителе (материальный компонент). Разделение этих понятий приводит к такому со­отношению между ними: (абстрактная) информация передается с помощью (конкретных) сообщений.

Сообщение — это форма представления информации с помощью языка знаков, жестов, сигналов и т. п.

Сообщения используются как в живой при­роде, так и в технике. Например, между людьми сообщения передаются в ус­тной или письменной форме, между устройствами — с помощью сигналов.

Соотношение между сообщением и информацией не взаимно однозначно. Одна и та же информация может быть передана с помощью разных сообщений, одно и то же сообщение может нести разную информацию для разных людей.

Таким образом, можно сказать, что для связи между сообщением N и ин­формацией I решающим является некоторое отображение а, представляю­щее собой результат соотношения между отправителем и приемником ин­формации, которое называется «правилом интерпретации». Это правило можно записать следующим образом:

N I.

Главным моментом в пони­мании информации является соотношение источника и приемника сообще­ний.

Информацию можно классифицировать по следующим признакам:

• способу восприятия: визуальная, звуковая, тактильная, обонятельная, вкусовая;

• способу отображения: текстовая, числовая, графическая, музыкаль­ная, комбинированная;

• общественному значению: массовая (повседневная, общественно-поли­тическая, эстетическая), специальная (научная, производственная, техни­ческая и т. п.).

Информация способствует принятию решении. Для этого она должна об­ладать такими свойствами, как:

- полнота - мера представления об объекте информации, необходимая для принятия правильного решения;

- ценность (полезность) — максимально возможная польза, которую способна принести информация для достижения цели;

- достоверность (объективность) — истинность представлений об источнике информации;

- доступность (понятность, ясность) — способность адресата к восприятию информации;

- актуальность — получение информации в нужный момент.

Если сообщение не несет информацию, обладающую перечисленными свойствами, то говорят, что оно несет шум. Любая закодированная информа­ция без знания кода превращается в шум, однако при раскодировании шум превращается в информацию.

При передаче сообщения по каналам связи с помощью сигналов может произойти преобразование информации, и тогда она частично или полностью может превратиться в шум. Если воздействие, которому подверглась инфор­мация при передаче, известно, результат этого воздействия можно попробо­вать снять и шум превратить в информацию.

Информация, подготов­ленная для обработки на компьютерах, называется данными.

Знак — это элемент конечного набора (алфавита), который служит для кодирования информации, например, тексты на естественных языках кодируются с помощью букв, входящих в алфавит данного языка, музыка — с помощью нот, числа — с помощью цифр.

Сигнал — это изменение некоторой физической величины во времени, которое характеризуется определенными параметрами.

При передаче уст­ного языкового сообщения (а также музыки, звуков) мы имеем дело с бес­прерывным сигналом, который называется аналоговым. Сигнал называется дискретным, если параметр сигнала может принимать конечное количество значений. Сообщения, передающиеся с помощью сигналов, называются соот­ветственно аналоговыми и дискретными (или говорят, что сообщения несут аналоговую или дискретную информацию).

Хранение — это фиксация информации на внешних носителях с помощью условных обозначений. Эти обозначения называются кодами, а запись ин­формации с помощью определенных кодов — кодированием.

Носитель сообщений — материальный объект, предназначенный для хранения и транспортировки сообщений.

Разные носители сообщений допускают и различные способы их нанесе­ния. Наиболее распространенным носителем является бумага. Данные ре­гистрируются на ней путем изменения оптических характеристик ее поверх­ности. Изменение оптических свойств также используется в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с по­крытием, отражающим свет (CD-ROM). Носителями, использующими изме­нение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски.

Обработка сообщений включает обработку информации, содержащейся в сообщении, или изменение типа носителя.

Обработка информации предусматривает множество различных опера­ций:

- сбор — накопление информации с целью обеспечения достаточной полно­ты для принятия решения;

- формализация — приведение данных, поступающих из разных источников, к единообразной форме (сделать их пригодными для сравнения между собой, т. е. повысить уровень их доступности);

- фильтрация — отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходи­мости для принятия решений (при этом должен уменьшиться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных — возрасти);

- сортировка — упорядочение информации по заданным признакам (сде­лать удобной в использовании, повысить уровень ее доступности);

- архивирование — организация хранения в удобной и легкодоступной форме, которая служит для снижения затрат по хранению информации, повышает ее надежность;

- защита — комплекс мероприятий, направленных на предотвращение по­тери, воспроизведение и модификацию информации;

- транспортировка — прием и передача информации между отдаленными участниками информационного процесса;

- преобразование — перевод информации из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Преобразование также часто связано с изменением типа носителя. Напри­мер, книги можно сохранять в обычной бумажной форме, а можно исполь­зовать для этого и электронную форму, и микропленку. Необходимость в многоразовой обработке сообщений возникает также в случае ее транспор­тировки. Например, для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей необходимо преобразование цифровых данных в какое-либо подобие звуковых сигналов, которое осуществляют специальные устройства — модемы.

Сообщения поступают от источника к приемнику по каналу связи с по­мощью сигналов. Современные способы передачи информации используют классическую схему Шеннона: