Информация и информационные процессы Промышленные перевороты Переход

Информация и информационные процессы

Промышленные перевороты Переход общества к индустриальной цивилизации § изобретение парового двигателя, электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания появление промышленных технологий Современная научно-техническая революция § овладение человеком атомной энергией и проникновение в космос появление информационных технологий

Информационные перевороты Возникновение письменности § появился механизм фиксирования и распространения информации в пространстве и времени Появление книгопечатания § возможность тиражирования документированной информации с помощью печатного станка Создание электронной вычислительной машины (ЭВМ) § начало информатизации общества на базе ЭВМ

Информатизация и информационное общество Информатизация общества на базе ЭВМ – - главное содержание современной научнотехнической революции Информационное общество – - это общество, в котором большинство работающих людей занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации Информатизация общества – - это формирование информационных технологий и использование их в различных областях человеческой деятельности

непрерывный дискретный сведения, сообщения последовательность символов, сигналов визуальная аудиальная тактильная органолептическая машинная материальные предметы волны различной природы состояния вещества машинные носители комбинированная виды носителей сигнал по способу восприятия в быту в технических устройствах определение носители по форме представления виды в науке поиск хранение защита передача обработка использование текстовая числовая графическая музыкальная Информация измерение информационные процессы кодирование языки кодирования снятая неопределенность отраженное разнообразие языки программирования разговорные мимики и жестов рисунков, чертежей науки искусства специальные свойства юридический аспект код алфавит двоичный алфавит по общественному значению объективность достоверность полнота актуальность полезность понятность массовая специальная личная

Информация и формы её проявления Определения информации: § Быт – сведения § Техника – последовательность символов или сигналов § Наука – отраженное разнообразие/снятая неопределенность Информатика: - от франц. information (информация) и automatique (автоматика) - англ. интерпретация – computer science Автоматизированная обработка информации

Информация и формы её проявления Информатика изучает: • • • методы создания информации методы хранения информации методы поиска информации методы преобразования информации методы передачи информации методы использования информации

Информация и формы её проявления Два базовых понятия информатики информация и сообщение «Информация передается посредством сообщения»

Классификация (виды) информации. По способу передачи и восприятия Визуальная – передаваемая видимыми образами и символами (тексты, любые изображения, международный семафорный код, международный флажковый код) Рекурсивные изображения

Классификация (виды) информации. По способу передачи и восприятия Международный семафорный код

Классификация (виды) информации. По способу передачи и восприятия Аудиальная – передаваемая звуками (человеческая речь, музыка) Тактильная – передаваемая ощущениями (распознавание горячей или холодной воды, чтение рельефного шрифта Брайля для слепых) Рельефный шрифт Брайля для слепых Органолептическая — передаваемая запахами и вкусом (вкус пищи, запах духов)

Классификация (виды) информации. По способу передачи и восприятия Машинный вид информации – данные Числовые Нечисловые вычислительные нечисловая задачи информация

Классификация (виды) информации. Группировка Информация может быть сгруппирована по форме представления: • • • Текстовая Числовая Графическая Музыкальная Комбинированная Информация может быть сгруппирована по общественному значению Массовая Специальная Личная

Классификация (виды) информации. Свойства информации • объективность — независимость от чьего-либо суждения • достоверность — отражение истинного положения дел • актуальность — своевременность, важность для настоящего времени • полезность — оценивается по задачам, которые мы можем решать с ее помощью • понятность — выражена на доступном для получателя языке

наблюдение общение чтение просмотр прослушивание другие ручной автоматизированный размещение накопление доступ методы поиска хранение поиск методы защиты информационные процессы использование защита передача принятие решений обработка входная «черный выходная ящик» источник КУ канал связи помехи, шум Информационные процессы ДКУ получатель

Сигнал – это материальный носитель информации, средство перенесения информации в пространстве и во времени Параметр сигнала – это характеристика сигнала, служащая для представления сообщения (длительность, амплитуда или частота импульса, звук, цвет и т. д. )

а) амплитудная б) частотная 1 — колебания носителя 2 — переносимые колебания 3 — модулированные колебания с амплитудой а) и частотой б) Сигнал. Примеры Сигнал – электромагнитные колебания Параметр сигнала – амплитуда и частота* в качестве параметра сигнала * В диапазоне средних волн сообщение воспроизводится амплитудой колебаний, а в диапазоне ультракоротких волн — частотой

Сигнал. Примеры Сигнал – звук Параметр сигнала – наличие звука, характер звука Сигнал – цвет (светофор) Параметр сигнала – значение цвета (зелёный, жёлтый, красный)

Сигнал. Виды сигналов Сигналы делятся на непрерывные (аналоговые) и дискретные U U а) аналоговый t б) дискретный Аналоговые и дискретные сигналы t

Устройства, преобразующие аналоговый сигнал в цифровую форму, то есть в дискретный, называются аналого цифровыми преобразователями (АЦП) 5 в U U 4 в 3 в 0 tn 0 t 1 t 2 tn t 1 t 2 a) дискретизация b) квантование Аналого-цифровой преобразователь a) Непрерывный сигнал преобразуется в серию дискретных сигналов b) Величина каждого из дискретных сигналов квантуется, то есть Сигнал. АЦП соотносится с одним из заранее определенных уровней амплитуды

Сигнал. АЦП Качество аналого-цифрового преобразования характеризуют параметры: разрешение и частота дискретизации Разрешение — это количество уровней квантования, используемых для замены непрерывного аналогового сигнала цифровым Восьмиразрядная выборка позволяет получать 28 = 256 различных уровней квантования цифрового сигнала, а шестнадцатиразрядная выборка — 216 = 65536 уровней Частота дискретизации — это количество преобразований аналог-цифра, производимое устройством в 1 с Типичное значение частоты дискретизации современных лазерных аудиодисков — 44. 1 КГц

Сигнал. ЦАП Устройства, преобразующие цифровой сигнал в аналоговый называются цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП) идеальная U огибающая 0 -го порядка U огибающая 1 -го порядка t a) функция 0 -го порядка t b) функция 1 -го порядка Цифро-аналоговый преобразователь. Функции экстраполяции Преобразование происходит за счет аппроксимации огибающей дискретными составляющими Экстраполятор нулевого порядка аппроксимирует непрерывную функцию с помощью серии прямоугольных импульсов При экстраполяции первого порядка сигнал в промежутке между замерами изменяется по линейному закону, что в ряде случаев позволяет получить более точную огибающую

Сигнал. Цифровая форма записи звуковых сигналов АЦП-ЦАП преобразование Периодическое измерение уровня (громкости) аналогового звукового сигнала, например, с выхода микрофона и превращение его с помощью АЦП в цифровой Обратное преобразование сигнала выполняется с помощью ЦАП

Сигнал. АЦП и ЦАП АЦП ЦАП Реализация АЦП и ЦАП на интегральных микросхемах Периодическое измерение уровня (громкости) аналогового звукового сигнала, например, с выхода микрофона и превращение его с помощью АЦП в цифровой Обратное преобразование сигнала выполняется с помощью ЦАП

Сигнал. Аналоговые и дискретные сигналы и техника Непрерывные сигналы – это сигналы, несущие информацию об изменениях температуры, напряжения, давления и др. Дискретные сигналы – это cигналы, несущие текстовую, символическую информацию Аналоговая техника – это датчики, регуляторы, измерительные приборы Дискретная техника – это ЭВМ, логические схемы управления

Сигнал. Преобразование сообщений Так как имеют место два типа сообщений: непрерывное и дискретное, то между ними возможны четыре варианта преобразований: Непрерывное 1 (N 1) Дискретное 1 (D 1) Непрерывное 2 (N 2) Дискретное 2 (D 2)

Сигнал. Дискретизация непрерывного сигнала N D Дискретизация непрерывного посредством двух операций : сигнала а) развертки по времени; б) квантования по величине сигнала. осуществляется

Теорема отсчетов N D Преобразование N D возможно без потери информации Теорема: Непрерывный сигнал можно полностью отобразить или точно воссоздать по последовательности измерений или отсчетов величины этого сигнала через одинаковые интервалы времени, меньшие или равные половине периода максимальной частоты, имеющейся в сигнале Теорема отсчетов: Vm – значение максимальной частоты в сигнале.

N D Теорема отсчетов: , Vm – значение максимальной частоты в сигнале. Речевой сигнал: Vm = 4000 Гц Отсчеты — не менее 8000 раз в секунду. Телевизионный сигнал: Vm ≈ 4 МГц Отсчеты — не менее 8∙ 106 раз в секунду.

N D Шаг квантования – определяется чувствительностью приемного устройства. Человеческий глаз различает около 16 млн. цветовых оттенков. Число градаций — 16∙ 106. Передача речи — достаточности около 1%. Амплитуда звуковых колебаний — ∆Z = 0, 01 Zmax. Число градаций громкости — 100.

Сигнал. Перекодировка D 1 D 2 Перекодировка — переход при представлении сигналов от одного алфавита к другому Такое преобразование также может осуществляться без потерь

Формы представления информации делятся на: § Механическую § Магнитную § Электрическую

Механическая форма представления информации a) Felics 2 Арифмометры b) Felics 3

Магнитная форма представления информации “ 1” +I +H +I -I “ 0” -I -H а) ферритовый б) петля магнитного гистерезиса сердечник Реализация магнитной формы представления информации Не разрушающаяся форма хранения информации

Магнитная форма представления информации Магнитные сердечники Ферритовая матрица Ферриты Не разрушающийся вид хранения информации

Электрическая форма представления информации В настоящее время в компьютерах используется, в основном, электрическая форма представления информации. Она реализована в электронной схеме, которая называется триггер Триггер – это электронная схема, имеющая два устойчивых состояния. Т Блок-схема триггера Разрушающийся вид хранения информации

Единицы информации Количество информации, которое может хранить 1 феррит либо 1 триггер, называется 1 бит (binary digit) 1 бит {0, 1} Бит является наименьшей единицей количества информации 1 байт (б) = 8 бит = 23 бит 1 Килобайт (Кб) = 1024 б = 210 б 1 Мегабайт (Мб) = 1024 Кб = 210 Кб 1 Гигабайт (Гб) = 1024 Мб = 210 Мб 1 Терабайт (Тб) = 1024 Гб = 210 Гб

Единицы информации До 80 -х годов основным носителем исходных данных являлись перфокарты и перфолента Перфокарта

Единицы информации Особенности перфокарты: 12 строк и 80 столбцов 12 80 = 960 бит или 120 б Один оператор — 12 б Колода перфокарт — 500 штук 500 12 = 6000 б 6 Кб Перфолента

Единицы информации Особенности перфоленты: Дорожки 1 - 3 и 5 - 8 — информационные Семь дорожек — всего может быть закодировано 27 = 128 символов Четвертая дорожка — синхродорожка Девятая дорожка — дорожка контроля четности Перфолента — 3 Кб информации