WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 29 |

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 17. Сервисные системные программы. Прикладное программное обеспечение.

18. Основы работы с базами данных. Иерархическая модель данных. Реляционная модель данных. Системы управления базами данных (СУБД).

19. Алгоритм и его свойства. Способы представления алгоритмов.

20. Этапы решения задач на ЭВМ.

21. Эволюция языков программирования. Классификация языков программирования.

22. Трансляторы, компиляторы, интерпретаторы. Интегрированные среды программирования.

23. Технологии программирования. Структурное программирование. Объектноориентированное программирование.

24. Характеристики компьютерных сетей. Классификация компьютерных сетей.

25. Топологии сетей.

26. Глобальная компьютерная сеть Интернет. Принципы построения и адресация.

27. Службы сети Интернет.

28. Вопросы компьютерной безопасности.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 2. КУРС ЛЕКЦИЙ 2.1. Основные понятия и методы теории информации и кодирования 2.1.1. Формы, свойства, показатели качества информации Информатика – наука, изучающая способы создания, хранения, обработки и передачи информации с помощью компьютера, а также принципы функционирования компьютеров и методы управления ими.

Термин «информатика» возник в 60-х гг. во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью электронных вычислительных машин. Французский термин informatigue (информатика) образован путем слияния слов information (информация) и automatigue (автоматика) и означает «информационная автоматика или автоматизированная переработка информации». В англоязычных странах этому термину соответствует синоним computer science (наука о компьютерной технике).

Информатику в узком смысле можно представить как состоящую из трех взаимосвязанных частей – технических средств (hardware), программных средств (software), алгоритмических средств (brainware).

Информация может существовать в виде текстов, рисунков, чертежей, фотографий;

световых или звуковых сигналов; радиоволн; электрических и нервных импульсов;

магнитных записей; жестов и мимики; запахов и вкусовых ощущений; хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т. д.

Информация происходит от латинского слова informatio, что в переводе означает сведение, разъяснение, ознакомление.

Информация – это сведения, снимающие неопределенность об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.

Сведения – это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.

Сигнал – представляет собой любой процесс, несущий информацию.

Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки ее техническими средствами, например, ЭВМ.

Сообщение – это информация, представленная в определенной форме и предназначенная для передачи.

Различают две формы представления информации – непрерывную (аналоговую) и дискретную. Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве сигналов могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т.д. Информация представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала), либо комбинацией нескольких параметров.

Сигнал называется непрерывным, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения.

Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пределах может принимать отдельные фиксированные значения.

Качество информации является одним из важнейших параметров для потребителя информации. Оно определяется следующими свойствами:

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com • Репрезентативность – правильность отбора информации в целях адекватного отражения источника информации.

• Достаточность – минимальный, но достаточный состав данных для достижения целей, которые преследует потребитель информации. Как неполная, так и избыточная информация снижает эффективность принимаемых пользователем решений.

• Доступность – простота (или возможность) выполнения процедур получения и преобразования информации. Например, в информационной системе информация преобразовывается к доступной и удобной для восприятия пользователя форме.

• Актуальность – определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации.

• Своевременность – означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи.

• Точность – степень близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

• Адекватность - это определенный уровень соответствия создаваемого с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению и т.п.

• Устойчивость – способность информации реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.



Рис. 2.1.1 Схема передачи информации Примеры:

• сообщение, содержащее информацию о прогнозе погоды, передаётся приёмнику (телезрителю) от источника — специалиста-метеоролога посредством канала связи — телевизионной передающей аппаратуры и телевизора;

• живое существо своими органами чувств (глаз, ухо, кожа, язык и т.д.) воспринимает информацию из внешнего мира, перерабатывает её в определенную последовательность нервных импульсов, передает импульсы по нервным волокнам, хранит в памяти в виде состояния нейронных структур мозга, воспроизводит в виде звуковых сигналов, движений и т.п., использует в процессе своей жизнедеятельности.

Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 2.1.2. Меры и единицы представления, измерения и хранения информации Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией.

Любая информация может рассматриваться как уменьшение неопределенности наших знаний об окружающем мире (в теории информации принято говорить именно об уменьшении неопределенности, а не об увеличении объема знаний).

Случайность любого события заключается в том, что реализация того или иного исхода имеет некоторую степень неопределенности.

Пусть, например, абсолютно незнакомый нам студент сдает экзамен, результатом которого может служить получение оценок «неуд.», «удов.», «хор.» или «отл.». Поскольку мы ничего не знаем о данном студенте, то степень неопределенности всех перечисленных результатов сдачи экзамена совершенно одинакова. Напротив, если нам известно, как он учится, то уверенность в некоторых исходах будет больше, чем в других.

Наиболее просто определить количество информации в случае, когда все исходы события могут реализоваться с равной долей вероятности. В этом случае для вычисления информации используется формула Хартли1:

i = log2N (1.1) где, i – количество информации, N – множество сообщений.

Согласно этой формуле процесс получения информации рассматривается как выбор одного сообщения из конечного наперёд заданного множества N равновероятных сообщений, а количество информации i, содержащееся в выбранном сообщении, определяется как двоичный логарифм N.

Наиболее простую форму для формулы (1.1) можно представить следующим образом:

2I = N (1.2) Пример_1: Из колоды выбрали 8 карт и положили на стол рисунком вниз.

Верхнюю карту перевернули. Сколько информации будет заключено в сообщении о том, какая карта оказалась сверху Решение: Все карты одинаковы, поэтому любая из них могла быть перевернута с одинаковой вероятностью. Событие, заключающееся в открытии карты, для нашего случая могло иметь 8 возможных вариантов. Следовательно, информация о реализации одного из них равняется I = log2 8 = 3 бита Пример_2: Бросают монету. При броске может выпасть «орел» или «решка».

Сколько информации будет заключено в сообщении о том, что выпал «орел» или «решка» Решение: Воспользуемся формулой Хартли. Для данной задачи N=2, следовательно, I = log2 2 = 1 бит.

Р. Хартли (1928г.) – американский инженер PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com В более сложной ситуации, когда исходы события ожидаются с разной степенью уверенности, требуются более сложные вычисления по формуле Шеннона:

i = - (p1*Log2p1+ p2*Log2p2+….+ pn*Log2pn) (1.3) где, n – количество возможных событий, p – вероятности отдельных событий.

Бит (от англ. bit – binary, digit – двоичная цифра)– минимальная единица количества информации (необходимое для различения двух равновероятных сообщений).

При получении информации в 1 бит неопределенность уменьшается в 2 раза. Таким образом, каждое бросание монеты дает нам информацию в 1 бит.

В цифровых ЭВМ информация представляется в виде набора бит, позволяющих описывать различную информацию.

Байт – основная единица измерения информации в ЭВМ.

1 байт = 8 битам.

Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).

Существуют производные единицы информации: килобайт (Кбайт, Кб), мегабайт (Мбайт, Мб), гигабайт (Гбайт, Гб), терабайт (Тбайт, Тб), петабайт (Пбайт, Пб).

1 Кб = 1024 байта = 210 (1024) байтов.

1 Мб = 1024 Кбайта = 220 (10242) байтов.

1 Гб = 1024 Мбайта = 230 (10243) байтов.

1 Тб = 1024 Гбайта = 240 (10244) байтов.

1 Пб = 1024 Тбайт = 250 (10245) байтов.

2.1.3. Системы счисления Информация в ЭВМ хранится и отрабатывается в определенном, закодированном виде. ЭВМ оперируется числами, представленными в некоторой системе счисления.

Системой счисления называется это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).

Системы счисления принято делить на:

• Позиционные.

• Непозиционные.

В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее положения (позиции) в последовательности цифр, изображающих число.





Пример: в числе 555 первая пятерка означает пять сотен, вторая – 5 десятков, а третья 5 единиц.

В непозиционных системах вес цифры (т.е. тот вклад, который она вносит в значение числа) не зависит от ее позиции в записи числа.

Пример: Римская система счисления. Число ХХI (двадцать один) вес цифры Х в любой позиции равен просто десяти.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Любая позиционная система счисления характеризуется основанием – количеством различных знаков или символов, используемых для изображения чисел в данной системе.

За основание системы можно принять любое натуральное число. Следовательно, возможно бесчисленное множество позиционных систем: двоичная, троичная, четверичная и т.д. Запись чисел в каждой из систем счисления с основанием g означает сокращенную запись выражения aan-1...a0,a-1...a-m = an gn +an-1 gn-1...+a0 g0 +a-1 g-1 +...+a-m g-m (1.4) n где, ai – цифры системы счисления;

n и m – число целых и дробных разрядов, соответственно.

Любая позиционная система счисления должно удовлетворять условию a

Наибольшее распространение для представления чисел в ЭВМ, получили двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Двоичная система счисления – в этой системе счисления для представления числа применяются две цифры – 0 и 1.

Восьмеричная система счисления – в этой системе счисления для представления числа применяются цифры – от 0 до 7.

Шестнадцатеричная система счисления – для представления числа используются цифры от 0 до 9 и буквы латинского алфавита – A, B, C, D, E, F.

Запись первых двух десятков чисел в этих системах счисления представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.Система представления чисел в различных системах счисления Десятичная Двоичная Восьмеричная Шестнадцатеричная 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 10 9 1001 11 10 1010 12 А 11 1011 13 B 12 1100 14 C 13 1101 15 D 14 1110 16 E PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 15 1111 17 F 16 10000 20 17 10001 21 18 10010 22 19 10011 23 20 10100 24 Арифметические операции в двоичной системе счисления В таблице 1.2 представлены операции сложения, вычитания и умножения в двоичной системе счисления.

Таблица 1.Арифметические операции в двоичной системе счисления Сложение Вычитание Умножение 0+0=0 0-0=0 0*0=1+0=1 1-0=1 1*0=0+1=1 0-1=1 0*1=1+1=10 1-1=0 1*1=Примечание: При сложении двух чисел, равных 1, в данном разряде получается 0, а 1ца переносится в старший разряд.

Пример: Даны числа 101(2) и 11(2). Найти сумму этих чисел.

, где 101(2)= 5(10), 11(2)= 3(10), 1000(2) = 8(10).

Проверка: 5+3=8.

При вычитании из 0 единицы, занимается единица из старшего ближайшего разряда, отличного от 0. При этом, единица занятая в старшем разряде, даёт 2 единицы в младшем разряде и по единице во всех разрядах между старшим и младшим.

Пример: Даны числа 101(2) и 11(2). Найти разность этих чисел.

, где 101(2)=5(10), 11(2)=3(10), 10(2)=2(10).

Проверка: 5-3=2.

Операция умножения сводится к многократному сдвигу и сложению.

Пример: Даны числа 11(2) и 10(2). Найти произведение этих чисел.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com где 11(2)=3(10), 10(2)=2(10), 110(2)=6(10).

Проверка: 3*2=6.

Перевод чисел из любой системы счисления в десятичную Пример: Дано число 11012. Необходимо перевести число 11012 из двоичной системы счисления в десятичную систему счисления.

Решение:

1. Для перевода числа из любой системы счисления в десятичную, необходимо разложить это число по степеням основания этой системы:

1101(2) = 13120110(2) 2. Каждую цифру числа умножить на основание этого числа, возведенное в соответствующую степень:

13120110(2)=1*23+1*22+0*21+1*20=8+4+0+1=13(10) 3. Число 11012=13(10) Примечание: При переводе важно помнить, что любое число в нулевой степени равно 1.

Пример: Дано число 134. Необходимо перевести число 134 из четверичной системы счисления в десятичную систему счисления.

Решение:

1. Для перевода числа из любой системы счисления в десятичную, необходимо разложить это число по степеням основания этой системы:

13(4) = 1130(4) 2. Каждую цифру числа умножить на основание этого числа, возведенное в соответствующую степень:

1130(4)=1*41+3*40=4+3=7(10) 3. Число 13(4)=7(10) Перевод чисел из десятичной системы счисления в любую другую Пример: Дано число 1310. Необходимо перевести число 1310 из десятичной системы счисления в двоичную систему счисления.

Решение:

1. Для перевода чисел из десятичной системы счисления в любую другую, необходимо делить десятичное число на основание системы, в которую переводят, сохраняя при этом остатки от каждого деления. Деление продолжается до тех пор, пока результат деления не станет меньше делителя.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 13/2=6 (остаток 1), т.к. частное 6 больше делителя 2, то продолжаем делить частное на 2.

6/2=3 (остаток 0), т.к. частное 3 больше делителя 2, то продолжаем делить частное на 2.

3/2=1 (остаток 1), т.к. частное 1 меньше делителя 2, то записываем полученное число.

13(10) = 1101(2).

2. Результат формируем справа налево. (При формировании числа используют остатки при делении).

1101(2).

Пример: Дано число 710. Необходимо перевести число 710 из десятичной системы счисления в четверичную систему счисления.

Решение:

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 29 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.