Информация. Сигналы. Данные. Концепции в понимании информации.

Системы счисления, применяемые при создании вычислительной техники. Примеры.

Для составления машинных кодов удобно использовать не десятичную, а двоичную систему счисления, содержащую только две цифры, 0 и 1.

Во всех современных ЭВМ для представления числовой информации используется двоичная система счисления. Это обусловлено:
· более простой реализацией алгоритмов выполнения арифметических и логических операций;
· более надежной физической реализацией основных функций, так как они имеют всего два состояния (0 и 1);
· экономичностью аппаратурной реализации всех схем ЭВМ

Представление чисел в двоичной системе счисления. Привести примеры.

Двоичная система счисления — это позиционная система счисления с основанием 2. В этой системе счисления числа записываются с помощью двух символов (0 и 1).

Механические вычислительные устройства. Технические характеристики.

Общее название для средств автоматизации расчётов, использующих механизмы.

Примерами механических вычислительных машин являются:

Наиболее сложными вариантами, допускавшими ограниченные возможности программирования были:

представляла собой механическое устройство в виде ящичка с многочисленными связанными одна с другой шестерёнками. Складываемые числа вводились в машину при помощи соответствующего поворота наборных колёсиков. На каждое из этих колёсиков, соответствовавших одному десятичному разряду числа, были нанесены деления от 0 до 9. При вводе числа, колесики прокручивались до соответствующей цифры. Совершив полный оборот избыток над цифрой 9 колёсико переносило на соседний разряд, сдвигая соседнее колесо на 1 позицию. Первые варианты «Паскалины» имели пять зубчатых колёс, позднее их число увеличилось до шести или даже восьми, что позволяло работать с большими числами, вплоть до 9999999. Ответ появлялся в верхней части металлического корпуса. Вращение колёс было возможно лишь в одном направлении, исключая возможность непосредственного оперирования отрицательными числами. Тем не менее, машина Паскаля позволяла выполнять не только сложение, но и другие операции, но требовала при этом применения довольно неудобной процедуры повторных сложений. Вычитание выполнялось при помощи дополнений до девятки, которые для помощи считавшему появлялись в окошке, размещённом над выставленным оригинальным значением.

Ступенчатый вычислитель Лейбница (Колесо Лейбница)

В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц создал механическое счетное устройство (ступенчатый вычислитель Лейбница), которое не только складывало и вычитало, а еще умножало, делило и извлекало квадратный корень. Видоизмененное колесо Лейбница стало основой массовых счетных приборов - арифмометров.

Особое место в истории занимает работа Чарльза Беббиджа, разработавшего первую механическую программируемую машину.

Аналитическую машину Чарльза Бэббижда можно назвать предшественницей современных ЭВМ.

Принципы работы аналоговых вычислительных машин. Приведите примеры АВМ. Почему АВМ не нашли широкого применения в вычислительной технике?

Ана́логовый компьютер — аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые данные при помощи аналоговых физических переменных (скорость, длина, напряжение, ток, давление), в чём и состоит его главное отличие от цифрового компьютера.

Представлением числа в механических аналоговых компьютерах служит, например, количество поворотов шестерёнок механизма. В электрических — используются различия в напряжении. Они могут выполнять такие операции, как сложение, вычитание,умножение,деление, дифференцирование, интегрирование и инвертирование.

Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики, изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.

Эти компьютеры идеально приспособлены для осуществления автоматического контроля над производственными процессами, потому что они моментально реагируют на различные изменения во входных данных. Такого рода компьютеры широко используются в научных исследованиях. Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.

В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров возможно решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Аналоговые компьютеры основываются на задании физических характеристик их составляющих. Обычно это делается методом включения-исключения некоторых элементов из цепей, которые соединяют эти элементы проводами, и изменением параметров переменных сопротивлений, емкостей и индуктивностей в цепях.

Автомобильная автоматическая трансмиссия является примером гидромеханического аналогового компьютера, в котором при изменении вращающего момента жидкость в гидроприводе меняет давление, что позволяет получить необходимый результат. Помимо технических применений (автоматические трансмиссии, музыкальные синтезаторы), аналоговые компьютеры используются для решения специфических вычислительных задач практического характера. Например, кулачковый механический аналоговый компьютер применялся в паровозостроении для аппроксимации кривых 4 порядка с помощью преобразований Фурье.

Сейчас аналоговые компьютеры уступили свое место цифровым технологиям, но ещё применяются там, где необходима повышенная точность результатов.

Информация. Сигналы. Данные. Концепции в понимании информации.

Информация – отражение разно образия любых объектов и процессов для живой и неживой природы.

Объективная информация — свойство материальных объектов и явлений порождать многообразие состояний, которые посредством взаимодействий передаются другим объектам и запечатлеваются в их структуре. Субъективная информация – смысловое содержание объективной информации об объектах и процессах материального мира, сформированное сознанием человека с помощью смысловых образов и зафиксированное на каком-либо материальном носителе. В бытовом смысле информация — сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые человеком или специальным устройством.

Данные – зарегистрированный сигнал. Сигнал - материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое должно быть принято, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

Первая концепция (концепция К. Шеннона) определяет информацию как меру неопределенности (энтропию) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. При таком понимании информация - это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив.

Вторая концепция рассматривает информацию как свойство материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Т.е. информация как свойство материи создает представление о ее природе и структуре, упорядоченности и разнообразии.

Третья концепция основана на логико-семантическом подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления. Иными словами, информация - это действующая, полезная часть знаний.

3. Информационно-количественный подход в теории информации. Понятие энтропии информации.

Информационно-количест-венный подход в теории информации рассматривает информацию как меру неопределенности (энтропию) события.Теория информации - раздел прикладной математики, определяющий понятие информации, её свойства и устанавливающий предельные соотношения для систем передачи данных.

Основные разделы теории информации — кодирование источника (сжимающее кодирование) и канальное (помехоустойчивое) кодирование.

Информационная энтропи́я -мера неопределённости или непредсказуемости информации, неопределённость появления какого-либо символа первичного алфавита. При отсутствии информационных потерь численно равна количеству информации на символ передаваемого сообщения.

Энтропия — это количество информации, приходящейся на одно элементарное сообщение источника, вырабатывающего статистически независимые сообщения. Прирост информации равен утраченной неопределённости. Требования к измерению энтропии: изменение значения величины вероятности на малую величину должно вызывать малое результирующее изменение функции;

в случае, когда все варианты равновероятны, увеличение количества вариантов должно всегда увеличивать значение функции;

должна быть возможность сделать выбор в два шага, в которых значение функции конечного результата должно являться суммой функций промежуточных результатов. I(s)=(кол-во информации)

4. Измерение информации. Единицы измерения информации.

Единицы измерения информации служат для измерения объёма информации — величины, исчисляемой логарифмически. Это означает, что когда несколько объектов рассматриваются как один, количество возможных состояний перемножается, а количество информации — складывается. Не важно, идёт речь о случайных величинах в математике,регистрах цифровой памяти в технике или в квантовых системах в физике.

Чаще всего измерение информации касается объёма компьютерной памяти и объёма данных, передаваемых по цифровым каналам связи.

5. Свойства информации. Приведите примеры.

Объективность информации. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения.
Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения.
Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков измерительных приборов. Отражаясь в сознании человека, информация может искажаться в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта, и, таким образом, перестать быть объективной.

Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:

преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;

искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации.

Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.

Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью.

6. Способы классификации информации. Приведите примеры.

Информацию можно разделить на виды по разным критериям:

Визуальная — воспринимаемая органами зрения.(81%)

Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.(10%)

Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.(2%)

Органолептическая – вкуса и запаха(4% и 3% соотв)

Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.

Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.

Графическая — в виде изображений, предметов, графиков.

Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём.

Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.

Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.

Секретная — передаваемая узкому кругу лиц и по закрытым (защищённым) каналам.

Личная (приватная) — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

7. Формы представления информации. Приведите примеры.

Одну и ту же информацию можно представить разнымикодами, т.е. в разных формах.

Формы представления(способы кодирования) информации:
– разговорные языки (более 2000);
– язык мимики и жестов;
– язык рисунков и чертежей;
– научные языки (математики, программирования);
– языки искусства (музыка, живопись, скульптура);
– специальные языки (азбука Брайля, азбука Морзе, флажковая азбука).

Выбор формы представления зависит от цели, ради которой оно осуществляется.

Цели: сокращение записи; засекречивание (шифровка); удобство обработки и др.

8. Способы кодирования данных. Приведите примеры.

Способыкодированияинформации:
1) графический (с помощью рисунков, значков, схем, чертежей, графиков);
2) числовой (с помощью чисел);
3) символьный (с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст).

Кодирование – переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Декодирование – действия по восстановлению первоначальной формы представления информации.

9. Информационная система. Компоненты информационной системы.

Информационная система-это совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспе чивать надлежащих людей надлежащей информацией.

Для функционирования ИС необходимы следующие основные компоненты:

10. Система счисления. Позиционная система счисления. Привести примеры представления чисел, записанных в этих системах счисления:

Система счисления — это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков. Система счисления:

даёт каждому числу уникальное представление;

отражает алгебраическую и арифметическую структуру чисел.

Системы счисления подразде ляются на позиционные, непозиционные и смешанные.

Чем больше основание системы счисления, тем меньшее количество разрядов (то есть записываемых цифр) требуется при записи числа в позицион ных системах счисления.

Позиционные системы счисления — это системы счисления, в которых значение цифры напрямую зависит от её положения в числе.
Например, число 01 обозначает единицу, 10 — десять.

Позиционные системы счисления позволяют легко производить арифметические расчёты. Представление чисел с помощью арабских цифр — самая распространённая позиционная система счисления, она называется «десятичной системой счисления». Десятичной системой она называется потому, что использует десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9.

Для составления машинных кодов удобно использовать не десятичную, а двоичную систему счисления, содержащую только две цифры, 0 и 1. Программисты для вычислений также пользуются ещё восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления.

Количество цифр используемых в системе счисления называется её «основанием».

31₈ — число в восьмеричной системе счисления;

25₁₀ — число в десятичной системе счисления.

11. Система счисления. Непозиционная система счисления. Привести примеры представления чисел, записанных в этих системах счисления:

В непозиционных системах счисления величина, которую обозначает цифра, не зависит от положения в числе. При этом система может накладывать ограничения на положение цифр, например, чтобы они были расположены в порядке убывания.

Денежные знаки — это пример смешанной системы счисления.

Сейчас в России используются монеты и купюры следующих номиналов: 1 коп., 5 коп., 10 коп., 50 коп., 1 руб., 2 руб., 5 руб., 10 руб., 50 руб., 100 руб., 500 руб., 1000 руб. и 5000 руб. Чтобы получить некоторую сумму в рублях, нам нужно использовать некоторое количество денежных знаков различного достоинства.

Предположим, что мы покупаем пылесос, который стоит 6379 руб. Для покупки можно использовать шесть купюр по тысяче рублей, три купюры по сто рублей, одна пятидесятирублёвая купюра, две десятки, одна пятирублёвая монета и две монеты по два рубля.Если записать количество купюр или монет начиная с 1000 руб. и заканчивая одной копейкой, заменяя нулями пропущенные номиналы, то мы получим число 603121200000.

В непозиционных системах счисления величина числа не зависит от положения цифр в записи.

Если бы мы перемешали цифры в числе 603121200000, то мы бы не смогли понять, сколько стоит пылесос. Следовательно, такая запись относится к позиционным системам.
Если же к каждой цифре приписать знак номинала, то такие составные знаки (цифра+номинал) уже можно было бы перемешивать. Т.е. такая запись уже является непозиционной!
Примером "чисто" непозиционной системы счисления является римская система.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: