21343

Информатика — научная дисциплина

Реферат

Информатика, кибернетика и программирование

Информатика как наука Информатика научная дисциплина изучающая структуру и общие свойства информации а также закономерности всех процессов обмена информацией. Информатика трактовалась как комплексная научная и инженерная дисциплина изучающая все аспекты разработки проектирования создания оценки функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации их применения и воздействия на различные области социальной практики. Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки техники и...

Русский

2013-08-02

863.5 KB

39 чел.

ИНФОРМАТИКА

1.1. Информатика как наука

Информатика — научная дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности всех процессов обмена информацией. Термин «информатика» (от фр. informaticue — автоматизированные средства управления информацией) впервые был введен в обиход в начале 60-х годов XX века. В англоязычной литературе можно встретить другой термин, обозначающий ту же отрасль человеческой деятельности, — Computer Science (что переводится как «компьютерные науки»).

В нашей стране термин «информатика» был утвержден с момента принятия в 1983 году на сессии годичного собрания Академии наук СССР решения об организации в ее структуре Отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации. Информатика трактовалась как комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики. Информатика в таком понимании нацелена на разработку общих методологических принципов построения информационных моделей. Поэтому методы информатики применимы всюду, где существует возможность описания объекта, явления, процесса и т. п. с помощью информационных моделей.

Информатика в широком смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники и производства, связанных с переработкой информации главным образом с помощью компьютеров и телекоммуникационных средств связи во всех сферах человеческой деятельности.

Становление и бурный прогресс информатики обусловлены резким ростом масштабов и увеличением сложности объектов исследования, систем управления, задач проектирования и т. д. Дальнейшее развитие многих областей науки, техники и производства потребовало количественного и качественного роста возможностей переработки информации, существенного усиления интеллектуальной деятельности человека. Информационные ресурсы общества приобрели на современном этапе стратегическое значение. Огромную, по существу революционизирующую, роль в становлении и развитии информатики сыграло создание электронно-вычислительной машины (ЭВМ). Дальнейшее развитие компьютерной техники стало одним из ключевых направлений научно-технического прогресса. В структуре информатики как науки выделяют:

технические средства;

программные средства;

алгоритмические средства.

Смежные с информатикой дисциплины — кибернетика и вычислительная техника; во многих случаях они решают общие задачи, связанные с переработкой информации. Стержневым направлением и предметом информатики является разработка автоматизированных информационных технологий на основе использования ЭВМ. Академик А.П. Ершов называл информатику наукой «о рациональном использовании ЭВМ для решения различных задач». К числу основных особенностей информатики относят ее высокую наукоемкость, использование новейших достижений различных наук: математики, семиотики, теории моделирования, теории алгоритмов и др. Информатике присущи:

динамизм;

активное влияние на развитие научно-технического прогресса;

широкий диапазон сфер практического использования в управлении, производственной деятельности, образовании, здравоохранении, науке, культуре и т. д.;

высокая эффективность применения;

быстрая окупаемость расходов на внедрение новых информационных технологий на базе компьютерной техники.

Информатика как отрасль народного хозяйства (рис. 1) состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, которые занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов и разработкой современных технологий переработки информации.

Специфика и значение информатики как отрасли производства состоит в том, что от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного хозяйства. Более того, для их нормального развития производительность труда в самой информатике должна возрастать более высокими темпами. Это обусловлено тем, что в современном обществе информация все чаще выступает как предмет конечного потребления: людям необходима информация о событиях, происходящих в мире; о предметах и явлениях, относящихся к их профессиональной деятельности; о развитии науки и самого общества. Дальнейший рост производительности труда и уровня благосостояния возможен лишь на основе использования новых интеллектуальных средств и человеко-машинных интерфейсов, ориентированных на прием и обработку больших объемов мультимедийной информации (текст, графика, видеоизображение, звук, анимация). При отсутствии достаточных темпов роста производительности труда в информатике может произойти существенное замедление роста производительности труда во всем народном хозяйстве. В настоящее время около 70% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки информации.

Информатика изучает следующие группы вопросов:

технические,   связанные  с   изучением  методов   и средств надежного сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации;

семантические,  определяющие способы описания смысла информации, изучающие языки ее описания;

прагматические,  описывающие  методы  кодирования информации;

синтаксические, связанные с решением задач формализации и автоматизации некоторых видов научно-информационной деятельности, в частности индексирования, автоматического реферирования, машинного перевода.

Информатика как фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем, а именно выяснением сущности информационных систем:

- что такое информационные системы?

-какое место они занимают в ноосфере?
- какую должны иметь структуру?

как функционируют?

 - какие общие закономерности им свойственны?
Основные научные направления фундаментальных ис
следований в информатике:

разработка сетевой структуры;

компьютерно-интегрированные производства/;

экономическая и медицинская информатика;

информатика социального страхования и окружаю
щей среды;

— профессиональные информационные системы.
Цель фундаментальных исследований в информатике — получение обобщенных знаний о любых информационных системах, выявление общих закономерностей их построения и функционирования.

Информатика как прикладная дисциплина занимается:

—- изучением закономерностей информационных процессов (накопление, переработка, распространение);

созданием информационных моделей коммуникаций в различных областях человеческой деятельности;

разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т. д.

Главная функция информатики как прикладной дисциплины заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использования в организации технологического процесса переработки информации.

` Задачи информатики:

исследование  информационных процессов любой природы;

разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов;

решение научных и инженерных проблем создания, внедрения и обеcпечения эффективного использования компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной научно-технической дисциплиной, призванной создавать новую технику и новые информационные технологии для решения проблем в других областях. Она предоставляет методы и средства исследования другим областям, даже таким, где считается невозможным применение количественных методов из-за не формализуемости процессов и явлений.

1.2. Виды данных и информации

Информатика изучает общие моменты, свойственные всем разновидностям конкретных информационных процессов (технологий). Всем им присущи такие атрибуты, как «носители информации», «каналы связи», «информационные контуры», «сигналы информации», «данные», «сведения» и т. д. Все они описываются такими характеристиками, как надежность, эффективность, избыточность и пр. Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по трем признакам:

1. По области возникновения информации:

элементарная,  или механическая,  информация отражает процессы и явления неодушевленной природы;

биологическая информация — отражает процессы животного и растительного мира;

социальная   информация   —   отражает   процессы,  происходящие в человеческом обществе.

2. По способу передачи и восприятия:

визуальная информация,  передаваемая  видимыми образами и символами;

аудиальная информация, передаваемая звуками;

тактильная информация, передаваемая ощущениями;

органолептическая информация, передаваемая запахами и вкусами;

машинная информация, выдаваемая и воспринимаемая средствами вычислительной техники.

3. По общественному назначению:

личная информация — предназначена для конкретного человека;

массовая информация — предназначена для любого желающего ее использовать (общественно-политическая, научно-популярная и т. д.);

специальная информация — предназначена для использования узким кругом лиц, занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики и пр.

Под информацией мы также понимаем совокупность интересующих нас сведений, знаний, набор данных и т. д. Информация не может существовать без наличия источника и потребителя информации. Ее основной источник и потребитель — человек, поэтому можно сказать, что существует столько видов информации, сколько органов чувств у человека: он воспринимает информацию через зрение, слух, осязание, обоняние.

Разнообразие источников и потребителей информации привело к существованию различных форм ее представления: символьной, текстовой и графической. Такие формы, как тактильная и тепловая, не нашли широкого применения из-за сложностей в воспроизводстве, хранении и обработке, а также в связи с тем, что наибольшее количество воспринимаемой человеком информации приходится на зрение и слух.

Символьная форма представления информации, основанная на использовании символов (букв, цифр, знаков и т. д.), наиболее проста и применяется практически только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает пешеходам или водителям автотранспорта о возможности начала движения.

Более сложной является текстовая форма представления информации. Здесь также используются символы (буквы, цифры, математические знаки), однако информация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования. Так, слова КОТ и ТОК имеют одинаковые буквы, но содержат различную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображению речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко используется: книги, брошюры, журналы, различного рода документы, аудиозаписи и т. д.

Наиболее емкой и сложной является графическая форма представления информации.

Информация о любом материальном объекте может быть получена путем наблюдения за этим объектом, вычислительного эксперимента над ним или путем логического вывода, В связи с этим информацию подразделяют на доопытную -— априорную, и послеопытную — апостериорную, полученную в результате проведенного эксперимента.

Информацию, воплощенную и зафиксированную в некоторой материальной форме, называют сообщением и передают с помощью сигналов. Соответствие между сообщением и информацией не является взаимно однозначным. Для одной и той же .информации могут существовать различные передающие ее сообщения, которые появляются при добавлении сообщения, не несущего никакой дополнительной информации. Сообщения, передающие одну и ту же информацию, образуют класс эквивалентных сообщений. Вместе с тем одно и то же сообщение, по-разному интерпретированное, может передавать разную информацию. Правило интерпретации может быть известно лишь ограниченному кругу лиц. Существуют правила интерпретации для специальных языков. Связь между сообщением и информацией особенно отчетлива в криптографии: посторонний не должен суметь извлечь информацию из передаваемого сообщения, иначе это означало бы, что он располагает ключом.

Природа большинства физических величин такова, что они могут принимать любые значения в каком-то диапазоне (температура, давление, скорость и т. д.). Сигнал, отображающий эту информацию и возникающий на выходе соответствующего датчика, на любом временном интервале может иметь бесконечное число значений. Так как в данном случае непрерывный сигнал изменяется аналогично исходной информации, его обычно называют аналоговым, а устройства, в которых действуют такие сигналы, — аналоговыми.

Существуют также дискретные сообщения, параметры которых содержат фиксированный набор отдельных значений. А так как этот набор конечен, то и объем информации в таких сообщениях конечен.

В связи с возрастающей ролью ЭВМ в различных сферах интеллектуальной деятельности возникает потребность в обмене данных и между ними. Для обмена информацией весьма важно увеличивать расстояния, на которые можно передавать различные сигналы. Сигнал передается на большие расстояния с помощью:

каналов электросвязи — кабельная система;

световой энергии — оптоволоконная кабельная или беспроводная система;

радио-, инфра- и микроволн — мобильные сети.

Для передачи информацию, содержащуюся в виде сообщения, необходимо преобразовать в сигналы, передать их по линии связи на заданное расстояние в нужное место, где вновь совершить обратное преобразование сигналов в исходную информацию. Полученная в приемнике информация должна в точности совпадать с исходной. Чтобы предъявлять определенные требования к качественным показателям передачи информации по каналам связи, необходимо пользоваться точными критериями.

1.3. Формы представления, методы оценки и способы передачи информации

Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходимостью оценки качества и определения количества получения информации. При оценке информации различают три аспекта: синтаксический, семантический и прагматический.

Синтаксический аспект связан со способом представления информации вне зависимости от ее смысловых и потребительских качеств и рассматривает формы представления информации для ее передачи и хранения (в виде знаков и символов). Этот аспект необходим для измерения информации. Информацию, рассматриваемую только в синтаксическом аспекте, называют данными.

Семантический аспект передает смысловое содержание информации и соотносит ее с ранее имевшейся информацией (рис. 2).

Рис. 2. График семантической меры: Sn — тезаурусная мера получателя; /с — семантическое количество информации

Прагматический аспект передает возможность достижения цели с учетом полученной информации.

где Ро — вероятность достижения цели до получения информации; Рхвероятность достижения цели после получения информации; /п — прагматическое количество информации.

Определить качество информации чрезвычайно сложно, а часто и вообще невозможно. Какие-либо сведения, например исторические, могут десятилетиями считаться ненужными, но при наступлении какого-то события их ценность может резко возрасти. Определить количество информации не только нужно, но и можно. Это прежде всего необходимо для того, чтобы сравнить друг с другом массивы информации, определить, какие размеры должны иметь материальные объекты (бумага, магнитная лента и т. д.), хранящие эту информацию.

Можно выделить три основные характеристики, используемые для измерения количества и качества передачи и приема информации:

1. Частотный  диапазон  —  чем  выше  частота,   тем больше  информации можно передать в единицу информации (рентгеновское излучение несет больше информации, чем метровый диапазон).

  1.  Динамический диапазон — чем шире диапазон частот, тем больше информации можно пропустить в единицу времени.
  2.  Уровень шума — чем меньше помех, тем больше информации можно передать без ее искажения.

Для определения количества информации необходимо найти способ представить любую ее форму (символьную,, текстовую, графическую) в едином виде. Рассмотрим некоторые критерии применительно к наиболее распространенным формам информации.

Звуки. Для звуковых колебаний совпадение формы сигнала на передаче и приеме не является обязательным. Здесь важно сохранение соотношений между амплитудами частотных компонентов, из которых состоит звук.

Частотный диапазон:

16—20 000 Гц — различает высококлассный музыкант;

30—15 000 Гц — отличное (50—10 000 Гц — хорошее) воспроизведение музыки;

300—3400 Гц — отличное качество связи для разговора по телефону.

Динамический диапазон — логарифм отношения максимального значения средней мощности звука к средней мощности наиболее слабых звуков. Соотношение между звуками различной интенсивности измеряется в логарифмических единицах, так как человеческое ухо сравнивает не абсолютное, а относительное изменение мощности звука. Сравнивая между собой интенсивности воздействия двух звуковых колебаний, имеющих соответственно мощности Р{ (максимальное значение средней мощности звука) и Р2 (средняя мощность наиболее слабых звуков), пользуются выражениями:

Например, динамический диапазон телефонной речи составляет 43 дБ; оркестра — 56 дБ; истребителя и рок-группы — 120 дБ. Уровень шума при телефонной связи должен быть не менее чем на 34 дБ ниже средней мощности полезного сигнала. Допустимая величина помехи при музыкальной передаче должна быть снижена еще больше — до 44—47 дБ.

Изображения. Чтобы передать с помощью электромагнитных волн некоторое изображение, необходимо каждый элемент этого изображения один за другим превратить в последовательность сигналов.

Частотный диапазон можно определить, если задаться временем, за которое мы хотим передать изображение с необходимым нам качеством. Проиллюстрируем это на примере передачи фототелеграммы с помощью телеграфа. Пусть самая маленькая точка на фототелеграмме будет равна 0,25 мм, т. е. разрешающая способность составляет 4 линии на 1 мм. Тогда на стандартном листе бумаги (формат А4) размером 210 х 300 мм можно разместить: 1 мм х 1 мм = 4x4= 16 точек; 210 х 300 х 16 >> >> 1 000 000 точек. Передавая телеграмму за 3 мин (180 с) и учитывая, что наибольшая частота сигнала возникает при последовательном чередовании самых маленьких (элементарных) белых и темных точек, получим предельную частоту (1 000 000 : 180) : 2 = 2780 Гц. Двойка в делителе означает, что период предельной частоты равен времени прохождения лучом двух соседних точек — светлой и темной. Самая низкая частота возникает в случае, если на фототелеграмме изображен простейший рисунок — одна половина листа белая, а другая ~- черная. В результате период наименьшей частоты равен времени прохождения лучом одной строки целиком. Эта наименьшая частота равна числу строк (300 х 4 = 1200), деленному на время передачи листа (180 с), т. е. 6,7 Гц.

В отличие от фототелеграфа, телевидение передает подвижные изображения и смена кадров здесь осуществляется 50 раз в секунду. Если считать, что каждый кадр телевизионного изображения — это своеобразная фототелеграмма, легко вычислить частотный диапазон телевизионного изображения. Согласно одному из стандартов, телевизионное изображение имеет 625 горизонтальных строк и размер кадра по высоте относится к размеру по ширине как 3 : 4. Если каждую элементарную точку считать квадратной, то общее их число составит 625 х 625 х = 52 х 104. Учитывая, что число кадров в секунду равно 50 и что наивысшая частота определяется чередованием черных и светлых элементарных точек, предельная частота окажется равной 52 х 104 х —  = 13 х 106 Гц. Чтобы уменьшить эту весьма большую частоту, в каждом кадре передается только половина строк. Из-за инерции нашего зрения для глаза это оказывается незаметным, зато предельная частота уменьшается вдвое. Самая низкая частота, необходимая для передачи телевизионного изображения, — это частота смены кадров, равная 50 Гц. Таким образом, для передачи телевизионного изображения требуется диапазон частот от 50 Гц до 6,5 МГц.

Динамический диапазон как в фототелеграфном, так и в телевизионном изображении почти одинаков. На экране телевизора различимы 8—10 четко разделенных градаций яркости. Установлено, что человеческий глаз различает изменения яркости, если интенсивность света двух соседних ступенек различается примерно в два раза (что в логарифмическом отсчете соответствует 3 дБ). Отсюда при 8—10 градациях динамический диапазон телевизионного изображения составит 24—30 дБ. Для хорошего качества принимаемого телевизионного изображения уровень помех должен быть меньше уровня сигнала по крайней мере на 40 дБ.

Передача данных — это частный случай информации, которую принято называть дискретной. Дискретная информация в конечном счете также является цифровой, однако может иметь большее разнообразие форм записи и методов передачи.

Рассмотрим взаимосвязь между характеристиками «частотный диапазон» и «скорость передачи данных». В теории электрической связи установлены закономерности, связывающие между собой длительность импульса тока во времени и спектральный состав этого импульса. Теоретически спектр частот импульса, имеющего конечную протяженность во времени /с, бесконечен. Однако практически основная энергия спектральных компонентов сосредоточена в диапазоне частот, не превышающих значение 1/7 Гц. Но 1/7 — это скорость передачи бинарной информации, исчисляемая количеством бит в секунду. Таким образом, на каждый бит в секунду требуется полоса в 1 Гц.

Теперь рассмотрим динамический диапазон. При передаче бинарной информации средняя мощность сигнала неизменна. Следовательно, нет перепада уровней. Соотношение сигнал/помеха .зависит от требуемой верности приема. Если при передаче бинарных сигналов допустить возможность в среднем одной ошибки на 105 бит, то при так называемом тепловом шуме соотношение сигнал/помеха должно составлять 18,8 дБ, а при одной ошибке на 106 бит — 19,7 дБ. При импульсных помехах это соотношение зависит от частоты появления импульсов, их амплитуды и других параметров и должно подсчитываться отдельно для каждого случая.

Аналоговый сигнал может быть охарактеризован тремя основными   параметрами:   частотным   и   динамическим диапазонами, соотношением «сигнал/помеха». Для дискретных сигналов достаточно ограничиться двумя параметрами: диапазоном частот, который можно заменить скоростью передачи двоичных сигналов, и соотношением «сигнал/помеха», оценку которого удобно заменить допустимой ошибкой в приеме двоичного сигнала.

Количество и качество информации. Для определения количества информации, содержащейся в сигналах, которые циркулируют в системах управления, необходимо использовать знания из теории информации и теории вероятностей.

Под информацией, согласно теории передачи сообщений, разработанной К.Шенноном, необходимо понимать устраненную неопределенность в знаниях о сигнале. В качестве оценок степени неопределенности знаний существуют следующие меры:

синтаксическая — связанная с неопределенностью,с которой можно судить о сигнале до его приема;

структурная,  или логарифмическая, — характеризующая информацию по объему (мера Хартли);

вероятностная, или статистическая, — характеризующая информацию по объему и новизне (мера Шеннона).

Для систем управления мера Хартли наиболее приемлема, так как она позволяет оценить объемы циркулирующей информации и памяти, необходимой для ее хранения. В качестве меры неопределенности (энтропии) в описании сигнала до его приема принята логарифмическая мера (здесь и далее примем основание логарифма, равное двум, тогда количество информации будет измеряться в битах):

Если до получения информации о сигнале вероятность появления отдельных сообщений для наблюдателя равна

то в этом случае источник дискретных сообщений вьдает максимальное количество информации:

Количество информации, выдаваемой источником непрерывных сигналов, определяют исходя из погрешности квантования:

1.4. Методы хранения и обработки информации

Источниками и носителями информации могут быть сигналы любой природы: речь, музыка, текст, показания приборов и т. д.

Хранение информации осуществляется на долговременных носителях. Это могут быть камень, пергамент, кожа, бумага, магнитные носители, лазерные диски, серверы вычислительных сетей и т. п. Однако хранение, передача и переработка информации в ее естественном (физическом) виде большей частью неудобны, а иногда и просто невозможны. В таких случаях применяется кодирование.

Кодирование — это процесс установления взаимно однозначного соответствия элементам и словам одного алфавита элементов и слов другого алфавита. Кодом называется правило, по которому сопоставляются различные алфавиты и слова (отображение и преобразование информации в вид, удобный для человеческого восприятия, см. на рис. 3).

обрабатываемую (ее называют данными) и управляющую (в применении к вычислительным процессам ее называют программами).

1.5. Системы счисления и области их использования

Системой счисления называется способ записи чисел.

Позиционной системой счисления называется система счисления, при которой число, связанное с цифрой, зависит от места, которое оно занимает. Место числа называют его разрядом в записи числа. Примером могут служить десятичная и шестидесятеричная системы счисления.

Всю информацию, участвующую в этом процессе, можно разделить на Непозиционной системой счисления является та система, в которой порядок записи числа, связанного с цифрой, не зависит от места, которое оно занимает. Примером может служить римская система записи чисел.

Представление чисел в различных системах счисления. Под основанием системы счисления р будем понимать число используемых в ней символов — цифр. В десятичной системе р— 10 и для построения чисел используются десять цифр: 0, 1, 2, ..., 9. Число представляется в виде последовательности цифр, разделенных запятой на две группы: одна группа (левее запятой) образует целую часть, другая (правее запятой) — дробную. Каждая цифра числа занимает определенную позицию — разряд. Разрядам приписываются различные весовые коэффициенты. Эти коэффициенты для разрядов влево от запятой равны соответственно 10°, 101, 102, ..., 10n; вправо от запятой —

10-1 ,10-2, …,10-m.

Таким образом, запись 547,359 в десятичной системе счисления означает величину

547,359 = 5 х 102 + 4 х 101 + 7 х 10° +    + 3 х 10 1 + 5 х 10-2 + 9 х 10-3 .

В общем случае изображение некоторого числа N имеет-вид

an an-1... a1 a~2... а~т. Здесь ап, ап~1, ..., а~т

последовательность цифр, соответствующих п, и *., ..., п~т  разрядам.

При основании системы счисления р запись числа N

соответствует следующей величине:

N = ап х рn + а"-1 х рn-1 + ...

... + а1 х р1 + a0 х р° + а-1 х р-1 + а-2 х р~2 + ...

... + а~т хр~т.

Здесь р", р"~1, ..., р~твесовые коэффициенты соответствующих разрядов. В качестве цифр разрядов используются символы, обозначающие положительные целые числа, меньшие р (0 ≤ aj p-1). Используя такой позиционный принцип представления чисел, можно строить разнообразные системы счисления, задаваясь различными

значениями основания системы р. Рассмотрим некоторые наиболее употребительные системы счисления.

Двоичная система счисления

Восьмеричная система счисления = 8

Шеcтнадцатеричная система счисления (р = 16

Хранение n-разрядных чисел. Хранение осуществляется с помощью устройств, содержащих п элементов, каждый из которых запоминает соответствующую цифру числа. Наиболее просто осуществляется хранение чисел, представленных в двоичной системе счисления. Для запоминания цифры каждого разряда двоичного числа используются устройства с двумя устойчивыми состояниями, такие, как триггеры. Одному из этих состояний ставится в соответствие цифра 0, другому — цифра 1.

При хранении десятичных чисел каждая цифра десятичного числа предварительно представляется в двоичной форме. Такая форма представления десятичных чисел носит название двоично-кодированной десятичной системы.

Например, число 735,8210 в двоично-кодированной десятичной системе может быть представлено в следующем виде:

735,8210=    0111     ООП     0101,    1000    0010 7 3 5 8         2

Несмотря на внешнее сходство с двоичным числом, двоично-кодированное десятичное число (содержащее лишь цифры 0 и 1) не является двоичным. Например, если целую часть приведенной выше записи рассматривать как двоичное число, то оно при переводе в десятичную форму означало бы 184510, что не совпадает с целой частью исходного числа 735.

Рассмотренный способ двоичного представления (кодирования) десятичных цифр использует код 8421 (название кода составлено из весовых коэффициентов разрядов двоичного числа). Наряду с этим кодом при двоичном кодировании десятичных цифр используются и другие коды, наиболее употребительные из которых приведены в табл. 1.

Эти коды имеют следующие особенности:

код 8421 является естественным представлением десятичных цифр в двоичной системе счисления;

код 7421 интересен тем, что любая кодовая комбинация содержит не более двух единиц;

-

в коде 2 из 5 все кодовые комбинации содержат точно две единицы. Это свойство используется для обнаруже ния ошибочных комбинаций (ошибочное распознавание любого из символов принятой кодовой комбинации изменяет число единиц, благодаря чему достигается возможность выявления таких ошибочных комбинаций).

Пары десятичных цифр, сумма которых равна девяти, составляют цифры, взаимно дополняющие друг друга до девяти (0 и 9, 1 и 8, 2 и 7, ...).

В коде 2421 и коде с избытком 3 кодовая комбинация, соответствующая любой из десятичных цифр, представляет собой инверсию комбинации, соответствующей ее дополнению до девяти. Например, в коде 2421 паре взаимно дополняющих до девяти цифр 2 и 7 соответствуют комбинации 0010 и 1101, каждая из которых образуется как инверсия другой. Это свойство упрощает выполнение в цифровых устройствах арифметических операций над десятичными числами. Таким же свойством дополнения до девяти обладает код За + 2. Кроме того, этот код имеет и другое полезное свойство: любая пара кодовых комбинаций отличается не менее чем в двух разрядах, что позволяет обнаружить ошибочные комбинации (ошибка, изменяющая цифру одного разряда любой из кодовых комбинаций, приводит к так называемой запрещенной комбинации, не используемой для представления десятичных цифр).

Перевод чисел из одной системы счисления в другую. Перевод чисел из десятичной в двоичную систему счисления. Для перевода десятичного числа в двоичную систему счисления отдельно выполним операции перевода для целой и дробной частей. Для небольших чисел можно воспользоваться таблицей целых степеней числа 2 (табл. 2).

Целая часть. Осуществляем последовательное деление целой части на основание системы счисления (2) с записью остатков. Двоичное число считывается от последнего результата по остаткам (от последнего остатка к первому).

Пример.

Целое десятичное число 87 переведем в двоичную систему счисления.

Для проверки просуммируем вес разрядов двоичного числа:

Для проверки просуммируем вес разрядов двоичного числа:

Дробная часть. Дробную часть десятичного числа будем последовательно умножать на 2, исключая из промежуточных результатов целую часть и записывая ее в разряды двоичного числа после запятой. Если точный ответ не получается за несколько шагов, т. е. получается бесконечная непериодическая последовательность, то вычисления проводятся до достижения требуемой точности результата (до определенного числа знаков после запятой).

Пример.

Десятичные дроби 0,3125 и 0,7163 переведем в двоичную форму:

Во втором случае вычисления проводились с точностью до семи знаков после запятой. Обратите внимание, что все получаемые разряды дробной части числа записываются после запятой в том порядке, в котором они получены.

Перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную. Перевод двоичных чисел в десятичную систему счисления осуществляется с помощью целых степеней числа 2 (табл. 2). Суммируем вес разрядов двоичного числа, в которых стоят единицы. Там, где в числе стоит 0, соответствующий вес разряда умножен на 0 и суммировать нечего.

Перевод чисел в кратных системах счисления. Основания восьмеричной и шестнадцатеричной систем счисления выражаются целой степенью двух (8 = 23; 16 — 24). Этим объясняется простота преобразования чисел, представленных в этих системах, в двоичную систему счисления и обратно. Каждая восьмеричная цифра для получения ее двоичного представления требует три двоичных разряда, а шестнадцатеричная — четыре.

Двоичная запись цифр различных систем счисления приведена в табл. 3.

Таблица 3

Для перевода чисел из восьмеричной системы счисления в двоичную достаточно каждую цифру восьмеричного числа представить трехразрядным двоичным числом — триадой.

Например:

762,358=    111     ПО   010,    011    1012 7       6       2        3        5

Перевод шестнадцатеричных чисел в двоичную систему счисления достигается представлением цифр шестнад-цатеричного числа четырехразрядными двоичными числами — тетрадами.

Например:

А7В, С716= 10100111 1011, 1100 01112.

При обратном переводе чисел из двоичной системы в восьмеричную или шестнадцатеричную системы счисления необходимо разряды двоичного числа, отсчитывая их от запятой влево и вправо, разбить на группы по три разряда — в случае перевода в восьмеричную систему, или на группы по четыре разряда — в случае перевода в шестнадцатеричную систему счисления. Неполные крайние группы дополняются нулями. Затем каждая двоичная группа представляется цифрой той системы счисления, в которую переводится число.

Например:

001 111, 101 0102= 17,528;

0101 1100, 1101 01102= 5C,D616.

Для перевода числа из шестнадцатеричной системы счисления в восьмеричную надо записать двоичное представление числа, разбить двоичные разряды на триады вправо и влево от запятой, дополняя недостающие нули слева от целой части и справа от дробной, и прочесть восьмеричное число, соответствующее триадам.

Пример.

Число EF2C,1D переведем в восьмеричную систему счисления.

Запишем двоичную форму числа, последовательно записав тетрадами его шестнадцатеричные цифры:

EF2C,1D16= 1110 1111 0010 1100, 0001 11012.

Сгруппируем двоичные разряды числа в триады вправо и влево от запятой:

001 ПО 111 100 101 100,000 111 010.

Недостающие нули записаны перед целой частью и после дробной части. Восьмеричное число получаем, записывая последовательно восьмеричные цифры, соответствующие двоичным триадам: 167454,0728.

Перевод восьмеричного числа в шестнадцатеричную систему счисления осуществляется в обратном порядке: опись двоичной формы числа триадами, группировка двоичных разрядов в тетрады вправо и влево от запятой с дополнением нулей слева от целой части и справа от дробной, считывание шестнадцатеричного результата в соответствии с тетрадами.

Пример.

Число 563,418 переведем в шестнадцатеричную систему счисления.

Запишем двоичную форму числа, последовательно записав двоичными триадами его восьмеричные цифры: 563,418 = 101 ПО 011, 100 0012. Сгруппируем двоичные разряды числа в тетрады вправо и влево от запятой: 0001 0111 ООН, 1000 0100 (недостающие нули записаны перед целой частью и после дробной). Шестнадцатеричиое число получаем, записывая последовательно шестнадцатеричные цифры, соответствующие двоичным тетрадам: 173,8416.

Арифметические операции в двоичной системе счисления. Основной операцией, которая используется в цифропых устройствах при выполнении различных арифметических действий, является алгебраическое сложение (сложение, в котором могут участвовать как положительные, так и отрицательные числа). Вычитание легко сводится к сложению путем изменения знака вычитаемого на обратный. Операции умножения и деления также сводятся к сложению и некоторым логическим действиям. Поэтому именно с операции сложения начнем рассмотрение способов выполнения арифметических операций.

При записи кода числа будем знак числа представлять заключаемыми в скобки цифрами: (0) — для положительных чисел и (1) — для отрицательных. Именно так в устройствах, предназначенных для хранения чисел, принято фиксировать знак числа в специально выделяемых знаковых разрядах регистра флагов. Положение запятой в числе показывать не будем.

Сложение положительных чисел покажем на примере:

Цифры разрядов суммы N = N, + N2 формируются последовательно, начиная с младшего разряда. Цифра младшего разряда суммы образуется суммированием цифр младших разрядов слагаемых. При этом, кроме цифры разряда суммы, формируется цифра переноса в следующий, более старший разряд. Таким образом, в разрядах, начиная со второго, суммируются три цифры: цифры соответствующего разряда слагаемых и перенос, поступающий в данный разряд из предыдущего.

Перенос равен 1 во всех случаях, когда результат суммирования цифр в разряде равен или больше р 2 (р — основание системы счисления). При этом в разряд суммы заносится цифра, на р единиц (т. е. на 2) меньшая результата суммирования.

Алгебраическое сложение с использованием дополнительного кода. Для пояснения сущности излагаемого метода  рассмотрим  следующий  пример.   Пусть требуется сложить два десятичных числа N^ = (0)831 и N2 = (1)376. Тик как второе слагаемое — отрицательное число, то использование приема, предлагаемого в школьной программе, потребовало бы последовательности действий с займами из старших разрядов. Предусматривать в цифровом устройстве дополнительно такую последовательность действий необязательно. Искомый результат может быть получен и при использовании последовательности действий с передачей переносов в старшие разряды, которая применяется при сложении положительных чисел. Для этого достаточно отрицательное число (1)376 предварительно преобразовать в так называемый дополнительный код следующим образом: во всех разрядах, кроме знакового, запишем дополнение до девяти к цифрам этих разрядов и штем прибавим единицу в младший разряд. Дополнительный код для числа N2 = (1)376 есть N2доп= (1)624.

Далее произведем сложение по правилам сложения положительных чисел. Единицы переноса показаны там, где они суммируются, а не в тех столбцах, откуда перенос осуществлен:

Переносы I    1

Первое слагаемое N, (0) 8 3 1

Второе слагаемое N2aolI .      (1) 6 2 4

Сумма N = N, + N, (0) 4 5 5

При сложении складываются и цифры знаковых разрядов с отбрасыванием возникающего из этого разряда переноса. Как видим, получен правильный результат (действительно. 831 — 376 = 455).

В двоичной системе счисления дополнительный код отрицательного числа формируется по следующему правилу: инвертируются (путем замены 0 на 1 и 1 на 0) цифры всех разрядов, кроме знакового, после чего в младший разряд прибавляется единица. Например, если N — = (1)10110, то NIIon = (1)01010. Обратное преобразование отрицательных чисел из дополнительного кода в прямой производится по тому же правилу.

Рассмотрим примеры выполнения операции.

Пример.

Пусть N^ (0)10110; N2= (1)01101; N2доп = (1)10011.

Переносы 11 II

Первое слагаемое N1 (0) 1 0   1 1 0

Второе слагаемое N2доп (1) 1 0   0 1 1

Сумма N = N, + N2 (0) 0 1   0 0 1

Как указывалось выше, перенос, возникающий из знакового разряда, отбрасывается.

Пример. Изменим на обратные знаки слагаемых, использованных в предыдущем примере: Nt = (1)10110; N2 = (0)01101. Очевидно, ожидаемый ответ:

N = N, + N2= (1)01001.

Переносы 1

Первое слагаемое >11доп (1)01010

Второе слагаемое N2 (0)   0   1    1   0   1

Сумма Naon = (N, + N2)дon (1)   1   0   1    1    1

Сумма N = N, + N, (1)01001

Таким образом, если результат сложения — отрицательное число, то оно оказывается представленным в дополнительном коде.

Алгебраическое сложение с использованием обратного кода. Вместо дополнительного кода для представления отрицательных слагаемых может быть использован обратный код. Обратный код отрицательных двоичных чисел формируется по следующему правилу: цифры всех разрядов, кроме знакового, инвертируются. Обратное преобразование из обратного кода в прямой производится по тому же правилу.

Рассмотрим те же примеры, используя обратный код:

Переносы

1    1

1

1

Первое слагаемое N1,

(0)

1

0

1

1

0

Второе слагаемое  N2o6p

(1)

1

0

0

1

0

Промежуточный результат

(0)

0

1

с

0

0

Сумма N = Nj + N2

(0)

0

1

0

0

1

При использовании обратного кода перенос, возникающий из знакового разряда, прибавляется в младший разряд суммы.

Переносы 1   1

Первое слагаемое No6p (1) 0  1  0  0   1

Второе слагаемое N2 (0) 0   1 1 0  1

Сумма No6p= (N, + N2)o6p (1) 1  0   1 10

Сумма N = N, + N2 (1) 0  1   0   0    1

Если результат сложения — отрицательное число, оно оказывается представленным в обратном коде.

Использование модифицированного кода. Особенность модифицированного кода состоит в том, что в нем предусматривается два знаковых разряда. В обоих знаковых разрядах положительные числа содержат нули, отрицательные — единицы.

Выполнение операции суммирования с использованием модифицированного дополнительного или модифицированного обратного кода производится по правилам, сформулированным выше. Если результат суммирования содержит в знаковых разрядах комбинацию 01 или 10, это служит признаком так называемого переполнения разрядной сетки. Переполнение разрядной сетки — явление, при котором результат операции содержит большее число разрядов, чем число разрядов в устройстве, предназначенном для его хранения. При этом некоторые разряды результата не могут быть зарегистрированы в устройстве; они теряются, и результат оказывается ошибочным..

Пример.

Пусть N1 = (0)(0)11011; N2 = (l)(l)10101.

Переносы 1111 1 I

Первое слагаемое N1 (0)  (0)   1   1 0 1 1

Второе слагаемое N2доп (1)  (1)  ()  1 о 1 1

Сумма N = N,+ N2 (0)  (0) 0 0 1 1 0 .

Пример.

Пусть N1= (0)(0)10110; N2 = (0)(0)11011.

Комбинация цифр (0)(1) в знаковых разрядах результата суммирования свидетельствует о переполнении разрядной сетки; зафиксированный результат ошибочен. Ошибка связана с тем, что при суммировании перенос из старшего разряда оказался зафиксированным во втором из знаковых разрядов. Для регистрации результата суммирования в данном примере требуется шесть разрядов (без учета знаковых разрядов).

Пример.

Пусть N1 = (1)(1)101101; N2= (l)(l)011101.

Первое слагаемое N1lдоп (\)(\)  0 1 0 0 1   1

Второе слагаемое N2доп (1)(1)   1  0 0 0  1   1

Сумма (1)(0)   110  110

И в этом случае комбинация цифр (1)(0) в знаковых разрядах сигнализирует о переполнении разрядной сетки. Для регистрации результата без учета знаковых разрядов в данном примере требуется семь разрядов, и в отведенных для него шести разрядах он не помешается.

1.6. Представление информации в компьютере

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы преобразовать таким образом музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять его интенсивность на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например наложить друг на друга звуки различных источников. После этого результат можно преобразовать обратно в звуковую форму.

Аналогичным образом на компьютере можно обработать и текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства для восприятия человеком по этим числам строится соответствующее изображение-буквы.

Компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, Графическую, звуковую, видеоинформацию только тогда, когда она представлена в нем в двоичном коде (двоичная форма представления информации), т. е. используется алфавит мощностью в два символа: логический 0 и логическая 1. Связано это с тем, что информацию удобно представлять в виде последовательности сигналов (электрических импульсов): сигнал отсутствует — (0), сигнал есть — (1). Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц — машинным языком. Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации, равное одному биту.

Бит — это единица информации, представляющая собой двоичный разряд, который может принимать значение О или 1. При записи двоичной цифры можно .реализовать выбор только одного из двух возможных состояний, а значит, она несет количество информации, равное одному биту. Следовательно, две цифры несут информацию 2 бита, четыре разряда — 4 бита и т. д. Чтобы определить количество информации в битах, достаточно определить количество цифр в двоичном машинном коде. Благодаря введению понятия единицы информации появилась возможность определения размера любой информации числом бит. Поэтому объем информации определяют в битах.

Для удобства информацию, представленную в компьютере, описывают многоразрядными последовательностями двоичных чисел. Эти последовательности объединяются в группы по 8 бит. Такая группа именуется байтом; например, число 11010011 — это информация величиной 1 байт. Байт — это восемь последовательных бит. В 1 байте можно кодировать значение одного символа из 256 (28) возможных комбинаций.

Более крупными единицами информации являются: килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт): 1 Кбайт = 1024 байт; 1 Мбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = ~ 1024 Мбайт. В этих единицах измеряется емкость запоминающих устройств.

Перед тем как кодировать любую информацию, нужно договориться о том, какие используются коды, в каком порядке они записываются, хранятся и передаются. Это называется языком представления информации.

Кодирование текстовой информации. В настоящее время большинство пользователей с помощью компьютера обрабатывают текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Чтобы закдировать один символ, традиционно используют количество информации, равное 1 байту, г. е. / = 1 байт = 8 бит, В 60-е годы XX века это было закреплено комитетом ASCII США в ASCII-стандарте.

Формула, которая связывает между собой количество возможных событий К и количество информации /, позволяет вычислить, сколько различных символов можно закодировать (считая, что символы — это возможные события):

Следовательно, для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов. Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

В середине 90-х годов XX века появилась новая кодировка — Unicode, поддерживающая 65536 различных символов. В ней на каждый символ отводится по 2 байта:

К=2Х = 216 = 65 536.

Следует отметить, что кодировка Unicode используется в случаях, когда к кодированию не предъявляются дополнительные требования (например, когда необходимо указать на возникшую ошибку, исправить ошибку, обеспечить секретность информации или использовать ее в различных операционных системах).

Кодирование графической информации. В середине 50-х годов для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях, впервые было реализовано представление данных в графическом виде. В настоящее время широко используются технологии обработки графической информации с помощью персонального компьютера (ПК). Графический интерфейс пользователя стал стандартом де-факто для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем. Это связано со свойством человеческой психики: наглядность способствует более быстрому пониманию. Широкое применение получила специальная область информатики — компьютерная графика, которая изучает методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов. Без нее трудно представить уже не только компьютерный, но и вполне материальный мир, так как визуализация дан-пых применяется во многих сферах человеческой деятельности: в медицине, образовании, в опытно-конструкторских разработках, научных исследованиях и др.

Особенно интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах.  Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой и дискретной. Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, — это пример аналогового представления, а изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета, — это дискретное представление. Для представления графической информации в двоичной форме используются растровый и векторный способы.

Растровый способ. Вертикальными и горизонтальными линиями изображение разбивается на отдельные точки; каждому элементу ставятся в соответствие коды его цвета и место, которое он занимает. При этом качество кодирования будет зависеть от размера точки и количества используемых цветов. Чем меньше размер точки (т. е. изображение составляется из большего количества точек), тем выше качество кодирования, Чем большее количество цветов используется (т. е. точка изображения может принимать больше возможных состояний), тем больше информации несет каждая точка, а значит, увеличивается качество кодирования. Поэтому информация о каждой клетке будет иметь довольно сложный вид: номер клетки, яркость, той, насыщенность, цвет и др.

Векторный способ. Информация вычисляется по специальным формулам, описывающим какой-либо объект.

Трехмерная графика (3D). Способ представления графической информации, в котором сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Теоретически 3D изучает методы и приемы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве, а на практике создает объемные модели на плоскости.

Кодирование звуковой информации. Мир наполнен самыми разнообразными звуками: тиканьем часов и гулом моторов, завыванием ветра и шелестом листьев, пением птиц и голосами людей. О том, как рождаются звуки и что они собой представляют, люди начали догадываться ? очень давно. Еще древнегреческий философ и ученый-энциклопедист Аристотель, исходя из наблюдений, объяснял природу звука, полагая, что звучащее тело создает попеременное сжатие и разрежение воздуха. Так, колеблющаяся струна то разрежает, то уплотняет воздух, а из-за упругости воздуха эти чередующиеся воздействия передаются дальше в пространство — от слоя к слою, возникают упругие волны. Достигая нашего уха, они воздействуют на барабанные перепонки и вызывают ощущение звука.

На слух человек воспринимает упругие волны, имеющие частоту где-то в пределах от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц — одно колебание в секунду). В соответствии с этим упругие волны в любой среде, частоты которых лежат в указанных пределах, называют звуковыми волнами или просто звуком. И учении о звуке важны такие понятия, как тон и тембр звука. Всякий реальный звук, будь то игра на музыкальных инструментах или голос человека, — это своеобразная смесь многих гармонических колебаний с определенным набором частот.

Колебание, которое имеет наиболее низкую частоту, называют основным тоном, другие колебания называют обертонами.

Тембр — это разное количество обертонов, присущих тому или иному звуку, которое придает ему особую окраску. Отличие одного тембра от другого обусловлено не только числом, но и интенсивностью обертонов, сопровождающих звучание основного тона. Именно по тембру МЫ легко можем отличить звуки рояля и скрипки, гитары и флейты, узнать голос знакомого человека.

Музыкальный звук можно характеризовать тремя качествами:

  •  тембром, т. е. окраской звука, которая зависит от
    (формы колебаний;
  •  высотой, определяющейся числом колебаний в секунду (частотой);
  •  громкостью, зависящей от интенсивности колебаний.

Звуковую информацию можно представить в дискретной и аналоговой формах. Их отличие в том, что при дискретном представлении информации физическая величина изменяется скачкообразно, принимая конечное множество значений. Если же информацию представить в аналоговой форме, то физическая величина может принимать бесконечное количество значений, непрерывно изменяющихся.

Семпл — это промежуток времени между двумя измерениями амплитуды аналогового сигнала. Дословно sample переводится с английского как «образец». В мультимедийной и профессиональной звуковой терминологии это слово имеет несколько значений. Семплом называют также любую последовательность цифровых данных, которые получили путем аналого-цифрового преобразования. Сам процесс преобразования называют семплированием или дискредитацией.

Важными параметрами семплирования являются частота и разрядность.

Частота — это количество измерений амплитуды аналогового сигнала в секунду. Если частота семплирования не будет более чем в два раза превышать частоту верхней границы звукового диапазона, то на высоких частотах будут происходить потери. Так как диапазон колебаний звуковых волн находится в пределах от 20 Гц до 20 кГц, то стандартной является частота 44,1 кГц — выбрана с таким расчетом, чтобы количество измерений сигнала в секунду было больше, чем количество колебаний за тот же промежуток времени. Если же частота дискредитации значительно ниже частоты звуковой волны, то амплитуда сигнала успевает несколько раз измениться за время между измерениями, а это приводит к тому, что цифровой отпечаток несет хаотичный набор данных. При цифро-аналоговом преобразовании такой семпл не передает основной сигнал, а только выдает шум. Для экономии вычислительных ресурсов ЭВМ в мультимедийных приложениях довольно часто применяют меньшие частоты: 11, 22, 32 кГц. Это приводит к уменьшению слышимого диапазона частот, и как следствие происходит искажение звука.

Разрядность указывает, с какой точностью происходят изменения амплитуды аналогового сигнала. Точность, с которой при оцифровке передается значение амплитуды сигнала в каждый из моментов времени, определяет качество сигнала после цифро-аналогового преобразования. Именно от разрядности зависит достоверность восстановления формы волны. Для кодирования значения амплитуды обычно используют 8-, 16- или 20-битовое представление значений амплитуды. Если использовать 8-битовое кодирование, то можно достичь точности изменения амплитуды аналогового сигнала до 1/256 от динамического диапазона цифрового устройства (28 = 256). Если использовать 16-битовое кодирование для представления значений амплитуды звукового сигнала, то точность измерения возрастет в 256 раз. В современных преобразователях принято использовать 20-битовое кодирование сигнала, что позволяет получать высококачественную оцифровку звука.

Но эти данные истинны только для того сигнала, чей максимальный уровень — 0 дБ. Если нужно семплировать сигнал с уровнем 6 дБ и разрядностью 16 бит, то для кодирования его амплитуды будет оставаться на самом деле только 15 бит. Если нужно семплировать сигнал с уровнем 12 дБ, то для кодирования его амплитуды будет оставаться только. 14 бит. С увеличением уровня сигнала увеличивается разрядность его оцифровки, а значит, уменьшается уровень нелинейных искажений, который принято называть шумом квантования. ,В свою очередь, каждые 6 дБ, уменьшающие уровень, будут «съедать» по 1 биту.

1.7. Средства обработки информации

Компьютер представляет собой средство передачи, обработки и хранения информации. Чтобы информация превратилась в данные, ее надо собрать, соответствующим образом подготовить и только после этого ввести в ЭВМ, представив в виде данных на машинных носителях (рис. 4).

  Hа этапах подготовки и ввода ин формации осуществляется процедура контроля — выявление и устранение  ошибок.  Обычно для контроля  применяют совокупность ручных и машинных методов, направленных на обнаружение ошибок. Методы подразделяют  на:

визуальный — перед вводом в компьютер человек просматривает информацию на наличие возможпых ошибок;

-логический   —   информация по мере ввода в компьютер сравнивается с эталоном, правилами или      имевшейся информацией; ,

— арифметический — проверка путем подсчета контрольных сумм, применяется в бухгалтерии.

Ввод информации осуществляется ручным способом с клавиатуры или с помощью технических устройств и соответствующего программного обеспечения, например сканера и программ распознавания введенной информации. Существуют программы оптического распознавания текстовой информации, распознающие печатный текст, и интеллектуального распознавания, распознающие рукописный текст.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Охарактеризуйте область деятельности, которой за
    нимается наука информатика.
  2.  Назовите виды данных и информации.
  3.  Перечислите основные системы счисления и области
    их использования.
  4.  Назовите формы представления информации.
  5.  В каких единицах измеряется информация ?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

83754. Правовое регулирование системы налогообложения при выполнении соглашений о разделе продукции: общие положения, налогоплательщики, особенности уплаты 41.83 KB
  Система налогообложения при выполнении соглашений о разделе продукции особая система налогообложения специальный налоговый режим применяемый при выполнении соглашений которые заключены в соответствии с Федеральным законом от 30. № 225ФЗ О соглашениях о разделе продукции. Режим применяется в течение всего срока действия соглашения о разделе продукции.
83755. Правовое регулирование транспортного налога: общие положения, налогоплательщики, основные элементы налога, особенности регионального законодательства 42.78 KB
  Налогоплательщиками транспортного налога признаются лица на которых в соответствии с законодательством Российской Федерации зарегистрированы транспортные средства ст. Плательщиками налога также признаются физические лица получившие транспортные средства по доверенности выданной до 29 июля 2002 года. Следовательно по истечении трех лет с момента выдачи доверенности на право владения и распоряжения транспортным средством выданной до 29 июля 2002 года плательщиком транспортного налога признается физическое лицо на которое зарегистрировано...
83756. Правовое регулирование налога на игорный бизнес: налогоплательщики, основные элементы налога, особенности регионального законодательства 41.92 KB
  365 НК РФ Объект налогообложения налогом на игорный бизнес являются ст. Каждый объект налогообложения должен быть зарегистрирован в налоговой инспекции по месту установки не позднее чем за 2 рабочих дня до даты его установки. Регистрация игрового оборудования или пункта приема ставок проводится налоговым органом на основании заявления налогоплательщика с обязательным ой получением выдачей свидетельства о регистрации объекта объектов налогообложения. Любое изменение количества объектов необходимо также зарегистрировать в налоговых органах...
83757. Правовое регулирование налога на имущество организаций: общие положения, налогоплательщик, основные элементы налога, особенности исполнения и уплаты налога 46.96 KB
  1 указанного Федерального закона в отношении имущества используемого ими исключительно в связи с организацией и или проведением XXII Олимпийских зимних игр и XI Паралимпийских зимних игр 2014 года в городе Сочи и развитием города Сочи как горноклиматического курорта. 375 НК РФ определяется как среднегодовая стоимость имущества признаваемого объектом налогообложения. В случае если для отдельных объектов основных средств начисление амортизации не предусмотрено стоимость указанных объектов для целей налогообложения определяется как разница...
83758. Правовое регулирование земельного налога: общие положения, налогоплательщики, основные элементы налога, особенности местного (муниципального) законодательства 43.68 KB
  Плательщики налога Плательщиками налога признаются физические лица обладающие земельными участками признаваемыми объектом налогообложения в соответствии со ст. В отношении земельных участков используемых предназначенных для использования в предпринимательской деятельности налоговая база по налогу и исчисление суммы налога суммы авансовых платежей по налогу производится индивидуальными предпринимателями самостоятельно на основании сведений государственного кадастра недвижимости о каждом земельном участке. Ставки налога Налоговые ставки...
83759. Правовое регулирование налога на имущество физических лиц: общие положения, налогоплательщики, основные элементы налога, особенности местного (муниципального) законодательства 43.26 KB
  1991 № 2003–1 О налогах на имущество физических лиц далее Закон №2003–1. Плательщиками налога признаются физические лица собственники имущества признаваемого объектом налогообложения ст.2009 № 283ФЗ Ставки налога Ставки налога устанавливаются нормативными правовыми актами представительных органов местного самоуправления законами городов федерального значения Москвы и СанктПетербурга в зависимости от суммарной инвентаризационной стоимости объектов налогообложения.
83760. Правовое регулирование страховых взносов в государственные внебюджетные фонды: общие положения, налогоплательщики, основные элементы и особенности уплаты 40.83 KB
  В соответствии с пунктом 10 Положения о Государственном фонде занятости населения Российской Федерации утвержденного постановлением Верховного Совета Российской Федерации от 08. Статьей 22 Закона Российской Федерации от 19.91 О занятости населения в Российской Федерации в редакции Закона Российской Федерации от 15.92 N 33071 О внесении изменений и дополнений в Закон РСФСР О занятости населения в РСФСР установлено что Фонд занятости образуется за счет: обязательных страховых взносов работодателей; обязательных страховых взносов с...
83761. Налоги и сборы как источники государственных доходов. Роль налогов 44.13 KB
  Налоги и сборы неотъемлемый атрибут и органическая часть государства без них немыслима реализация задач и функций института государства. Являются финансовоэкономическим фундаментом института государства который состоит в изъятии части дохода извлекаемого из потребления факторов производства в пользу государства для формирования его централизованных финансовых ресурсов бюджета. Налог обязательный индивидуально безвозмездный платеж взимаемый с организаций и физических лиц в форме отчуждения принадлежащих им на праве собственности...
83762. Юридическое определение налога, сбора, пошлины. Их главные юридические черты 44.29 KB
  Универсального определения налога в котором были бы корректно отражены все его стороны в настоящее время не существует а различные определения налога обычно отражают либо те либо иные его особенности. Кроме того с течением времени представления о сути налога также меняются. Дать точное определение налога необходимо по ряду причин: 1 категория налог является главной для НП для финансов и ФП для экономики; 2 емкое определение понятия налог позволяет отделить его от других платежей; 3 правильная формулировка налога поможет четко...