24444

Энтропия источника информации

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Энтропия источника информации. Источник информации можно представить в виде случайной величины X принимающей одно из конечного числа возможных значений {1 2 ј m} с вероятностью pi pi – вероятность того что X = i.Теорема Шеннона Если имеется источник информации с энтропией Нх и канал связи с пропускной способностью С то если С HX то всегда можно закодировать достаточно длинное сообщение таким образом что оно будет передано без задержек. Если же напротив С HX то передача информации без задержек невозможна.

Русский

2013-08-09

179 KB

5 чел.

1. Энтропия источника информации. 

Источник информации можно представить в виде случайной величины X, принимающей одно из конечного числа возможных значений {1, 2, ј, m} с вероятностью pi (pi – вероятность того, что X = i). Энтропия случайной величины X по определению равна

где логарифмы берутся по основанию 2 и энтропия измеряется в битах. Энтропия устанавливает нижнюю границу средней длины любого двоичного представления случайной величины.

1.Теорема Шеннона

Если имеется источник информации с энтропией Н(х) и канал связи с пропускной способностью С, то если С > H(X), то всегда можно закодировать достаточно длинное сообщение таким образом, что оно будет передано без задержек. Если же, напротив,   С < H(X), то  передача информации без задержек невозможна.  

В любом реальном канале всегда присутствуют помехи. Однако, если их уровень настолько мал, что вероятность искажения практически равна нулю, можно условно считать, что все сигналы передаются неискаженными. В этом случае среднее количество информации, переносимое одним символом равно I(X,Y)=I(X,X)=H(X).   Максимальное значение  Hmax=log m. Следовательно, пропускная способность дискретного канала без помех за единицу времени равна

  .

Реальные каналы характеризуются тем, что на каналы всегда воздействуют помехи. Пропускная способность дискретного канала с помехами вычисляется по формуле  C =n[H(Y)-H(Y/X)]max . 

Где средняя, условная энтропия со стороны приемника сигналов     

А энтропия принимаемых сигналов определяется из условия максимального значения    H(y)= log m.

2. Теорема Шеннона. 

Пусть имеется источник информации X, энтропия которого в единицу времени равна H(X), и канал с пропускной способностью C. Если H(X)>C, то при любом кодировании передача сообщений без задержек и искажений невозможна. Если же H(X)<C, то любое достаточно длинное сообщение  можно всегда закодировать так, что оно будет передано без задержек и искажений с вероятностью сколь угодно близкой к единице.

Теорема Шеннона для дискретного информационного канала без помех и  при наличии помехи.

 Теорема Шеннона для дискретного канала без помех.

Если поток информации вырабатываемой источником достаточно близок к пропускной способности канала, т.е. I(X) = c-σ (1.13) где σ – сколь угодно малая величина.

То можно всегда найти такой способ кодирования, который обеспечивает передачу всех сообщений вырабатываемых источником при чем скорость передачи информации будет весьма близка к пропускной способности канала.

I(Z,Y) = c-σ

Обратное утверждение теоремы Шеннона заключается в том, что невозможно обеспечить длительную передачу всех сообщений если поток информации вырабатываемый источником превышает пропускную способность канала.

I(X)>с

Таким образом Теорема Шеннона утверждает, что при выполнении условия (1.13) скорость передачи информации может быть в принципе сколь угодно приближена к пропускной способности канала. Это может быть обеспечено соответственным способом кодирования. Теорема не отвечает на вопрос каким способом нужно осуществлять кодирование.

Теорема Шеннона для дискретного канала при наличии помех.

Если поток информации вырабатываемый источником достаточно близок к пропускной способности канала, т.е. если справедливо I(X) = c-σ, где σ – сколь угодно малая величина, то всегда можно найти такой способ кодирования, который обеспечит передачу всех сообщений вырабатываемых источником, а вероятность ошибок распознавания любого переданного сообщения будет сколь угодно малым Р н.о. <η  , Р н.о.  - вероятность неправильных опознаваний сообщений.

η- сколь угодно малая величина.

Обратная Теорема.

Если поток информации источника превышает пропускную способность канала, то не существует способа кодирования обеспечивающего передачу любого сообщения с малой вероятностью ошибки.


2. Таймеры счётчики ОМЭВМ.

Таймеры/счётчики(Т/С) предназначены для подсчёта внешних событий, для получения программно управляемых временных задержек и выполнения времязадающих функций ОМЭВМ.

В состав блока Т/С входят:

  1.  два 16-разрядных регистраТ/С0 и Т/С1:
  2.  8-разрядный регистр режимов Т/С(ТМОD);
  3.  8-разрядный регистр управления (ТСОN)
  4.  схема инкремента;
  5.  схема фиксации INT0, INT1, N0.N1;
  6.  схема управления флагами;
  7.  логика управленияТ/С.

Регистры Т/С0 и Т/С1 (16-ти разрядные,состоят из пар ТН0,ТL0 и ТН1,ТL1 ) выполняют функцию хранения содержимого счёта. Каждый из регистров ТН0,ТL0 и ТН1,ТL1 имеют свой адрес и может использоваться как регистр общего назначения (РОН), если Т/С не  используются(бит ТR0 для Т/С0 и бит ТR1 для Т/С1 в регистре управления TCON равны «0»).

Код величины начального счёта заносится в регистр Т/С программно. Признаком окончания счёта,  как правило, является переполнение регистра Т/С. т.е. переход его содержимого из состояния «все единицы» в состояние «все нули». В регистры ТН0, ТН1,ТL0,TL1 доступны по чтению, и, при необходимости, контроль достижения требуемой величины счёта может выполняться программно.

Регистр режимов Т/С(ТМОD) предназначен для приёма и хранения кода, определяющего:

-один из 4-х возможных режимов работы каждого Т/С;

-работу в качестве таймеров или счётчиков;

-управление Т/С от  внешнего вывода.

При работе в качестве таймера содержимое регистра Т/С инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е Т/С является счётчиком машинных циклов ОМЭВМ. Машинный цикл состоит из 12-ти периодов частоты синхронизации ОМЭВМ fВQ,следовательно частота счёта в данном случае равна  fВQ/12.

При работе Т/С в качестве счётчика внешних событий содержимое регистра Т/С инкрементируется в ответ на переход из «1» в «0» сигнала на счётном входе ОМЭВМ ( вывод Т0 для Т/С0 и вывод Т1 для Т/С1).

Регистр управления (ТСON) предназначен для приёма и хранения управляющего слова.

Схема инкремента предназначена:

для увеличения на 1 в каждом машинном цикле содержимого регистров Т/С0,Т/С1 для которых установлен режим таймера и счёт разрешён;

для увеличения на 1 содержимого регистров Т/С0, Т/С1 для которых установлен режим счётчика, счёт разрешён и на соответствующем входе ОМЭВМ(Т0 для Т/С0 и Т1 для Т/С1) зафиксирован счётный импульс.

Схема фиксации INT0, NIT1, T0,T1 представляет собой четыре триггера. В каждом машинном цикле в них запоминается информация с выводов ОМЭВМ  INT0, INT1, T0, T1.

Схема управления флагами вырабатывает и снимает флаги переполнения Т/С и флаги запросов внешних прерываний.

Логика управления Т/С синхронизирует работу регистров Т/С0 и Т/С1 в соответствии с запрограммированными режимами работы и синхронизирует работу блока Т/С с работой ОМЭВМ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12417. Определение термического коэффициента сопротивления и ширины запретной зоны полупроводника 100 KB
  Отчет. К лабораторной работе 6.6. Определение термического коэффициента сопротивления и ширины запретной зоны полупроводника. Цель работы: Определить ширину запретной зоны полупроводника и коэффициенты β для полупроводника и металла. Приборы и инструменты ...
12418. Изучение внешнего фотоэффекта, лабораторная работа 267.5 KB
  Отчет. К лабораторной работе 6.12. Изучение внешнего фотоэффекта. Цель работы: изучить внешний фотоэффект. Приборы и инструменты № Название Предел измерения Цена деления Аб...
12419. Интеллектуальные информационные системы 339.5 KB
  Методические указания к лабораторным работам и семинарским занятиям по дисциплине Интеллектуальные информационные системы Содержание Методические указания к лабораторным работам 3 Лабораторная работа №1. Семантические сети 4 Последовательность в...
12420. Исследование явления интерференции света при помощи бипризмы Френеля 309.5 KB
  Отчет. К лабораторной работе 7.1. Исследование явления интерференции света при помощи бипризмы Френеля. Цель работы: Определение длины световой волны. Приборы и инструменты № Название Пр
12421. Исследование явления интерференции света при помощи колец Ньютона 69 KB
  Отчет. К лабораторной работе 7.2. Исследование явления интерференции света при помощи колец Ньютона. Цель работы: Определение радиуса линзы при помощи колец Ньютона. Приборы и инструменты № Название ...
12422. Определение концентрации водного раствора сахара с помощью поляриметра 347 KB
  Отчет. К лабораторной работе 7.4. Определение концентрации водного раствора сахара с помощью поляриметра. Цель работы: Ознакомиться с явлением поляризации света и его применением на примере измерения концентрации раствора сахара Используя раствор с известно...
12423. Изучение явления дисперсии и исследование зависимости показателя преломления от длины волны света 100.5 KB
  Отчет. К лабораторной работе 7.5. Изучение явления дисперсии и исследование зависимости показателя преломления от длины волны света. Цель работы: Изучить явление дисперсии и исследовать зависимость показателя преломления от длины волны света Приборы и...
12424. Определение показателя преломления и средней дисперсии жидкостей и твердых тел с помощью рефрактометра Аббе 409.5 KB
  Отчет. К лабораторной работе 7.6. Определение показателя преломления и средней дисперсии жидкостей и твердых тел с помощью рефрактометра Аббе. Цель работы: Исследование зависимости показателя преломления раствора от концентрации. Приборы и инструмент
12425. Техническое обслуживание систем смазки технологического оборудования 92.17 KB
  Лабораторная работа №4 по дисциплине: Эксплуатация и обслуживания машин на тему: Техническое обслуживание систем смазки технологического оборудования Цель работы: Освоение методики выполнения технического обслуживания систем смазки технологического обору...