Шпаргалка по "Информатике"

1. Основные подходы к определению понятия «информация»

 

Информация (от лат. informatio, разъяснение, изложение, осведомленность) — сведения о чем-либо, независимо от формы их представления.

В настоящее время  не существует единого определения  информации как научного термина.

Информацию можно рассматривать  как важную составляющую мира или  часть материи (масса, энергия). Информация отражает реальный мир в виде сообщения  или события. Источником информации м.б. любое явление или событие, которое приводит к некоторым действиям.  Человек как приемщик получает информацию через органы чувств. В технике – с помощью регистрирующей или измерительной аппаратуры. При приеме информации изменяется какая-либо величина x(t). Если x(t) измен. неперывно, то инф. назыв. аналоговой (изменение т-ры,давления,влажности). Если x(t) в некот. промеж. времени приним. конечные числовые значения, то инф. назыв. дискретной (светофор, письменность). Сообщение передается набором знаков. Любую аналоговую инф. можно дискретизировать и наоборот (кодирование и декодирование).

Информацию можно разделить  на виды по различным критериям:

по  истинности

истинная

ложная

по способу  восприятия

Визуальная — воспринимаемая органами зрения.

Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.

Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.

Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами.

Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

по форме  представления 

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.

по назначению

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.

по значению

Актуальная — информация, ценная в данный момент времени.

Достоверная — информация, полученная без искажений.

Понятная — информация, выраженная на языке, понятном тому, кому она предназначена.

Полная — информация, достаточная для принятия правильного решения или понимания.

Полезная — полезность информации определяется субъектом, получившим информацию в зависимости от объёма возможностей её использования.

Предметом изучения науки  информатика являются именно данные: методы их создания, хранения, обработки и передачи. А сама информация, зафиксированная в данных, её содержательный смысл интересны пользователям информационных систем, являющимся специалистами различных наук и областей деятельности: медика интересует медицинская информация, геолога — геологическая, предпринимателя — коммерческая и т. п. (в том числе специалиста по информатике интересует информация по вопросам работы с данными).

Хранение информации осуществляется с помощью её переноса на некоторые материальные носители. Семантическая информация, зафиксированная на материальном носителе для хранения, называется документом. Хранить информацию человечество научилось очень давно. В наиболее древних формах хранения информации использовалось расположение предметов — раковин и камней на песке, узелков на верёвке. Существенным развитием этих способов явилась письменность — графическое изображение символов на камне, глине, папирусе, бумаге. Огромное значение в развитии этого направления имело изобретение книгопечатания. За свою историю человечество накопило огромный объём информации в библиотеках, архивах, периодических изданиях и других письменных документах.

В настоящее время  особое значение получило хранение информации в виде последовательностей двоичных символов. Для реализации этих методов используются разнообразные запоминающие устройства. Они являются центральным звеном систем хранения информации. Кроме них в таких системах используются средства поиска информации (поисковая система), средства получения справок (информационно-справочные системы) и средства отображения информации (устройство вывода). Сформированные по назначению информации такие информационные системы образуют базы данных, банки данных и база знаний.

 

2. Сообщения,данные,сигнал.

Сигнал (в теории информации и связи) — 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 принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

 

Сигнал, детерминированный  или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей  изменение параметров сигнала. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несёт полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путём сложения) с сигналом и искажающая его. Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учётом шума.

 

Понятие сигнал позволяет  абстрагироваться от конкретной физической величины, например тока, напряжения, акустической волны и рассматривать вне  физического контекста явления  связанные кодированием информации и извлечением её из сигналов, которые обычно искажены шумами. В исследованиях сигнал часто представляется функцией времени, параметры которой могут нести нужную информацию. Способ записи этой функции, а также способ записи мешающих шумов называют математической моделью сигнала.

Классификация сигналов

 

По физической природе  носителя информации:

электрические;

электромагнитные;

оптические;

акустические

 

По способу задания  сигнала:

регулярные (детерминированные), заданные аналитической функцией;

нерегулярные (случайные), принимающие произвольные значения в любой момент времени. Для описания таких сигналов используется аппарат теории вероятностей.

 

В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы:

непрерывные (аналоговые), описываемые непрерывной функцией;

дискретные, описываемые  функцией отсчётов, взятых в определённые моменты времени;

квантованные по уровню;

дискретные сигналы, квантованные по уровню (цифровые).

 

Аналоговый сигнал

 

Большинство сигналов имеют  аналоговую природу, то есть изменяются непрерывно во времени и могут принимать любые значения на некотором интервале. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени.

 

Пример АС — гармонический  сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).

 

Аналоговые сигналы используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Ввести такой сигнал в компьютер и обработать его невозможно, так как на любом интервале времени он имеет бесконечное множество значений, а для точного (без погрешности) представления его значения требуются числа бесконечной разрядности. Поэтому необходимо преобразовать аналоговый сигнал так, чтобы можно было представить его последовательностью чисел заданной разрядности.

 

Дискретный сигнал

Дискретизация аналогового  сигнала состоит в том, что  сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени. Эти значения называются отсчётами. Δt называется интервалом дискретизации

 

Сообще́ние — наименьший элемент языка, имеющий идею или смысл, пригодный для общения. В информатике — форма представления информации, имеющая признаки начала и конца, предназначенная для передачи через среду связи. Также форма предоставления информации, совокупность знаков или первичных сигналов, содержащих информацию. В объектно-ориентированном программировании — средство взаимодействия объектов, где передача сообщения объекту — процесс вызова метода этого объекта с содержимым сообщения (необходимыми параметрами) или без такового (параметры по умолчанию) при условии, что он готов его принять (вызываемый метод является открытым).

 

Обычно сообщение передается в виде предложения или условного  знака.

 

Конкретная форма сообщения  называется представлением. Одно и  то же сообщение может быть представлено различными способами. Переход от представления  к значению сообщения называется интерпретацией.

 

Жизненный цикл сообщения  выглядит следующим образом:

Отправитель кодирует идею или мысль в сообщение,

передаёт сообщение  через среду общения получателю.

Получатель получает сообщение и декодирует смысл.

 

Типы сообщений: запрос/вопрос, ответ, команда, повествование, уведомление, предложение.

С точки зрения программиста, данные — это часть программы, совокупность значений определённых ячеек памяти, преобразование которых осуществляет код. С точки зрения компилятора, процессора, операционной системы, это совокупность ячеек памяти, обладающих определёнными свойствами (возможность чтения и записи (необяз.), невозможность исполнения).

 

Контроль за доступом к данным в  современных компьютерах осуществляется аппаратно.

 

В соответствии с принципом  фон Неймана, одна и та же область  памяти может выступать как в  качестве данных, так и в качестве исполнимого кода.

Типы данных

 

Традиционно выделяют два  типа данных — двоичные (бинарные) и  текстовые.

 

Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.

 

Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для  них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.

 

Передача текстовых  данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению.

3. Системы передачи информации

 

Для систем передачи информации важна физическая природа ее восприятия. По этому признаку информация может  быть разделена на слуховую, зрительную и “машинную”. Первые два вида соответствуют  наиболее емким каналам восприятия информации человеком. Пропускная способность слухового канала составляет тысячи десятичных единиц информации, а зрительного - миллионы. “Машинная” информация предназначена для обработки ЭВМ. Здесь пропускная способность каналов должна согласовываться со скоростью обработки ее машиной - до нескольких десятков миллионов двоичных единиц информации в секунду. С помощью ЭВМ в настоящее время стала возможна обработка слуховой и зрительной информации.

 

Для передачи информации на расстояние необходимо передать содержащее эту информацию сообщение.

 

Кодер осуществляет отображение  генерируемого сообщения в дискретную последовательность.

 

Модулятор и демодулятор  в совокупности реализуют операции по преобразованию кодированного сообщения  в сигнал и обратные преобразования.

 

Декодер отображает дискретную последовательность в копию исходного сообщения.

 

1.1 Параметры системы  передачи информации

 

Рассмотрим подробнее  параметры трех составляющих системы  передачи информации: источник информации, сигнал и канал.

 

Форма представления  информации для ее передачи, хранения, обработки или непосредственного использования называется сообщением.

 

Для передачи информации на расстояние необходимо передать содержащие эту информацию сообщения. Такая  передача возможна только с помощью  какого-либо материального носителя - источника информации.

 

Основными параметрами  источника информации являются: множество  сообщений V, количество информации I и  избыточность R.

 

1.2 Источник информации

 

Для сравнения между  собой различных источников сообщений, а также различных линий и каналов связи нужно ввести количественную меру, которая дала бы возможность объективно оценить информацию, содержащуюся в сообщении и переносимую сигналом. Такая мера впервые была введена американским ученым К.Шенноном в 1946г.