Шпаргалка по "Информатике и ИТ"

р(а_i)=частота выпадений/общее число опытов Σр(a_i)=1

В англ. алф. больше всего  встречается Е, р(Е)=0,13, меньше всего Z, р(Z)=0,0007.

Формула для определения  энтропии, предложенная К. Шеннонам:

 

Энтропия алфавита при  равновероятном появлении любого из N символов в сообщении зависит исключительно от мощности алфавита (энтропия по Хартли, как частный случай по К. Шеннону):

 

Для англ. алф. Н(А_англ)=4.7 bit, для двоичного Н(А₂)=1 bit.

Количество инф-ции определяется по формуле:

I(X_K)=K*H(A)   [bit] К – кол-ва символов, Н(А)- энтропия авфавита

На клавиатуре исп. табл. Кодов ASCII. В ней каждый символ соответствует 1В или 8b. Т. е.  а_i => 1B => 8b. Это означает, что сообщение преобразованное в двоичную форму характеризуется инф. избыточностью, как и любое др. сообщение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Сущность проблемы скорости передачи  данных

Передача данных - физический перенос данных (цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу связи, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники. Примерами подобных каналов могут служить медные провода, оптическое волокно, беспроводные каналы связи или запоминающее устройство.

Передача данных может  быть аналоговой или цифровой (то есть поток двоичных сигналов), а также  модулирован посредством аналоговой модуляции, либо посредством цифрового  кодирования.

Хотя аналоговая связь  является передачей постоянно меняющегося  цифрового сигнала, цифровая связь  является непрерывной передачей  сообщений. Сообщения представляют собой либо последовательность импульсов, означающую линейный код (в полосе пропускания), либо ограничивается набором непрерывно меняющейся формы волны, используя  метод цифровой модуляции. Такой  способ модуляции и соответствующая  ему демодуляция осуществляются модемным оборудованием.

Передаваемые данные могут  быть цифровыми сообщениями, идущими  из источника данных, например, из компьютера или от клавиатуры. Это может быть и аналоговый сигнал - телефонный звонок или видеосигнал, оцифрованный в  битовый поток, используя импульсно-кодирующую модуляцию (PCM) или более расширенные  схемы кодирования источника (аналого-цифровое преобразование и сжатие данных). Кодирование  источника и декодирование осуществляется кодеком или кодирующим оборудованием.

Основные проблемы в области  ИСиТ:

1) увеличение скорости  передачи. Конечная цель – получение  прибыли, желание уменьшить стоимость  передачи.

2) увеличение надёжности  передачи. Конечная цель – уменьшение  стоимости (потерь) из-за ненадёжных  каналов.

3) проблема защиты информации, защиты каналов коммуникаций, носителей  информации от несанкционированного  доступа к каналам и носителям.  Конечная цель – увеличение  безопасности, минимизация потерь.

Скорость передачи – количество информации (bit), передаваемых за ед. времени (с). В любой ИС скорость передачи определяется пропускной способностью канала связи. В свою очередь пропускная способность в ИС определяется свойством шины, соединяющей источник и получатель.

Типы каналов  связи: Симплекс, Полудуплекс, Дуплекс, Точка-точка, Многоточечная (Шина, Кольцо, Звезда, Ячеистая топология, Беспроводная сеть).

В связи с вышесказанным  сущность проблемы скорости передачи данных имеет многофакторную природу. Важнейшим фактором является экономическая  составляющая, т. е. соответствие используемой среды передачи (каналов связи), технических  средств передачи (их технических  характеристик) и применяемой топологии. Всё вышеперечисленное исходит  из сопоставления требований скорости передачи, надёжности передачи и защищённости канала передачи от несанкционированного доступа к нему. Суть – насколько  это оправдано экономически!!!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Базовая архитектура ПК

В базовую архитектуру  входят: системный блок, монитор, клавиатура, мышка

Монитор – устройство для вывода на экран текстовой и графической информации.

В настоящее время используются 2 основных вида мониторов для ПК:

- мониторы на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ, CRT);

- мониторы на жидких кристаллах (ЖК, LCD);

Клавиатура и  мышка – устройства ввода; а основные устройства компьютера, определяющие его характеристики, находятся в системном блоке.

Главная часть компьютера – системная (материнская) плата. На ней расположен микропроцессор, память, а также микросхемы, управляющие основными устройствами ПК и обменом информацией между ними. Набор таких микросхем называется чипсет.

Существуют различные  типы микропроцессоров, например, Intel Pentium, Intel Celeron, AMD. Существуют и различные типы чип сетов. Процессор и чип сет должны быть совместимы. Иногда пользователю после определенного времени использования компьютера хочется поменять процессор на более мощный. Это возможно только в том случае, если более мощный процессор сможет работать с существующим чип сетом. В противном случае придется менять системную плату целиком.

Процессор – основная часть компьютера. Он выполнят все операции по обработке данных и управляет работой остальных устройств компьютера. На ПК процессор представляет собой микросхему – микропроцессор (МКП). Основными характеристиками процессора являются:

Разрядность – определяется числом битов, над которыми процессор выполняет операцию одновременно (размер процессорного слова). Первые МКП были 8-разрядные, сейчас – 64-разрядные.

Число операций в  единицу времени. Эта характеристика определяется тактовой частотой и архитектурой процессора. Современные МКП могут выполнять несколько миллионов операций в секунду.

На системной плате  расположены микросхемы памяти. Выделяют следующие виды памяти:

Оперативная память (ОП), предназначена для хранения работающих в текущий момент программ и обрабатываемых ими данных; информация о ОП теряется при выключении питания.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). В ПЗУ хранится программа начальной загрузки и программы тестирования оборудования компьютера; эти программы выполняются при включении компьютера. Кроме того, в ПЗУ хранится BIOS – базовая система ввода/ вывода. Эта система представляет собой множество подпрограмм, используемых при работе с внешними устройствами. Информация ПЗУ не пропадает при выключении питания

ППЗУ (полупостоянное запоминающее устройство, которое чаще называют CMOS– память). Информация в CMOS–памяти, так же как и в ПЗУ, не пропадает при выключении питания, но в отличие от ПЗУ, может быть легко перезаписана. В CMOS- памяти хранится информация о конфигурации компьютера, например, о типе винчестера, количестве подключенных дисководов, порядок загрузки и т.д.

КЭШ – память – это промежуточная память между оперативной памятью и процессором. КЭШ – память работает быстрее, чем оперативная. В нее загружается сразу блок данных из ОП; процессор при обработке этого блока берет данные из КЭШ – памяти; если же понадобятся данные, которых в КЭШ – памяти нет, то в КЭШ из ОП загружается другой блок. В результате среднее время обращения к памяти снижается.

Также на системной плате  располагаются контроллеры и разъемы (слоты) для подключения внешних устройств. На системной плате может быть расположен также сетевой адаптер (для подключения к сети), модем, винчестер, видеоадаптер. Но все эти устройства могут быть реализованы и в виде отдельных плат или блоков, размещенных в системном блоке компьютера.

Накопители информации — для ввода/вывода и хранения информации;

По способу записи и  чтения информации на носитель дисковые накопители можно подразделить на:

1. магнитные (жесткий диск, флоппи-дисковод);

2. оптические (CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW - приводы);

3. магнитооптические.

В системном блоке размещается винчестер (жесткий диск). На нем хранится операционная система, пользовательские программы, а также данные пользователя.

Обычно в  системном блоке имеются также  следующие устройства:

• дисковод для компакт – дисков, а иногда – дисковод для гибких дисков.
• сетевой адаптер – устройство, используемое для включения ПК в локальную сеть.
• модем – устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть; используется для подключения к интернету;
• видео плата (видеокарта) – обеспечивает связь с монитором и управляет его работой. На видеоплате находится видеопамять. В видеопамяти хранится изображение, предназначенное для вывода на экран монитора. Видеоадаптер с видеопамятью и монитор составляют видеосистему компьютера;
• аудиоплата (Sound Blaster, звуковая карта) позволяет вводить в компьютер и воспроизводить звуковые сигналы (музыку, речь). Звуковая карта связана с колонками, наушниками, микрофоном.

В системном блоке могут  быть размещены платы (адаптеры) для  работы с другими устройствами. Все  эти платы подключаются к разъемам (слотам) на материнской плате с  помощью шлейфов – специальных кабелей, содержащих множество проводов. На самих платах имеются разъемы (порты) для подключения внешних устройств.

Размещают параллельные и  последовательные – порты. В настоящее  время многие параллельные и последовательные порты устарели и используются только для совместимости со старыми  устройствами. Сейчас используется параллельный порт с расширенными функциями ECP для  принтера, улучшенный параллельный порт для сканеров и плоттеров, USB –  порт для подключения самых разных устройств, инфракрасный IrDА – порт.

И наконец, важное устройство, находящееся в системном блоке  – это блок питания. Он преобразует напряжение электрической сети (220 В, переменный ток) в напряжение, необходимое для питания элементов компьютера (±5 В, ± 15 В, постоянный ток).

В системном блоке находится  также вентилятор, необходимый для охлаждения устройств компьютера.

 

 

 

 

7 Системная шина ПК

Информационные системы  на основе РС имеют шинную организацию

СРИ          RAM

1-я стрелка шина данных; 2- шина адреса; 3- шина управления. И все это вместе системная  шина.

По шине данных эти устройства обмениваются информацией (работ. по half duplex).

Шина адреса передает адрес  ячейки, к кот. обращаются, чтобы записать данные, находящ. на шине либо записать данные, наход. в яч.

Шина управления передает код информации (счит. или записать).

Шина данных в современн. компе 64 бита (8 B). Все они работают от управления одного блока – тактовый генератор.

2-й важн. параметр ИС  на основе РС- тактовая частота.

Основные принципы шинной архитектуры. Осн. хар. шины - разрядность. Шина, как правило, соединяет несколько  устройств. Вся системная синхронизируется специальным устройством (системн. генератор). Тактовая частота сист. шины, например, F_ш= 660 МГц.

Пропускная способность  любой шины – частота этой шины, умнож. на разрядность.

П_ш=F_ш * R

Fш = 660МГц = 660*10⁶ Гц, R = 64 bit.

Для первых компов R = 8 bit, Fш = сотни кГц.

Для увеличения пропускной способности шины необход. увеличить  тактовую частоту и разрядность  шины.

Шина адреса передает адрес, по кот. надо записать либо считать эту информацию с шины. Rш.а. = 32, каждый разряд адресует 1 байт. Количество адресов 2ⁿ; если n= 32, то >=4 GB (ячеек памяти)

Адрес, кот. устанавливается на шине принято представлять в 16-тиричной системе исчисления.

 

 

 

8. Энтропия источника сообщения

Алфавит (А) – конеч-я сов-сть символов (знаков), с пом. кот. м. предст-ть любое сообщ-е в инф-й системе (ИС). . – i-й символ А.

Мощ-сть А – кол-во символов, сост-щих А (N(A)). Рус-я язык N=33.

Св-ва симоволов А выраж-ся ч/з вероятностные х-ки каждого символа. Вер-сть того, что произв-й символ произв-го док-нта будет буквой : .                                       (1).

Инф-ной х-кой А (ист-ка сообщений на основе этого А) явл-ся энтропия. Ввел понятие Клод Шеннон. Инф-ная энтропия – мера хаотичности инф-ции, неопр-сть появл-я какого-л. символа А. При отсутствии инф-ных потерь численно равна кол-ву инф-ции (бит), которое прих-ся в среднем на 1 символ перед-го сообщ-я.

(2), где , – i-й символ А, – вер-сть . Ед. измер-я – бит.

Энтропия двоичного канала/ист-ка сообщ-й: А сост-т из 2-х символов: , N=2. . . На основ-и (2):

   (3)   .

Тогда  (4)

Если  то , т.е. сообщ-е не несет никакой инф-и.

Шеннон предпол-л, что  прирост инф-и равен утраченной неопр-сти, и задал требов-я к её измер-ю: 1) мера д.б. непрер-й; т.е. измен-е знач-я ве-ны вер-сти на малую в-ну должно выз-ть малое рез-щее измен-е ф-ции; 2) в случае, когда все вар-нты равновероятны, ув-ние кол-ва вар-нтов (букв) должно всегда ув-ть знач-е ф-ции; 3) д.б. возм-сть сделать выбор в 2 шага, в кот-х знач-е ф-ции конечного рез-та должно явл-ся суммой ф-ций промеж-х рез-тов. Поэтому ф-ция энтропии H д. удовл-ть усл-м: 1) опр-на и непрерывна для всех , где для всех и . (эта функция зависит только от распределения вероятностей, но не от алфавита.)