Інформаційні технологіі у фізичному вихованні

Пошук завжди здійснюється за певними правилами.

Структурування інформаційного масиву полягає в тому, щоб перетворити цей масив у структуру наперед заданої форми. Наприклад, упорядкувати список студентів груп, курсів за їх прізвищами в алфавітному порядку.

Кодування — це перетворення інформації з однієї форми в іншу при збереження її змісту. Більш детально це питання буде висвітлено в наступному параграфі. Опрацювання інформації виконується за строго визначеними правилами — алгоритмами. Того, хто реалізує процес опрацювання інформації, називають процесоромв широкому розумінні. (Процесор у вузькому розумінні — це спеціальний пристрій для опрацювання інформації). В ролі процесора може бути людина чи певний автомат, зокрема, комп’ютер. Процесор опрацьовує вхідну інформацію (вхідні дані) за відповідною програмою. Програма — це алгоритм розв’язування  задачі, записаний на мові процесора. Результатом такого опрацювання інформації є вихідна інформація (вихідні дані) — результати.

Кодування – це відображення, яке перетворює повідомлення у комбінації із дискретних сигналів (чи набори певних знаків). Зміст інформації при цьому не змінюється.). Правило, яке описує таке відображення, називається кодом (від латинського cod – закон). Аналогічно називають і множину образів при кодуванні.

Код — ключ для перетворення інформації з однієї форми в іншу із збереженням її змісту.

Код є універсальним способом відображення інформації під час її збереження, передавання та опрацювання у вигляді системи відповідностей між елементами повідомлень і сигналами, що за їхньою допомогою ці елементи можна зафіксувати.

Кодування широко застосовують для відображення дискретної інформації в каналах (лініях) зв’язку, системах автоматики, обчислювальних та інших системах. Кодування використовують в промисловості та торгівлі.

Відображення інформації у вигляді кодів використовується людьми з сивої давнини віків. За свою історію існування людство створило велику кількість мов кодування: розмовні мови, мова міміки і жестів, мова малюнків і креслень, мова науки (математична, хімічна, інформатики та інші), мова мистецтв (живопису, скульптури, музики), спеціальні мови (азбука Морзе, морський семафор, азбука Брайля для незрячих, есперанто).

Коди, побудовані над алфавітом {0, 1} називаються двійковими. Вибір основи “два” обумовлено ще й тим, що в системах обробки та передавання інформації найчастіше використовують дискретні елементи з двома станами.

Зокрема, комп’ютер складається з великої кількості мікросхем (ВІС, ЗВІС), які характеризуються двома рівнями (значеннями) напруги, яким ставлять у відповідність символи 1 і 0. Але при подані інформації у вигляді послідовності слів, складених із букв двійкового алфавіту 0 та 1 (коли є відсутній навіть пропуск —розмежувач між ними), стає важким або неможливим декодування, тобто розуміння одержаної інформації. Зрозуміти її легко тільки за умови наявності погоджень про фіксовану довжину коду із 0 та 1. Такою довжиною стали вважати вісім символів (одиниць та нулів). Кодове слово із 8 одиниць та нулів називають байтом.

Принципово важливим є твердження про те, що двійковий код є універсальним: в ньому можна подати кількісну, текстову, графічну, звукову та керуючу інформацію.

Одиниці вимірювання

В обчислювальній (комп‘ютерній) техніці широко використовується алфавітний спосіб вимірювання інформації.

Суть цього способу полягає в тому, що носієм інформації вважають слово. Слово є послідовністю символів (букв) і кожний новий символ збільшує кількість інформації в слові, яке подано над вибраним алфавітом.

Для вимірювання кількості інформації треба вибрати відповідний еталон (як вибрати метр, кілограм і т.п.). Еталоном для підрахунку інформації, поданої скінченою послідовністю символів, логічно вважати слово мінімальної довжини, тобто яке складається з одного символу (букви). Кількість інформації, що міститься в слові із одного символу, приймають за одиницю вимірювання. Якщо ми будуємо повідомлення, використовуючи двохзначний алфавіт {0,1},то будь-який із цих символів стає еталонною одиницею вимірювання інформації. Величину, яка здатна приймати лише два значення(0 та 1), називають біт (від англійського (binary digit–двійковий знак).

Порівнюючи текст з еталоном, можна встановити обсяг (кількість) інформації.

Інформаційний обсяг повідомлення визначається за формулою

 

                              vi=k×l,                            

де k — кількість символів в повідомленні, а l — кількість біт в одному символі.

Цей спосіб придатний для оцінювання синтаксичної інформації, де зміст повідомлення ігнорується. До інформативності повідомлення дана величина може не мати жодного відношення. Тому використовувати при алфавітному способу оцінки інформації термін “кількість інформації” некоректно. Більш розумно тут говорити саме про (потенційний) інформаційний обсяг повідомлення, його інформаційну довжину, а не про кількість інформації.

Алфавітний (об’ємний) спосіб вимірювання інформації, завдяки його простоті, широко використовується в техніці, зокрема, в комп’ютерній техніці, тому його часто ще називають технічним. Технічний (алфавітний чи об’ємний) спосіб вимірювання інформації широко використовується для оцінювання внутрішньої та зовнішньої пам’яті комп’ютерів, характеристики пропускної здатності комп’ютерних мереж. При цьому використовуються похідні від біта, значно більші одиниці вимірювання інформації:

байт (1 байт = 8 біт = 23 біт);

Кілобайт (1 Кб = 1024 байт = 210 байт);

Мегабайт (1 Мб = 1024 Кб = 220 байт);

Гігабайт (1 Гб = 1024 Мб = 230 байт);

Терабайт (1 Тб = 1024 Гб = 240 байт);

Петабайт (1 Пб = 1024 Тб = 250 байт);

Розглянемо приклад:

Книжка містить 135 сторінок. На кожній сторінці видруковано 80х40 символів. Чи можна записати цю книгу на гнучкий магнітний диск обсягом 1,44 Мбайти?

1.Книжка містить 135х80х40=432 000 символи. Отже, її інформаційний  обсяг в комп’ютерному алфавіті  складає 432 000байти.

2.432 000 байт = 432 000:(1024)2 Мбайта = 0,43 Мбайта.

Отже, книжку можна записати на даний диск.

Ще раз підкреслимо, що алфавітний спосіб вимірювання інформації використовується для оцінювання інформаційного обсягу внутрішньої та зовнішньої пам’яті комп’ютера.

В різних системах передавання інформації використовується більш точний спосіб вимірювання інформації, який розроблений в теорії інформації англійським математиком Робертом Хартлі та американським вченим Клодом Шеноном.

 

2. Види та призначення периферійних  пристроїв.

Класифікація та характеристики периферійних пристроїв.

Перифері́йний при́стрій — частина технічного забезпечення, конструктивно відокремлена від головного блоку обчислювальної системи.

Периферійні пристрої мають власне керування і функціонують за командамицентрального процесора. Периферійні пристрої призначені для зовнішньої обробки даних, що забезпечує їх підготовку, введення, зберігання, керування, захист, вивід та передачу по каналах зв'язку.

Основне призначення ПП — забезпечити надходження в ПК із навколишнього середовища програм і даних для опрацювання, а також видачу результатів роботи ПК у виді, придатному для сприйняття людини або для передачі на інший ПК, або в іншій, необхідній формі. ПП в чималому ступені визначають можливості застосування ПК.

Призначення і класифікація ПП

ПП ЕОМ містять у собі зовнішні пристрої, що запам'ятовують, призначені для зберігання і подальшого використання інформації, пристрої запровадження-висновка, призначені для обміну інформацією між оперативною пам'яттю машини і носіями інформації, або іншими ЕОМ, або оператором. Вхідними пристроями можуть бути: клавіатура, дискова система, миша, модеми, мікрофон; вихідними - дисплей, принтер, дискова система, модеми, звукові системи, інші пристрої. З більшістю цих пристроїв обмін даними відбувається в цифровому форматі. Для роботи з різноманітними датчиками і виконавчими пристроями використовуються аналого-цифрові і цифроаналогові перетворювачі для перетворення цифрових даних в аналогові і навпаки.

Цифровий інтерфейс простіше в порівнянні з цифроаналоговим, але і для нього потребуються спеціальні схеми. Розрізняють послідовну і рівнобіжну передачу даних, необхідна синхронізація взаємодіючих пристроїв. Один із найбільше поширених стандартів RS-232C (Reference Standart №232 Revision C). Послідовні інтерфейси застосовуються для передачі даних на будь-які відстані. Проте на короткі відстані краще передавати дані байтами, а не бітами, для цього використовують рівнобіжні інтерфейси запровадження-висновка.

Пристрої вводу

Пристроями вводу є ті пристрої, за допомогою яких можна ввести інформацію в комп'ютер. Головне їхнє призначення - реалізовувати вплив на машину. Розмаїтість що виППскаються пристроїв вводу породили цілі технології: від відчутних до голосових. Хоча вони працюють по різноманітних принципах, але призначаються для реалізації однієї задачі - дозволити користувачу зв'язатися зі своїм комп'ютером.

Декілька десятиліть тому для запровадження-висновка використовувався телетайп, що при друку робив багато шуму. Зараз використовується клавіатура для вводу даних і монітор для спостереження виведених даних. Для одержання документальної копії використовується принтер.

Головним пристроєм вводу більшості комп'ютерних систем є клавіатура. Доти, поки система розпізнавання голосу не зможуть надійно сприймати людську мову, головуюче положення клавіатури навряд чи зміниться, хоча в новій операційній системі OS/2 MERLIN 4.0 умонтована система розпізнавання мови. IBM спочатку розробила, принаймні, вісім різновидів клавіатур для своїх персональних комп'ютерів. У основному використовувалася клавіатура тиПП XT, що складає з 83 клавіш. Після декількох років критики IBM розробила й представила нову клавіатуру разом із новою моделлю. Це була АТ. Разом із виробництвом модернізованих АТ, IBM почала виППскати новий тип клавіатури, що використовують і понині. Але всі інші називають її розширеною клавіатурою. Удосконалення вилилося в збільшення числа клавіш. Їхня загальна кількість 101, що відповідає стандарту США.

Для багатьох людей клавіатура є самим важким і незрозумілим атрибутом. Завдяки цьому і тому, що інтерфейси DOS і OS/2 не прощають помилок, губиться велика кількість користувачів РС. Для подолання цих хиб було розроблено графічне керування меню користувального інтерфейсу. Ця розробка породила спеціальний пристрій, що вказує, процес становлення якого тривав із 1957 по 1977 рік. Пристрій дозволяв користувачу вибирати функції меню, зв'язуючи його переміщення з перебором функцій на екрані. Одна або декілька кнопок, розташованих поверх цього пристрою, дозволяли користувачу зазначити комп'ютеру свій вибір. Пристрій був досить мініатюрним і легко міг поміститися під долонею з розташуванням кнопок під пальцями. Підключення проводиться спеціальним кабелем, що надає пристрою подібність із мишею з довгим хвостом. А процес переміщення миші і відповідного перебору функцій меню заробив термін "проводка миші". Миші різняться трьома характеристиками - числу кнопок, використованої технології і тиПП з'єднання пристрою з центральним блоком. У початковій формі в пристрої була одна кнопка. Перебір функцій визначається переміщенням миші, але вибір функції відбувається тільки за допомогою кнопки, що дозволяє уникнути випадкового заППску задачі при переборі функцій меню. За допомогою однієї кнопки можна реалізувати тільки мінімальні можливості пристрою. Вся робота комп'ютера в цьому випадку полягає у визначенні положення кнопки - натиснута вона або ні. Проте, добре складене меню цілком дозволяє реалізувати керування комп'ютером. Проте дві кнопки збільшують гнучкість системи. Наприклад, одна кнопка може використовуватися для заППску функції, а друга для її скасування. Поза всякими сумнівами, три кнопки ще більш збільшать гнучкість програмування. Але, з іншого боку, збільшення кнопок збільшує подібність пристрою з клавіатурою, повертаючи йому хиби останньої. Практично три кнопки є розумною межею, тому що вони дозволяють лежати вказівним, середнім, безіменному пальцям на кнопках у той час як великий і мізинець використовуються для переміщення миші й утриманні її в долоні. Більшість моделей постачаються двома або навіть однією кнопкою. Самі поППлярні - двокнопочні миші. Функціонально до пристроїв тиПП "миша" можна віднести джойстик, графічний планшет, трекпойнт.

Пристрої виводу інформації

З часу використання монітора для наочного виводу даних відбулося велике конструктивне удосконалення його функцій. Якщо спочатку в якості монітора використовувалася електронно-променева трубка звичайного телевізійного приймача, то надалі вимоги до нього збільшилися. Зокрема, у монохромному стандарті MDA спроможність, що дозволяє, складала 720x350 пикселей. У наступному, кольоровому стандарті CGA, створеному в 1982 році - 640x200 пикселей, EGA 1984 року - 640x350, VGA 1987 року - 640x480, SVGA - 800x600. Зараз стандартні можливості монітора - 1024x768 при 32-бітному уявленні кольору, можливе подальше поширення дозволу 1280x1024 пикселей. Це дозволяє використовувати при зображенні документів режим WYSIWYG - режим повної відповідності, тобто зображення на екрані представляється ідентично тому, що в остаточному підсумку з'явиться на принтері.

Система дисплея складається з двох частин: адаптеру дисплея і самого монітора. Адаптери монітора розділяють по підтримуваному стандарті (EGA, VGA, SVGA), ширині шини (8-бітна, 16-ти або більш), частоті кадрів, частоті рядків можуть використовуватися з графічними сопроцессорами, обсягу використовуваних мікросхем пам'яті (до 4 Мбайт і більш). Дисплеї різняться по спроможності, що дозволяє, кроку точок у лінії, частоти розгортки, тиПП розгортки (повна або черезстрокова), розміру екрана. Адаптер безупинно сканує видеопам'ять, формує ТВ-сигнал, що подається в монітор. Після одержання копії вмісту видеопам'яти ці дані вбудовуються в ТВ-сигнал. ТВ-сигнал, у якому закодовано вміст видеопам'яти, виводиться по кабелю в монітор. Монітор опрацьовує ТВ-сигнал із даними з видеопам'яти і показує їх на екрані.

У персональних комп'ютерах застосовуються найрізноманітніші схеми формування звукових сигналів - від простих до складних. Стандартно з ПЕОМ поставляється проста схема, що складається з чотирьох мікросхем і динаміка. Динаміком управляє драйвер реле, він посилює вхідні цифрові сигнали і подає в динамік. Дифузор динаміка починає рухатися і видає різкі щиголі. Керуючи частотою прямування, можна сформувати широкий діапазон звуків (до 3000 Гц). Використовуючи більш складні мікросхеми або звукові плати, можна витягати самі різноманітні звуки, створювати стереозвучання.

Для вводу-виводу даних використовуються різноманітні типи ПП: накопичувачі на гнучких дисках (дискети), накопичувачі на жорстких дисках (вінчестер), стрічкові, магнитооптичні, CD-ROM, WORM. Зараз найбільше поППлярні накопичувачі на гнучких і жорстких дисках; спочатку ж використовувалися перфострічки і перфокарти, пізніше - магнітна стрічка.

Пристрої, що запам'ятовують

В даний час використовуються накопичувачі на гнучких дисках (5. 25'' або 3. 5''). У залежності від щільності запису ємність 5. 25'' дисків може бути 360 Кбайт, 1.2 Мбайт, 3. 5'' - 720 Кбайт і 1.2 Мбайт. Ємність накопичувачів на жорстких дисках складає від 20 Мбайт до декількох Гбайт. Поверхня диска покрита окисом заліза, будь-яка точка якої може бути намагнічена. Намагнічені плями при обертанні утворять окружності, називані доріжками. На дискетах доріжки нумерують від 0 до 39 (79). Доріжка розбивається на сектори (від 9), у кожному секторі можна берегти 512 байт даних. Швидкість обертання дисків у накопичувачі складає 300 об/хв і більше. Магнітну голівку, закріплену на важелі, можна швидко позициювати на будь-яку доріжку. Принципово накопичувачі на жорстких дисках відрізняються матеріалом дисків і тим, що в герметичному корППсі утримується декілька дисків, і щільність запису більш щільна.