Опис роботи: Даний матеріал буде корисний для вчителів інформатики, які викладають даний предмет в системі НПЗ і / або СПО, а також в профільних класах шкіл. Головна специфіка матеріалу - це його професійна спрямованість. Вік учнів - 1 курс профліцею, що відповідає 10 класу школи. Представлені завдання можуть застосовуватися на уроках інформатики при вивченні теми «Інформація та інформаційні процеси».
Приклади і завдання до теми «Інформація та інформаційні процеси»
Інформатика - одна з фундаментальних галузей наукового знання, що відображає системно - інформаційний підхід до аналізу навколишнього світу, що вивчає інформаційні процеси, методи і засоби отримання, перетворення, передачі, зберігання і використання інформації. Інформатика - науково-практична дисципліна з широким діапазоном застосування.
Пізнаючи навколишній світ, людина постійно має справу з інформацією. Вона допомагає людині правильно оцінити події, що відбуваються, прийняти обдумане рішення, знайти найбільш вдалий варіант дій. Будь-яка діяльність людини являє собою процес збору та переробки інформації, прийняття на її основі рішень і їх виконання. У виробничій діяльності інформація передається у вигляді текстів і креслень, довідок і звітів, таблиць та інших документів, інформацією є і свідчення різних приладів, датчиків, виконавчих механізмів.
Тому важливо навчитися використовувати можливості інформатики та ІКТ в рішенні різних професійних завдань. Саме для цього я проводжу розгляд основних понять даної теми на прикладах з практичним професійним змістом.
Методична задача тут - навчити виявляти властивості інформації, класифікувати інформацію за видами. Учні повинні вміти наводити приклади інформаційних процесів в природі, суспільстві і техніці, навчитися вибирати найбільш вдалу форму подання інформації.
Наприклад, для введення понять «Система», «системний ефект» використовуються наступні приклади, відповідні професіями:
· Окремі заготовки не утворюють систему, але якщо їх з'єднати зварювальним швом, то можна виготовити, наприклад, металеві двері, мангал, і т. Д.
· Окремі продукти також не утворюють систему, але якщо їх використовувати для приготування хліба за деякою рецептурою, то ми отримуємо хлібобулочний виріб як систему назв компонентів.
Дані об'єкти вже є системами, що володіють новими, що не властивими їх складових частин властивостями.
В темі «Дискретні та безперервні сигнали» розглядаємо приклади обладнання або матеріалів за професією. Дискретними є свідчення цифрових вимірювальних приладів, Які використовуються при проведенні зварювальних робіт. Перемикач діапазонів температурного режиму в сучасних печах сконструйований так, щоб він приймав тільки фіксовані положення.
Наприклад, цукровий пісок дискретний, оскільки він складається з окремих піщинок. А вода або масло безперервні (в рамках наших відчуттів, оскільки окремі молекули ми все одно відчути не можемо). Аналогове пристрій - газовий пальник з ручним регулюванням, дискретне - обладнання для точкового зварювання.
У темах, пов'язаних з підходами до визначення кількості інформації вирішуємо наступні завдання, що містять елементи професійної спрямованості.
1) Якщо відомо, що на складі є 32 сорти хлібобулочних виробів (або електродів різного діаметру), то інформаційний обсяг повідомлення про те, що зі складу відвантажена партія батонів нарізних (або електродів діаметра
4 мм), знаходиться з рівняння:
32 \u003d 2 I, I \u003d 5 біт, т. К. 2 5 \u003d 32.
2) На складі підприємства зберігається деяка кількість різних сортів борошна (видів заготовок для зварних конструкцій). Повідомлення про те, що для випічки була використана пшеничне борошно 1 сорту (заготівля № 7) містить 5 бітів інформації. Скільки сортів борошна (видів заготовок) зберігається на складі?
3) Для приготування салату необхідно скористатися 8 інгредієнтами. Кухар вирішив заощадити продукти і скористався тільки 4. Скільки біт інформації міститься в повідомленні, що салат складається з 4 складових?
4) Датчик температури (тиску) розташований в печі (підключений до зварювального напівавтомата або газового балона). Він передає повідомлення про температуру в приміщенні (тиску всередині балона) і може приймати цілі значення в проміжку від 220 до 280, яке записується за допомогою мінімально можливої \u200b\u200bкількості біт. Датчик видав 80 вимірювань. Визначити інформаційний обсяг результатів спостережень.
а) 60 байт б) 70 біт в) 80 байт г) 480 байт.
4) На складі 2 приміщення. Одне складається з 10 стелажів по 5 полиць кожен, друге - з 8 стелажів по 4 полки. Яку мінімальну кількість біт потрібно для кодування кожної полиці в автоматизованій системі?
5) В непрозорій упаковці у випадковому порядку зберігаються 10 електродів діаметром 3 мм, 20 електродів діаметром 4 мм, 30 електродів діаметром 5 мм і 40 електродів діаметром 6 мм. Яка кількість інформації буде містити зорове повідомлення про діаметр вийнятого з упаковки електрода?
Рішення: Так як кількість електродів різних діаметрів неоднаково, то зорові повідомлення про діаметр вийнятого з упаковки електрода також розрізняються і дорівнюють кількості електродів даного діаметра поділеній на загальну кількість електродів:
10 + 20 + 30 + 40 \u003d 100 - електродів за все,
P 3 мм \u003d 10/100; P 4 мм \u003d 20/100; P 5мм \u003d 30/100; P 6мм \u003d 40/100, отже:
P 3 мм \u003d 0,1; P 4 мм \u003d 0,2; P 5мм \u003d 0,3; P 6мм \u003d 0,4.
Події неравновероятни, тому для визначення кількості інформації, що міститься в повідомленні про діаметр електрода, скористаємося формулою Шеннона:
I \u003d - (0,1 · log 2 0,1+ 0,2 · log 2 0,2 \u200b\u200b+ 0,3 · log 2 0,3 + 0,4 · log 2 0,4) \u003d 1,85 біт.
Аналогічно складається завдання і для інших професій. Досить замінити, наприклад, упаковку електродів на коробку цукерок «Асорті» (для професії «Кондитер цукристих виробів»).
У темі «Класифікація інформаційних процесів» проводжу розгляд інформаційних процесів у професійній діяльності людини.
Наприклад, в темі «Мови кодування. Формалізовані і неформалізовані мови »в процесі обговорення доходимо висновку про те, що будь-яка професія вимагає свого спеціального формального мови, своїх особливих термінів - професійних слів, які притаманні тільки їй. Наприклад, в зварюванні є електродотримачі, а у пекарів під печі.
Приклад виробничого інформаційного процесу:
Рис 1. Як створюється новий виріб
Людина створила прилади - мікроскоп і телескоп, термометри та тахометри і ін., Що дозволяють отримувати ту інформацію, яка недоступна йому в безпосередніх відчуттях. Отримання інформації технічними системами називається введенням інформації, який може здійснюватися або людиною, або за допомогою спеціальних вимірювальних пристроїв - датчиків. Дані пристрої необхідні для збору інформації та автоматизації будь-якого технологічного процесу на виробництві.
Пошук інформації завжди супроводжується її відбором. Відбір може становити частину інформаційного пошуку або виконуватися як самостійна операція. У процесі відбору інформації вона може проходити процедури порівняння, реєстрації, вимірювання величин і їх уявлення, оцінки властивостей відповідно до заданих критеріїв і ін.
Проект «Новини професії»
Тип проекту: інформаційний, загальний.
запланований результат: Створення учням добірки повідомлень, ілюстрацій, заміток з періодичної преси (та інших джерел інформації) про свою професію з метою їх подальшого застосування на уроках інформатики і спецтехнології.
цілі: Закріпити навички учнів пов'язані з інформаційними процесами, А саме, обміном, зберіганням і обробкою інформації. Формування навички самостійного виконання завдання, а також потреби до розширення свого кругозору. Крім цього йде паралельна підготовка до вивчення наступних тем.
Навчально-педагогічна завдання: використовуючи матеріали періодичної преси, (Інтернету) провести пошук і відбір матеріалів за своєю професією. Проаналізувати представлений матеріал і забезпечити його власними коментарями. Уявити свою роботу, обгрунтувавши критерії відбору матеріалу.
тривалість: 2-3 неділі.
В ході виконання проекту учні залучаються до процесу пошуку і систематизації інформації, одержуваної з зовнішніх джерел. У них формується потреба до самоосвіти, актуалізується їх творче начало.
Інформація, призначена для зберігання і передачі, як правило, представлена \u200b\u200bу формі документа. При проходженні цієї теми розглядаємо деякі види документів необхідних для організації технологічних процесів і виробництва в цілому.
Обробка (перетворення) інформації - це процес, в ході якого змінюється зміст або форма представлення інформації. Обробляти можна інформацію будь-якого виду, і правила обробки можуть бути найрізноманітнішими.
Наприклад, працівник складу становить картотеку матеріальних цінностей. На кожен предмет заповнюється запис, на якій вказуються всі його параметри: найменування, рік випуску, вартість та ін. З них створюється база даних, де ці записи розташовуються в строгому порядку.
Розглянемо ще приклади обробки інформації (таблиця 1):
Таблиця 1. Приклади обробки інформації
|
Приклад обробки інформації |
вхідніінформація |
правило перетворення |
Вихіднаінформація |
|
Приготування страви з ... |
Набір вихідних продуктів. |
Рецепт приготування. |
Готовий виріб. |
|
Визначення часу приготування ... |
Час початку робіт і час їх завершення. |
Математична формула. |
Час, що витрачається на приготування ... |
|
Отримання інструктажу перед роботою |
Наряд - завдання на роботу. |
Читання тексту або схеми завдання та пояснення до них. |
Засвоєна (зрозуміла) інформація робочим, готовим до виконання завдання. |
|
Ремонт будь-якої системи, усунення несправності. |
Ознаки ушкодження і результати тестування. |
Знання і досвід майстра по ремонту. |
Алгоритм або спосіб усунення несправності. |
Інформація передається в формі повідомлень від деякого джерела інформації до її приймача за допомогою каналу зв'язку між ними. Джерело посилає передане повідомлення, яке кодується в переданий сигнал. Цей сигнал посилається по каналу зв'язку. В результаті в приймачі з'являється сигнал, що приймається, який декодується і стає прийнятою повідомленням.
Роботу такої схеми можна пояснити на таких прикладах передачі інформації в соціальних і технічних системах (таблиця 2).
Таблиця 2. Приклади передачі інформації
|
процес |
джерело |
приймач |
носій |
канал зв'язку |
перешкоди |
|
Майстер - робочий |
звукова хвиля |
шум, в побутовому сенсі цього слова |
|||
|
Введення даних про роботу цеху за тиждень для нарахування зарплати |
комп'ютер |
електрика |
перепад напруги в мережі |
||
|
Датчик - людина |
шкала приладу |
зір людини |
несправності приладу |
||
|
Пошук інформації за професією в комп'ютерній мережі |
комп'ютер |
комп'ютер |
електрика |
збій в мережі |
|
|
Опалення (піч) - людина (без безпосереднього) контакту |
опалювальна система |
повітря з параметром - температура |
відкрите вікно (або двері) в холодну пору року |
||
|
Збірка вироби з готових деталей |
форма деталей |
сила тертя |
сміття в місці з'єднання |
Таким чином, відбувається розгляд основних понять даних тим на прикладах з елементами практичного професійного змісту.
література
1. Гейн А.Г., Сенокосов А.І. Довідник з інформатики для школярів. -Єкатеринбург: «У-Факторія», 2003. -192 с.
2. Горячев А., Шафрін Ю. Практикум з інформаційних технологій-М.: Лабораторія базових знань, 2000. -205 с.
3. Дж. Дьюї. Демократія і освіта: Пер. з англ. -М .: Педагогіка-Прес, 2000. - 384 с.
4. Макарова Н.В. Інформатика. Практикум з інформаційних технологій. - СПБ .: Пітер, 2001. -180 с.
5. Полат Е.С. Типологія телекомунікаційних проектів. // Наука і школа. -№ 4, 1997.- С.30-34.
Поширення інформації відбувається в процесі її передачі.
при передачі інформаціїзавжди є два об'єкти - джерело і приймач інформації. Ці ролі можуть змінюватися, наприклад, під час діалогу кожен з учасників виступає то в ролі джерела, то в ролі приймача інформації.
Інформація проходить від джерела до приймача через канал зв'язку, в якому вона повинна бути пов'язана з якимось матеріальним носієм.Для передачі інформації властивості цього носія повинні змінюватися з часом. Так лампочка, яка весь час горить, передає інформацію тільки про те, що якийсь процес йде. Якщо ж включати і вимикати лампочку, можна передавати найрізноманітнішу інформацію, наприклад, за допомогою азбуки Морзе.
При розмові людей носій інформації - це звукові хвилі в повітрі. У комп'ютерах інформація передається за допомогою електричних сигналів або радіохвиль (в бездротових пристроях). Інформація може передаватися за допомогою світла, лазерного променя, системи телефонного або поштового зв'язку, комп'ютерної мережі та ін.
Інформація надходить по каналу зв'язку у вигляді сигналів, які приймач може виявити за допомогою своїх органів почуттів (або датчиків) і «зрозуміти» (розкодувати).
сигнал- це зміна властивостей носія, яке використовується для передачі інформації.
Приклади сигналів - це зміна частоти і гучності звуку, спалахи світла, зміна напруги на контактах і т.п.
Людина може приймати сигнали тільки за допомогою своїх органів почуттів. Щоб передавати інформацію, наприклад, за допомогою радіохвиль, потрібні допоміжні пристрої: радіопередавач, що перетворює звук в радіохвилі, і радіоприймач, який виконує зворотне перетворення. Вони дозволяють розширити можливості людини.
За допомогою одного сигналу неможливо передати багато інформації. Тому найчастіше використовується не поодинокий сигнал, а послідовність сигналів, тобто повідомлення.Важливо розуміти, що повідомлення - це тільки «оболонка» для передачі інформації, а інформація - це змістповідомлення. Приймач повинен сам «витягти» інформацію з отриманої послідовності сигналів. Можна прийняти повідомлення, але не прийняти інформацію, наприклад, почувши мова чужою мовою або перехопивши шифровку.
Одна і та ж інформація може бути передана за допомогою різних повідомлень, наприклад, через усне мовлення, за допомогою записки або за допомогою прапорного семафора, який використовується на флоті. У той же час одне й те саме повідомлення може нести різну інформацію для різних приймачів. Так фраза «В Сантьяго йде дощ», передана в 1973 році на військових радіочастотах, для прихильників генерала А. Піночета послужила сигналом до початку державного перевороту в Чилі.
Таким чином, інформація може надаватися і передається в формі послідовності сигналів, символів. Від джерела до приймача повідомлення передається через деяку матеріальну середу. Якщо в процесі передачі використовуються технічні засоби зв'язку, то їх називають каналами передачі інформації (інформаційними каналами). До них відносяться телефон, радіо, ТБ. Органи почуттів людини виконують роль біологічних інформаційних каналів.
Процес передачі інформації з технічних каналів зв'язку проходить за наступною схемою (по Шеннону):
Передача інформації можлива за допомогою будь-якої мови кодування інформації, зрозумілого як джерела, так і приймача.
кодує пристрій - пристрій, призначений для перетворення вихідного повідомлення джерела інформації до вигляду, зручного для передачі.
Декодер - пристрій для перетворення кодованого повідомлення у вихідне.
Приклад. при телефонній розмові: Джерело повідомлення - говорить чоловік; кодує пристрій - мікрофон - перетворить звуки слів ( акустичні хвилі) В електричні імпульси; канал зв'язку - телефонна мережа (провід); декодер - та частина трубки, яку ми підносимо до вуха, тут електричні сигнали знову перетворюються в чутні нами звуки; приймач інформації - слухає людина.
Терміном «шум» називають різного роду перешкоди, які спотворюють сигнал, що передається і призводять до втрати інформації. Такі перешкоди, перш за все, виникають з технічних причин: погана якість ліній зв'язку, незахищеність один від одного різних потоків інформації, переданої по одним і тим же каналам. Для захисту від шуму застосовуються різні способи, наприклад, застосування різного роду фільтрів, що відокремлюють корисний сигнал від шуму. Існує наука, яка розробляє способи захисту інформації - криптология, широко застосовується в теорії зв'язку.
Клодом Шенноном була розроблена спеціальна теорія кодування, що дає методи боротьби з шумом. Одна з важливих ідей цієї теорії полягає в тому, що передається по лінії зв'язку код повинен бути надмірною. За рахунок цього втрата якоїсь частини інформації при передачі може бути компенсована. Однак не можна робити надмірність занадто великий. Це призведе до затримок і подорожчання зв'язку. Іншими словами, щоб зміст повідомлення, спотвореного завадами, можна було відновити, воно повинно бути надмірною,тобто, в ньому повинні бути «зайві» елементи, без яких сенс все одно відновлюється. Наприклад, в повідомленні «ВЛГ впдт в Кспск мр» багато вгадають фразу «Волга впадає в Каспійське море», з якої прибрали всі голосні. Цей приклад говорить про те, що природні мови містять багато «зайвого», їх надмірність оцінюється в 60-80%.
Під час обговорення теми про вимірювання швидкості передачі інформації можна залучити прийом аналогії. Аналог - процес перекачування води по водопровідних трубах. Тут каналом передачі води є труби. Інтенсивність (швидкість) цього процесу характеризується витратою води, тобто кількістю літрів, що перекачуються за одиницю часу. В процесі передачі інформації каналами є технічні лінії зв'язку. За аналогією з водопроводом можна говорити про інформаційному потоці, переданому по каналах. Швидкість передачі інформації - це інформаційний обсяг повідомлення, що передається в одиницю часу. Тому одиниці виміру швидкості інформаційного потоку: біт / с, байт / с і ін.
Ще одне поняття - пропускна здатність інформаційних каналів - теж може бути пояснено за допомогою «водопровідної» аналогії. Збільшити витрату води через труби можна шляхом збільшення тиску. Але цей шлях не нескінченний. При дуже великому тиску трубу може розірвати. Тому граничний витрата води, який можна назвати пропускною спроможністю водопроводу. Аналогічний межа швидкості передачі даних мають і технічні лінії інформаційного зв'язку. Причини цього також носять фізичний характер.
Передається у вигляді повідомлень від деякого джерела інформації до її приймача за допомогою каналу зв'язку. Джерело посилає передане повідомлення, яке кодується в переданий сигнал. Цей сигнал посилається по каналу зв'язку. В результаті в приймачі з'являється сигнал, що приймається, який декодується і стає прийнятою повідомленням. Передача інформації по каналах зв'язку часто супроводжується впливом перешкод, що викликають спотворення і втрату інформації.
Загальна схема передачі інформації
Щоб інформацію більш точно і економно передати по каналах зв'язку, її треба відповідно закодувати.
Інформація не може існувати без матеріального носія, без передачі енергії. Закодоване повідомлення набуває вигляду сигналів-носіїв інформації, які йдуть по каналу. Вийшовши на приймач, сигнали повинні знайти знову загальнозрозумілою вид за допомогою декодирующего пристрою.
Сукупність пристроїв, предметів або об'єктів, призначених для передачі інформації від одного з них, що назване джерелом, до іншого, іменованого приймачем, називається каналом інформації, або інформаційним каналом.
Приклади інформаційних каналів
Прикладом каналу може служити пошта. Інформація, закодована у вигляді тексту, поміщається в конверт, надходить в поштову скриньку, витягується звідти і перевозиться в поштове відділення, де сортується (вручну або машиною). Далі інформація переміщається з допомогою поїзда (літака, теплохода і т.п.) в поштове відділення пункту призначення, сортується і доставляється адресатові. Таким чином, поштовий канал включає в себе: конверт (предмет), транспорт і сортувальні машини (пристрої), поштових працівників (об'єкти). Інформація, вміщена в цей канал, залишається незмінною.
Іншим прикладом може служити телефон. При телефонній передачі джерело повідомлення - говорить чоловік (абонент). Кодує пристрій, змінює звуки слів в електричні імпульси, - мікрофон. Канал, по якому передається інформація, - телефонний провід. Частина трубки, яку ми підносимо до вуха, виконує роль декодирующего пристрої (електричні сигнали знову перетворюються в звуки). Інформація надходить в "приймаючий пристрій" - вухо людини на іншому кінці дроту. Канал включає в себе телефонні апарати (пристрої), дроти (предмети) і апаратуру АТС (пристрої). Особливістю цього інформаційного канал є та обставина, що при вступі до нього інформація, представлена \u200b\u200bу вигляді звукових хвиль, перетворюється в електричні коливання і потім передається. Такий канал називається каналом з перетворенням інформації.
Ще один приклад - комп'ютер. Окремі його системи передають одна одній інформацію за допомогою сигналів. Комп'ютер - пристрій для обробки інформації (як верстат - пристрій для обробки металу), він не створює з "нічого" інформацію, а перетворює те, що в нього введено. Комп'ютер є інформаційним каналом з перетворенням інформації: інформація надходить із зовнішніх пристроїв (клавіатура, диск, мікрофон), перетвориться у внутрішній код і обробляється, перетвориться у вид, придатний для сприйняття зовнішнім вихідним пристроєм (монітором, друкуючим пристроєм, динаміками та ін.), і передається на них.
Живий нерв - канал зовсім інший природи. Тут всі повідомлення передаються нервовим імпульсом. Але в технічних каналах зв'язку напрямок передачі інформації може змінюватися, а по нервовій системі передача йде в одному напрямку.
література
- Романова Ю.Д. Інформатика та інформаційні технології: навчальний посібник / Ю.Д. Романова, І.Г. Ліснича, В.І. Шестаков, І.В. Міссінг, П.А. Музичкін; під ред. Ю.Д. Романової. - 3-е изд., Перераб. і доп. - М.: Ексмо, 2008.-592с .- (Вища економічна освіта).
Питання 1. Поняття інформації, види і способи її передачі.
інформація (Від лат. Informatio, роз'яснення, виклад, обізнаність) - відомості про осіб, предмети, факти, явища, події, реального світу незалежно від їх подання.
інформація - це відображення навколишнього світу за допомогою знаків і сигналів чи інакше відомості про об'єкти і явища навколишнього середовища, їх параметри, властивості і стан, які сприймають інформаційні системи (живі організми, керуючі машини та ін.) В процесі життєдіяльності і роботи.
Однак можна лише стверджувати, що поняття ІНФОРМАЦІЯ передбачає наявність матеріального носія інформації, джерела інформації, передавача інформації, приймача і каналу зв'язку між джерелом і приймачем.
Класифікація інформації
Інформацію можна розділити на види за різними критеріями:
за способом сприйняття:
Візуальна - сприйнята органами зору.
Аудіальна - сприйнята органами слуху.
Тактильна - сприйнята тактильними рецепторами.
Нюхова - сприйнята нюховими рецепторами.
Смакова - сприйнята смаковими рецепторами.
за формою подання:
Текстова - що передається у вигляді символів, призначених позначати лексеми мови.
Числова - у вигляді цифр і знаків, що позначають математичні дії.
Графічна - у вигляді зображень, предметів, графіків.
Звукова - усна або у вигляді запису і передачі лексем мови аудіальним шляхом.
по призначенню:
Масова - містить тривіальні відомості і оперує набором понять, зрозумілим більшій частині соціуму.
Спеціальна - містить специфічний набір понять, при використанні відбувається передача відомостей, які можуть бути не зрозумілі основній масі соціуму, але необхідні і зрозумілі в рамках вузької соціальної групи, де використовується дана інформація.
Секретна - передана вузькому колу осіб і за закритими (захищеним) каналам.
Особиста (приватна) - набір відомостей про яку-небудь особистості, що визначає соціальний стан і типи соціальних взаємодій всередині популяції.
за значенням:
Актуальна - інформація, цінна в даний момент часу.
Достовірна - інформація, отримана без спотворень.
Зрозуміла - інформація, виражена мовою, зрозумілою того, кому вона призначена.
Повна - інформація, достатня для прийняття правильного рішення або розуміння.
Корисна - корисність інформації визначається суб'єктом, який отримав інформацію в залежності від обсягу можливостей її використання.
по істинності:
істинна
Форми інформації.
Існує безліч способів передачі та обробки інформації. Людина може передавати інформацію, використовуючи ту чи іншу мову, жести, міміку, звуки і сприймати інформацію, використовуючи будь-які органи чуття. Іншими словами інформація людиною передається, обробляється і приймається у формі знаків або сигналами. Сигнал може бути світловим, звуковим (радіохвилі), електромагнітним, біохімічним і т.д.
Процес обробки інформації передбачає наявність носія інформації і засоби передачі інформації та обробки інформації.
Інформацію можна:
створювати, вживати; комбінувати; зберігати; передавати; копіювати; обробляти; шукати; сприймати; формалізувати; ділити на частини; вимірювати; використовувати; поширювати; спрощувати; разрушатзапомінать; перетворювати; збирати; і т.д. Всі ці процеси, пов'язані з певними операціями над інформацією, називаються інформаційними процесами.
Інформація може існувати у вигляді:
- текстів, малюнків, креслень, фотографій;
- світлових або звукових сигналів;
- радіохвиль;
- електричних і нервових імпульсів;
- магнітних записів;
- жестів і міміки;
- запахів і смакових відчуттів;
- хромосом, за допомогою яких передаються у спадок ознаки і властивості організмів, і т. д.
Питання 2.Задачі отримання, передачі, перетворення і зберігання інформації.
1. Передача інформації
В процесі передачі інформації обов'язково беруть участь джерело і приймач інформації: перший передає інформацію, другий її отримує. Між ними діє канал передачі інформації - канал зв'язку.
Канал зв'язку - сукупність технічних пристроїв, що забезпечують передачу сигналу від джерела до одержувача.
Кодує пристрій - пристрій, призначений для перетворення вихідного повідомлення джерела до вигляду, зручного для передачі.
Декодер - пристрій для перетворення кодованого повідомлення у вихідне.
Комп'ютер - це найпопулярніший засіб для обробки, зберігання та передачі інформації.
2. Перетворення інформації
Фундаментальна властивість інформації - Перетворювані. Воно означає, що інформація може міняти спосіб і форму свого існування. Копійований є різновид перетворення інформації, при якому її кількість не змінюється. В інформатиці окремо розглядають аналогову інформацію і цифрову. Це важливо, оскільки людина завдяки своїм органам почуттів, звик мати справу з аналоговою інформацією, а обчислювальна техніка, навпаки, в основному працює з цифровою інформацією. Ми не знайдемо двох однакових зелених листків на одному дереві і не почуємо двох абсолютно однакових звуків - це інформація аналогова. Якщо ж різним кольорам дати номери, а різним звукам - ноти, то аналогову інформацію можна зробити цифровий.
Музика, коли ми її чуємо, несе аналогову інформацію, але варто тільки записати її нотами, як вона стає цифровою. Різниця між аналоговою інформацією і цифровий, перш за все, в тому, що аналогова інформація безперервна, а цифрова - дискретна.
3. Використання інформації
Інформація використовується при прийнятті рішень. Достовірність, повнота, об'єктивність отриманої інформації забезпечать вам можливість прийняти правильне рішення.
4.Храненіе інформації.
Зберігання інформації - це спосіб поширення інформації в просторі і часі.
Спосіб зберігання інформації залежить від її носія (Книга-бібліотека, картина-музей, фотографія- альбом).
ЕОМ призначений для компактного зберігання інформації з можливістю швидкого доступу
до неї.
Носій інформації- середовище для запису і зберігання інформації:
1) Будь-який матеріальний предмет (папір, глиняні, воскові і дерев'яні таблички, береста, папірус, шкіра, камінь, вузлики на мотузці, друковані книги, фотоплівка, кіноплівка)
2) Хвилі різної природи (світлова хвиля)
3) Акустичні носії
4) Електромагнітні носії
5) Гравітаційні носії
6) Речовина в різному стані
7) Комп'ютерні носії (магнітні диски, оптичні диски, вінчестер, флеш-карта)
Прикладами упорядкованого зберігання інформації є записна книжка, Зміст в книзі, словники, розклад, каталоги.
ОТЖЕ, передача, обробка та зберігання інформації відбувається в формі :
5. Передача інформації.
В процесі передачі інформації обов'язково беруть участь джерело і приймач інформації: перший передає інформацію, другий її отримує. Між ними діє канал передачі інформації - канал зв'язку.
Канал зв'язку -
сукупність технічних пристроїв, що забезпечують передачу сигналу від джерела до одержувача.
Кодує пристрій -
пристрій, призначений для перетворення вихідного повідомлення джерела до вигляду, зручного для передачі.
Декодер -
пристрій для перетворення кодованого повідомлення у вихідне.
Діяльність людей завжди пов'язана з передачею інформації.
В процесі передачі інформація може втрачатися і спотворюватися: спотворення звуку в телефоні, атмосферні перешкоди в радіо, спотворення або затемнення зображення в телебаченні, помилки при передачі в телеграфі. Ці перешкоди, або, як їх називають фахівці, шуми, спотворюють інформацію. На щастя, існує наука, що розробляє способи захисту інформації - криптология.
Канали передачі повідомлень характеризуються пропускною спроможністю і помехозащищенностью.
Канали передачі даних діляться на сімплексні (З передачею інформації тільки в одну сторону (телебачення)) і дуплексні (За якими можливо передавати інформацію в обох напрямках (телефон, телеграф)). Каналом можуть одночасно передаватися кілька повідомлень. Кожне з цих повідомлень виділяється (відділяється від інших) за допомогою спеціальних фільтрів. Наприклад, можлива фільтрація по частоті переданих повідомлень, як це робиться в радіоканалах.
Пропускна здатність каналу визначається максимальною кількістю символів, переданих йому на розгляд відсутності перешкод. Ця характеристика залежить від фізичних властивостей каналу.
Для підвищення перешкодозахищеності каналу використовуються спеціальні методи передачі повідомлень, що зменшують вплив шумів. Наприклад, вводять зайві символи. Ці символи не несуть дійсного змісту, але використовуються для контролю правильності повідомлення при отриманні.
З точки зору теорії інформації все те, що робить літературну мову барвистим, гнучким, багатим відтінками, багатоплановим, багатозначним, - надмірність.
Склад операційної системи
Сучасні операційні системи мають складну структуру, кожен елемент якої виконує певні функції з управління комп'ютером.
1. Управління файлової системою . Процес роботи комп'ютера зводиться до обміну файлами між пристроями. В операційній системі є програмні модулі, керуючі файлової системою.
2. командний процесор . Спеціальна програма, яка запитує у користувача команди і виконує їх.
3. Драйвери пристроїв. спеціальні програми, Які забезпечують управління роботою пристроїв і узгодження інформаційного обміну з іншими пристроями, а також дозволяють робити настроювання деяких параметрів пристроїв. технологія «Plug ad Play» (Підключай і грай) дозволяє автоматизувати підключення до комп'ютера нових пристроїв і забезпечує їх конфігурація.
4. Графічний інтерфейс. Використовується для спрощення роботи користувача.
5. Сервісні програми або утиліти. Програми, що дозволяють обслуговувати диски (перевіряти, стискати, дефрагментувати і т.д.), виконувати операції з файлами (архівувати і т.д.), працювати в комп'ютерних мережах і т.д.
6. Довідкова система. Дозволяє оперативно отримати інформацію як про функціонування операційної системи в цілому, так і про роботу її окремих модулів.
Найбільш загальним підходом до структуризації операційної системи є поділ усіх її модулів на дві групи:
- ядро - це модулі, що виконують основні функції ОС.
- допоміжні модулі, Що виконують допоміжні функції ОС. Одним з визначальних властивостей ядра є робота в привілейованому режимі.
структура компілятора
Процес компіляції складається з наступних етапів:
- Лексичний аналіз На цьому етапі послідовність символів вихідного файлу перетвориться в послідовність лексем.
- Синтаксичний аналіз Послідовність лексем перетворюється в семантичне дерево.
- Оптимізація Виконується видалення ізлічшіх конструкцій і спрощення семантичного дерева.
- Генерація коду. Семантичне дерево перетворюється в мову перекладу.
Стадії роботи компілятора
Робота компілятора складається з декількох стадій, які можуть виконуватися послідовно, або поєднуватися за часом. Ці стадії можуть бути представлені у вигляді схеми.
Перша стадія роботи компілятора називається лексичним аналізом, А програма, її реалізує, - лексичним аналізатором (ЛА). На вхід лексичного аналізатора подається послідовність символів вхідного мови. ЛА виділяє в цій послідовності найпростіші конструкції мови, які називають лексичними одиницями. Прикладами лексичних одиниць є ідентифікатори, числа, символи операцій, службові слова і т.д. ЛА перетворює вихідний текст, замінюючи лексичні одиниці їх внутрішнім поданням - лексемами. Лексема може включати інформацію про клас лексичної одиниці та її значення. Крім того, для деяких класів лексичних одиниць ЛА будує таблиці, наприклад, таблицю ідентифікаторів, констант, які використовуються на наступних стадіях компіляції.
Другу стадію роботи компілятора називають синтаксичним аналізом, А відповідну програму - синтаксичним аналізатором(СА). На вхід СА подається послідовність лексем, яка перетворюється в проміжний код, Що представляє собою послідовність символів дії або атомів. Кожен атом включає опис операції, яку потрібно виконати, із зазначенням використовуваних операндів. При цьому послідовність розташування атомів, на відміну від лексем, відповідає порядку виконання операцій, необхідного для отримання результату.
На третій стадії роботи компілятора здійснюється побудова вихідного тексту. Програма, що реалізує цю стадію, називається генератором вихідного тексту(Г). Генератор кожному символу дії, що надходить на його вхід, ставить у відповідність одну або кілька команд вихідного мови. В якості вихідного мови можуть бути використані команди пристрою, команди асемблера, або оператори будь-якого іншого мови.
Розглянута схема компілятора є спрощеною, оскільки реальні компілятори, як правило, включають стадії оптимізації.
Питання 12. Вимоги до мов програмування та їх класифікація.
Основні вимоги, що пред'являються до мов програмування:
наочність - використання в мові по можливості вже існуючих символів, добре відомих і зрозумілих як програмістам, так і користувачам ЕОМ;
єдність - використання одних і тих же символів для позначення одних і тих же або споріднених понять в різних частинах алгоритму. Кількість цих символів має бути по можливості мінімальним;
гнучкість - можливість щодо зручного, нескладного опису поширених прийомів математичних обчислень за допомогою наявного в мові обмеженого набору образотворчих засобів;
модульність - можливість опису складних алгоритмів у вигляді сукупності простих модулів, які можуть бути складені окремо і використані в різних складних алгоритмах;
однозначність - недвозначність записи будь-якого алгоритму. Відсутність її могло б привести до неправильних відповідей при вирішенні завдань.
Машинно - орієнтовані мови- це мови, набори операторів і образотворчі засоби яких істотно залежать від особливостей ЕОМ (внутрішнього мови, структури пам'яті і т.д.). Машинно -орієнтуватися мови дозволяють використовувати всі можливості та особливості машинно - залежних мов:
Висока якість створюваних програм (Компактність і швидкість виконання);
Можливість використання конкретних апаратних ресурсів;
Передбачуваність об'єктного коду та замовлень пам'яті;
Для складання ефективних програм необхідно знати систему команд і особенностіфункціонірованія даної ЕОМ;
Трудомісткість процесу складання програм (особливо на машинних мовах і ЯСК), погано захищеного отпоявленія помилок;
Низька швидкість програмування;
Неможливість безпосереднього використання програм, складених на цих мовах, на ЕВМдругіх типів.
Машинно-орієнтовані мови за ступенем автоматичного програмування поділяються на класи.
- Машинна мова
окремий комп'ютер має свій певний Машинний мова (далі МЯ), йому наказують виконання згаданих операцій над обумовленими ними операндами, тому МЯ є командним.
- Мови Символічного Кодування
Мови Символічного Кодування (далі ЯСК), так само, як і МЯ, є командними. Однак коди операцій та адреси в машинних командах, що представляють собою послідовність двійкових (у внутрішньому коді) або вісімкових (часто використовуваних при написанні програм) цифр, в ЯСК замінені на символи (ідентифікатори), форма написання яких допомагає програмісту легше запам'ятовувати смисловий зміст операції. Це забезпечує суттєве зменшення кількості помилок при складанні програм. Використання символічних адрес - перший крок до створення ЯСК.
- автокодом
Є також мови, що включають в себе всі можливості ЯСК, за допомогою розширеного введення макрокоманд - вони називаються автокодом.
Дії забезпечують передачу фактичних параметрів, які в процесі трансляції вставляються в «кістяк» програми, перетворюючи її в реальну машинну програму.
Розвинені автокодом отримали назву Асемблер. Сервісні програми тощо., Як правило, складені на мовах типу Асемблер.
- Макрос
Мова, що є засобом для заміни послідовності символів описують виконання необхідних дій ЕОМ найбільш стислу форму - називається Макрос (засіб заміни).
В основному, Макрос призначений для того, щоб скоротити запис вихідної програми. Компонент програмного забезпечення, що забезпечує функціонування макросів, називається Макропорцесори. На макропроцесор надходить макроопределяющій і вихідний текст. Реакція макропроцесора на виклик-видачу вихідного тексту.
Макрос однаково може працювати, як з програмами, так і з даними.
Машинно - незалежні мови - це засіб опису алгоритмів вирішення завдань та інформації, що підлягає обробці. Вони зручні у використанні для широкого кола користувачів і не вимагають від них знання особливостей організації функціонування ЕОМ і ВС.
Подібні мови отримали назву високорівневих мов програмування. Програми, що складаються на таких мовах, являють собою послідовності операторів, структуровані відповідно до правил розглядання мови (завдання, сегменти, блоки і т.д.). Оператори мови описують дії, які повинна виконувати система після трансляції програми на МЯ.
-Проблемно - орієнтовані мови
З розширенням областей застосування обчислювальної техніки виникла необхідність формалізувати уявлення постановки і рішення нових класів задач. Необхідно було створити такі мови програмування, які, використовуючи в даній області позначення та термінологію, дозволили б описувати необхідні алгоритми рішення для поставлених завдань, ними стали проблемно - орієнтовані мови. Ці мови, мови орієнтовані на вирішення певних проблем, повинні забезпечити програміста засобами, що дозволяють коротко і чітко формулювати завдання і отримувати результати у необхідній формі.
Фортран, Алгол - мови, створені для вирішення математичних завдань;
-Універсальні мови
Універсальні мови були створені для широкого кола завдань: комерційних, наукових, моделювання і т.д.
-Діалоговие мови
Поява нових технічних можливостей поставило завдання перед системними програмістами -Створити програмні засоби, Що забезпечують оперативну взаємодію людини з ЕОМ їх назвали діалоговими мовами.
Завдання: управління та опис алгоритмів вирішення завдань ..
Одним із прикладів діалогових мов є Бейсік.
Бейсік використовує позначення подібні звичайним математичним виразами. Багато операторів є спрощеними варіантами операторів мови Фортран. Тому ця мова дозволяє вирішувати досить широке коло завдань.
-Непроцедурние мови
Непроцедурного мови складають групу мов, що описують організацію даних, що обробляються за фіксованими алгоритмам (табличні мови і генератори звітів), і мов зв'язку з операційними системами.
Програми, складені на табличному мовою, зручно описують складні ситуації, що виникають при системному аналізі.
рекурсивні структури
1.4.1. перелік
Список відноситься до особливої \u200b\u200bгрупи структур - це так звані рекурсивні структури.
Наведемо рекурсивне визначення списку: Списком називається сукупність
пов'язаних елементів, з яких один є особливим елементом (першим, "головою"), а всі інші утворюють список. Рекурсивні структури в програмуванні чудові тим, що багато операцій по їх обробці можна ефективно реалізувати з використанням рекурсивних процедур, які відрізняються великою лаконічністю і наочністю.
1.4.2. набір
Іншим прикладом рекурсивної структури є структура набору, яка
визначається наступним чином: Набором називається сукупність пов'язаних
елементів, кожен з яких може бути або атомом, або набором. атом
визначає "неподільний" елемент набору, призначений для зберігання
елементарної порції інформації. Реалізація наборів заснована на
використанні різнорідних списків.
1.4.3. дерево
Ще один приклад рекурсивної структури, широко використовується в
програмуванні - структура дерева. Деревом називається сукупність
пов'язаних елементів - вершин дерева, що включає в себе один особливий елемент -
корінь, при цьому всі інші елементи утворюють піддерева. найбільш
широко використовується структура бінарного дерева, все безліч вершин
якого ділиться (по відношенню до кореня) на два підмножини - два піддерева
(Ліве і праве).
Приклади рекурсивних алгоритмів
6.1. малювання дерева
6.2. Ханойські вежі
6.3. Синтаксичний аналіз арифметичних виразів
6.4. Швидкі сортування
6.5. Довільна кількість вкладених циклів
6.6. Завдання на графах
6.7. фрактали
Присвоєння
В одному рядку може стояти більше однієї операції присвоювання \u003d.
Знак \u003d завжди означає: "змінної зліва привласнити значення, що стоїть праворуч". Операція виконується справа наліво. Тому першою значення 100 отримує змінна d, потім з, b і а.
Знак привласнити може стояти навіть всередині математичного виразу:
Присвоєння має більш високий пріоритет, ніж додавання і віднімання. Тому спочатку змінної r буде присвоєно значення 9-с. А потім змінна value отримає значення 5 + 9-с.
складений присвоювання
При написанні програми часто потрібно змінити значення змінної. Наприклад, потрібно взяти поточне значення змінної, додати або помножити це значення на якесь вираження, а потім привласнити це значення тієї ж змінної. Такі операції виконують оператори складеного присвоювання.
перетворення типів
(Тип даних) вираз
v \u003d (double) age * f;
Мінлива age тимчасово перетвориться до типу з плаваючою точкою подвійної точності і множиться на змінну f.
операції відносини
Операції інкремента (++) і декремента (-)
У мові C ++ передбачені дві унікальні операції, які збільшують або зменшують значення змінної на 1.
Префіксний і постфіксні операції розрізняються пріоритетом. Префіксние операції мають найбільший пріоритет і виконуються до будь-якої іншої операції. Постфіксні операції маю найменший пріоритет і виконуються після всіх інших операції.
операція sizeof
має формат
sizeof дані
sizeof (тип даних)
Операція sizeof повертає розмір в байтах вказаного в ній даного або типу даних.
cout "" Розмір типу float в байтах \u003d \\ t "" sizeof (float)
Результат: 4.
Операція "кома"
Додаткова операція (,) не працює безпосередньо з даними, а призводить до обчислення виразу зліва направо. Ця операція дозволяє використовувати в одному рядку кілька виразів, розділених комою.
оператор ?:
(Умова)? (Вираження1) :( вираженіе2)
Якщо умова істинно, то виконується вираження1, а якщо помилково, то вираженіе2.
(А\u003e b)? (Ans \u003d 10) :( ans \u003d 25);
ans \u003d (a\u003e b)? (10) :( 25);
Якщо а\u003e b, то змінна ans виходить значення 10, інакше - значення 0.25
порозрядні операції
|, Або
^ виключає або
Логічні бінарні операції (&& - кон'юнкція (І) і || диз'юнкція (або))
Унарні операції:
& - операція отримання адреси операнда
* - операція звернення за адресою, тобто розкриття посилання, інакше операція разименованія (доступу за адресою до значення того об'єкта, на який вказує операнд (адреса)).
Унарний мінус змінює знак арифметичного операнда.
Унарний плюс (введений для симетрії з унарним мінусом)
! - логічне заперечення значення операнда.
Збільшення на одиницю (інкремент або автоувеліченіе):
префиксная операція - збільшення значення операнда на 1 до його використання
постфіксний операція - збільшення значення операнда на 1 після його використання.
Операнд не може бути константою.
sizeof - операція обчислення розміру (в байтах) для об'єкта того типу, який має операнд.
Бінарні операції:
Адитивні (+ - додавання арифметичних операндів, - віднімання арифметичних операндів)
Мультиплікативні (* - множення операндів арифметичного типу, / - ділення операндів арифметичного типу,% - отримання залишку від ділення цілочисельних операндів (розподіл по модулю))
Операції зсуву (<<- сдвиг влево битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда, >\u003e - зсув вправо бітового представлення значення лівого цілочисельного операнда на кількість розрядів, що дорівнює значенню правого цілочисельного операнда)
Операції відносини (порівняння) (\u003e< <= >\u003d! \u003d \u003d \u003d -Равно)
Логічні бінарні операції (&& - кон'юнкція (І) і || диз'юнкція (або))
Операції присвоювання (\u003d - привласнити значення виразу-операнда з правої частини операнду лівої частини p \u003d 10.3 - 2 * x * \u003d привласнити лівій частині добуток значень обох операндів P * \u003d 2 еквівалентно P \u003d P * 2, / \u003d P / \u003d 2.2 -d еквівалентно P \u003d P / (2.2-d),% \u003d N% 3 еквівалентно N \u003d N% 3;, + \u003d привласнити операнду лівої частини суму значень обох операндів А + \u003d В еквівалентно А \u003d А + В, - \u003d Х - \u003d 4.5 - z еквівалентно Х \u003d Х - (4.2 - z),
Кома в якості операції (кілька виразів, розділених комами, обчислюються послідовно зліва направо. Як результат зберігаються тип і результат самого правого значення).
Пріоритети операцій задають послідовність обчислень в складному вираженні
Питання 26. Потоковий введення і виведення інформації в мові С ++
Справа в тому, що ніяка корисна програма не може бути написана на мові С ++ без залучення бібліотек, що включаються в конкретне середовище (в компілятор) мови. Сама незамінна з цих бібліотек - бібліотека введення-виведення.
Потоки введення-виведення
Відповідно до назви заголовки iostream.h (stream - потік; "i" - скорочення від input - введення; "o" - скорочення від output - висновок) описані в цьому файлі засоби введення-виведення забезпечують програміста механізмами для отримання даних з потоків і для включення (внесення) даних в потоки. Потік визначається як послідовність байтів (символів) і з точки зору програми не залежить від тих конкретних пристроїв (файл на диску, принтер, клавіатура, дисплей, стример і т.п.), з якими ведеться обмін даними. При обміні з потоком часто використовується допоміжний ділянку основної пам'яті - буфер потоку.
В буфер потоку поміщаються виведені програмою дані перед тим, як вони будуть передані до зовнішнього пристрою. При введенні даних вони спочатку поміщаються в буфер і тільки потім передаються в область пам'яті виконуваної програми. Використання буфера як проміжної ступені при обмінах з зовнішніми пристроями підвищує швидкість передачі даних, так як реальні пересилання здійснюються тільки тоді, коли буфер вже заповнений (при виведенні) або порожній (при введенні).
Роботу, пов'язану із заповненням та очищенням буферів введення-виведення, операційна система дуже часто бере на себе і виконує без явного участі програміста. Тому потік в прикладній програмі зазвичай можна розглядати просто як послідовність байтів. При цьому дуже важливо, що ніякого зв'язку значень цих байтів з кодами будь-якого алфавіту не передбачено. Завдання програміста при введенні-виведенні за допомогою потоків - встановити відповідність між що беруть участь в обміні типізований об'єктами і послідовністю байтів потоку, в якій відсутні будь-які відомості про типи подається (переданої) інформації.
Використовувані в програмах потоки логічно діляться на три типи:
Вхідні, з яких читається інформація;
Вихідні, в які вводяться дані;
Двонаправлені, що допускають як читання, так і запис.
Всі потоки бібліотеки введення-виведення послідовні, тобто в кожен момент для потоку визначені позиції записи і (або) читання, і ці позиції після обміну переміщаються по потоку на довжину переданої порції даних.
Відповідно до особливостей "пристрою", до якого "приєднаний" потік, потоки прийнято ділити на
стандартні,
консольні,
строкові і
Файлові.
На закінчення перелічимо відмітні особливості застосування механізму потоків. Потоки забезпечують:
Буферизацію при обмінах з зовнішніми пристроями;
Незалежність програми від файлової системи конкретної операційної системи;
Контроль типів переданих даних;
Можливість зручного обміну для типів, визначених користувачем.
Під введенням-виведенням в програмуванні розуміється процес обміну інформацією між оперативною пам'яттю і зовнішніми пристроями: клавіатурою, дисплеєм, магнітними накопичувачами і т. П. Введення - це занесення інформації з зовнішніх пристроїв в оперативну пам'ять, а висновок - винос інформації з оперативної пам'яті на зовнішні пристрої. Такі пристрої, як дисплей і принтер, призначені тільки для виводу; клавіатура - пристрій введення. Магнітні накопичувачі (диски, стрічки) використовуються як для введення, так і для виведення.
Основним поняттям, пов'язаним з інформацією на зовнішніх пристроях ЕОМ, є поняття файлу. Будь-яка операція введення-виведення трактується як операція обміну з файлами: введення - це читання з файлу в оперативну пам'ять; висновок - запис інформації з оперативної пам'яті в файл. Тому питання про організацію в мові програмування вводу-виводу зводиться до питання про організацію роботи з файлами.
Згадаймо, що в Паскалі ми використовували уявлення про внутрішнє і зовнішнє файлі. Внутрішній файл - це змінна файлового типу, що є структурованою величиною. Елементи файлової змінної можуть мати різний тип і, відповідно, різну довжину і форму внутрішнього представлення. Внутрішній файл зв'язується із зовнішнім (фізичним) файлом за допомогою стандартної процедури Assign. Один елемент файлової змінної стає окремим записом в зовнішньому файлі і може бути прочитаний або записаний за допомогою однієї команди. Спроба записати в файл або прочитати з нього величину, не збігається з типом з типом елементів файлу, призводить до помилки.
Аналогом поняття внутрішнього файлу в мовах Сі / Сі ++ є поняття потоку. Відмінність від файлової змінної Паскаля полягає в тому, що потоку в Сі не ставиться у відповідність тип. Потік - це байтовая послідовність, що передається в процесі введення-виведення.
Потік повинен бути пов'язаний з будь-яким зовнішнім пристроєм або файлом на диску. У термінології Сі це звучить так: потік повинен бути спрямований на якийсь пристрій або файл.
Основні відмінності файлів в Сі полягають у наступному: тут відсутнє поняття типу файлу і, отже, фіксованої структури записи файлу. Будь-який файл розглядається як байтовая послідовність:
Стрілочкою позначений покажчик файлу, що визначає поточний байт файлу. EOF є стандартною константою - ознакою кінця файлу.
Стандартні потоки ( istream, ostream, iostream) Служать для роботи з терміналом. Строкові потоки ( istrstream, ostrstream, strstream) Служать для введення-виведення з строкових буферів, розміщених в пам'яті. Файлові потоки ( ifstream, ofstream, fstream) Служать для роботи з файлами.
· ios базовий потоковий клас
· streambuf буферизация потоків
· istream потоки введення
· ostream потоки виведення
· iostream двонаправлені потоки
· iostream_withassign потік з перевизначення операцією присвоювання
· istrstream рядкові потоки введення
· ostrstream рядкові потоки виведення
· strstream двонаправлені рядкові потоки
· ifstream файлові потоки введення
· ofstream файлові потоки виведення
· fstream двонаправлені файлові потоки
· Потоки для роботи з файлами створюються як об'єкти наступних класів:
· ofstream - запис в файл;
· ifstream - читання з файлу;
· fstream - читання / запис.
· Введення / висновок в C ++ здійснюється за допомогою потоків бібліотеки C ++, доступних при підключенні заголовки iostream.h (в VC ++. NET - об'єкта-заголовка iostream). Потік являє собою об'єкт будь-якого потокового класу.
· Потокові класи сконструйовані на основі базового класу ios:
· Ios - базовий потоковий клас;
· Istream - клас вхідних потоків;
Лекція 12. Передача інформації в лінії зв'язку
Загальна схема передачі інформації в лінііі зв'язку
Характеристики каналу зв'язку
Вплив шумів на пропускну здатність каналу
1. Загальна схема передачі інформації в лінії зв'язку
Використання інформації для вирішення будь-яких завдань, безумовно, пов'язане з необхідністю її поширення, тобто з необхідністю здійснення процесів передачі і прийому інформації. При цьому доводиться вирішувати проблему узгодження методу кодування з характеристиками каналу зв'язку, а також забезпечувати захист інформації, що передається від можливих спотворень.
Джерело інформації визначено як об'єкт чи суб'єкт, який породжує інформацію і має можливість представити її у вигляді повідомлення, тобто послідовності сигналів в матеріальному носії. Іншими словами, джерело інформації пов'язує інформацію з її матеріальним носієм. Передача повідомлення від джерела до приймача завжди пов'язана з деякими нестаціонарним процесом, що відбувається в матеріальному середовищі - ця умова є обов'язковою, оскільки сама інформація матеріальним об'єктом не є.
Способів передачі інформації існує безліч: пошта, телефон, радіо, телебачення, комп'ютерні мережі та ін. Однак при всьому разноообразіе конкретної реалізації способів зв'язку в них можна виділити загальні елементи: джерело і одержувач інформації, що кодує і декодує пристрої, перетворювач кодів в сигнали і перетворювач сигналів в коди, канал зв'язку, а також джерела шумів (перешкод) і фактори, що забезпечують захист від шумів (див. схему на рис. 4).
Розуміти схему потрібно в такий спосіб. джерело , Який породжує інформацію, для передачі повинен представити її вигляді повідомлення, тобто послідовності сигналів. При цьому для представлення інформації він дожен використовувати деяку систему кодування. Пристрій, що виконує операцію кодування інформації, може бути підсистемою джерела інформації. Наприклад, наш мозок породжує інформацію і він же кодує цю інформацію за допомогою мови (наприклад, російського), а потім представляє інформацію у вигляді мовного повідомлення за допомогою органів мовлення. Комп'ютер обробляє і зберігає інформацію в двійковому поданні, але при виведенні її на екран монітора він же - комп'ютер - виробляє її перекодування користувачеві виду.
Можлива ситуація, коли кодує пристрій виявляється зовнішнім по відношенню до джерела інформації, наприклад, телеграфний апарат або комп'ютер по відношенню до людини - працює на ньому оператору. далі коди повинні бути переведені в послідовність матеріальних сигналів, тобто поміщені на матеріальний носій - цю операцію виконуєперетворювач . Перетворювач може бути суміщений з кодований пристроєм(Наприклад, телеграфний апарат), але може бути і самостійним елементомлінііі зв'язку (наприклад, модем, що перетворює електричні дискретні сигнали з частотою комп'ютера в аналогові сигнали з частотою, на якій їх загасання в телефонних лініях буде найменшим).
До перетворювачів відносять також пристрої, які переводять повідомлення з одного носія на інший. наприклад:
телефонний апарат, що перетворює звукові сигнали в електричні;
радіпередатчік, що перетворює звукові сигнали в радіохвилі;
телекамера, яка перетворює зображення в послідовність електричних імпульсів.
Мал. 4. Загальна схема передачі інформації
У загальному випадку при перетворенні вихідні сигнали відтворюють в повному обсязі всі особливості вхідного повідомлення, а лише його найбільш істотні сторони, тобто при перетворенні частина інформації втрачається. Наприклад, смуга пропускання частот при телефонного зв'язку знаходиться в проміжку від 300 до 3400 Гц, в той час як частоти, які сприймаються людським вухом, лежать в інтервалі від 16 до 20000 Гц.
Таким чином, телефонні лінііі «обрізають» високі частоти, що приводитк спотворень звуку; в чорно-білому телебаченні при перетворенні повідомлення в сигнали втрачається колір зображення. Саме в зв'язку з цими проблемами виникає завдання вироблення такого способу кодування повідомлення, який забезпечував би максимально повне уявлення вихідної інформації при перетворенні, і, в той же час, цей спосіб був би узгоджений зі швидкістю передачі інформації по даній лінії зв'язку.
Після перетворювача сигнали надходять в канал зв'язку і поширюються в ньому. Поняття каналу зв'язку включає в себе матеріальне середовище , А також фізичний або інший процес , За допомогою якого здійснюється передача повідомлення, тобто поширення сигналів в просторі з плином часу.
У табл. 20пріведени приклади деяких каналів зв'язку.
Табл. 20. Приклади каналів зв'язку
|
Канал зв'язку |
середа |
Носій повідомлення |
Процес, який використовується для передачі повідомлення |
|
Навколишнє середовище людини |
Механічне переміщення носія |
||
|
Телефон, комп'ютерні мережі |
провідник |
електричні заряди |
Переміщення зарядів (струм) |
|
Радіо, телебачення |
електромагнітне |
електромагнітні |
Поширення електромагнітних хвиль |
|
звукові хвилі |
Поширення звукових хвиль |
||
|
Нюх, смак |
Повітря, їжа |
Хімічні речовини |
хімічні реакції |
|
дотик |
поверхня шкіри |
Ввоздействующій на шкіру об'єкт |
Теплопередача, тиск |
Будь-який реальний канал зв'язку схильний до зовнішніх впливів, а також в ньому можуть відбуватися внутрішні процеси, в результаті яких спотворюються передаються сигнали, і, отже, пов'язані з цими сигналами повідомлення. Такі дії називаються шумами (перешкодами). Джерела перешкод можуть бути зовнішніми і внутрішніми . До зовнішнім перешкод відносяться, наприклад, так звані «наводки» від потужних споживачів електрики або атмосферних явищ; одночасна дія декількох близько розташованих одноманітний джерел повідомлень (одночасна розмова кількох осіб). До перешкод можуть прищепи і внутрішні особливості даного каналу зв'язку, наприклад, фізичні неоднорідності носія; процеси загасання сигналу в лінії зв'язку, істотні при великій віддаленості приймача від джерела.
Якщо рівень перешкод виявляється порівнянним з потужністю несе інформацію сигналу, то передача інформації з даного каналу виявляється неможливою. Навіть шуми відносно низьких рівнів можуть викликати суттєві викривлення переданого сигналу.
Існують і застосовуються різні методи захисту від перешкод . Наприклад, використовується екранування елетріческіх ліній зв'язку; поліпшення вибірковості примного пристрої і так далі Іншим способом захисту від перешкод є використання спеціальних методів кодування інформації.
Після проходження повідомлення по каналу зв'язку сигнали за допомогою приймального перетворювача переводяться в послідовність кодів, які декодувальним пристроєм подаються у формі, необхідної для прімніка інформації (в сприймається приймачем формі). На етапі прийому, як і при передачі, перетворювач може бути поєднаним з декодувальним пристроєм (наприклад, радіоприймач або телевізор) або існувати окремо від декодирующего пристрої (перетворювач модем може існує окремо від комп'ютера).
поняття « лінія звязку » об'єднує елементи представленої на рис. 1 схеми між джерелом і приймачем інформації. Характеристиками будь-якої лінії зв'язку є швидкість , З якої можлива передача повідомлення в ній, а також ступінь спотворення повідомлення в процесі передачі.
