Урок 4. обработка информации. передача и хранение информации

Информация, информационные объекты различных видов. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Единицы измерения информации. – презентация

Презентация на тему: ” Информация, информационные объекты различных видов. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Единицы измерения информации.” — Транскрипт:

2 Информация, информационные объекты различных видов. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Единицы измерения информации. Информация и информационные процессы (4 ч). Информация. Информационные объекты различных видов. Основные информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Восприятие, запоминание и преобразование сигналов живыми организмами. Роль информации в жизни людей. Понятие количества информации: различные подходы. Единицы измерения количества информации.

3 знать/понимать: виды информационных процессов; единицы измерения количества и скорости передачи информации; уметь: оценивать числовые параметры информационных объектов и процессов: объем памяти, необходимый для хранения информации;

5 Раздел 1. Информация определение информации измерение информации Раздел 2. Информационные процессы хранение информации передача информации обработка информации

6 Информация (различные подходы к определению) Информативность сообщения Бит (единица измерения информации) Информационный объем сообщения. Алфавит, мощность алфавита, информационный вес символа в алфавите Информационный объем текста информационные процессы (хранение, обработка, передачи.

7 Определение информации Изучаемые вопросы: Чем является информация для человека. Декларативные и процедурные знания (информация). Кибернетический подход к информации. Роль органов чувств человека в процессе восприятия им информации.

8 Информация – фундаментальное понятие науки, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно Субъективный подход: Информация – это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира Кибернетический подход: Информация – это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита Классификация знаний (информации) Декларативные Процедурные Я знаю, что ….Я знаю как ….

9 1. Из предложенного списка выберите декларативные и процедурные знания: а) чтобы определить кислотность раствора, нужно опустить в него лакмусовую бумажку и посмотреть на ее цвет: если цвет красный, то раствор кислотный; если цвет синий, то раствор щелочной; если цвет не изменился, то раствор нейтральный; б) Вашингтон столица США; в) чтобы найти площадь прямоугольника, нужно его ширину умножить на длину, г) для определения числа решений квадратного уравнения нужно вычислить его дискриминант: если он меньше 0, то решений нет; если равен О, то решение одно; если больше 0, то решений 2; д) А.С. Пушкин автор поэмы «Полтава»; е) Н. Винер основатель кибернетики; ж) чтобы сократить дробь, нужно найти наибольший общий делитель числителя и знаменателя и разделить на него и числитель, и знаменатель; з) Юрий Гагарин – первый космонавт.

10 Содержательный подход Изучаемые вопросы: От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком. Единица измерения информации. Количество информации в сообщении об одном из N равновероятных событий. информация сообщение информативность сообщения единица измерения информации информационный объем сообщения. Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем, с точки зрения этого человека, равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля.

11 Определение 1. «Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет 1 бит информации» Определение 2. «Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несет 1 бит информации» Сложное для понимания понятие – равновероятность События равновероятны, если ни одно из них не имеет преимущества перед другими (примеры: бросание монеты, кубика) Единица измерения информации – 1 бит

12 i= log 2 N 2 i = N N число вариантов равновероятных событий (неопределенность знаний) i количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий. Объяснение происходит по схеме: Пусть N – целая степень двойки: 2, 4, 8, 16, 32 и т.д. Если N = 2 = 2 1, то уравнение принимает вид: 2 i = 2 1, отсюда i = 1. Если N = 4 = 2 2, то уравнение принимает вид: 2 1 = 2 2, отсюда i = 2. Если N = 8 = 2 3, то уравнение принимает вид: 2 i = 2 3, отсюда i = 3 и т. Д. В общем случае, если N = 2 k, где k целое число, то уравнение принимает вид 2 i = 2 k и, следовательно, i = k.

13 Задачи по теме «Измерение информации. Содержательный подход» связаны с использованием уравнения 2 i = N. Возможны два варианта условия задачи: 1) дано N, найти i; 2) дано i, найти N. Пример 1. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали даму пик? Решение. При случайном вытаскивании карт из перемешанной колоды ни одна из карт не имеет преимущества быть выбранной по сравнению с другими. Следовательно, случайный выбор любой карты, в том числе и дамы пик события равновероятные. Отсюда следует, что неопределенность знаний о результате вытаскивания карты равна 32 числу карт в колоде. Если i количество информации в сообщении о результате вытаскивания одной карты (дамы пик), то имеем уравнение: 2 i = 32. Поскольку 32 = 2 5, то, следовательно, i = 5 бит. 1. Сколько информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали карту красной масти? 2. Сколько информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали карту бубновой масти? 3. Проводится две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64». Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?

14 Изучаемые вопросы: Что такое алфавит, мощность алфавита. Что такое информационный вес символа в алфавите. Как измерить информационный объем текста с алфавитной точки зрения. Что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт. Скорость информационного потока и пропускная способность канала. Алфавитный подход это единственный способ измерения информации, который может применяться по отношению к информации, циркулирующей в информационной технике, в компьютерах.

15 Опорным в этой теме является понятие алфавита. Алфавит это конечное множество символов, используемых для представления информации. Число символов в алфавите называется мощностью алфавита (термин взят из математической теории множеств). Количество информации, которое несет в тексте каждый символ (i), вычисляется из уравнения Хартли: 2 i = N, где N мощность алфавита. Величину i можно назвать информационным весом символа. Отсюда следует, что количество информации во всем тексте (I), состоящем из К символов, равно произведению информационного веса символа i на К: I = i К. Эту величину можно назвать информационным объемом текста. Такой подход к измерению информации еще называют объемным подходом.

16 Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2. Такой алфавит называется двоичным алфавитом. Информационный вес символа в двоичном алфавите легко определить. Поскольку 2 i = 2, то i = 1 бит. Итак, один символ двоичного алфавита несет 1 бит информации. Байт вводится как информационный вес символа из алфавита мощностью 256. Поскольку 256 = 2 8, то 1 байт = 8 бит. Компьютер для внешнего представления текстов и другой символьной информации использует алфавит мощностью бит – минимальная единица информации 1 байт составляет 8 бит. 1 килобайт – 2 10 байт или 1024 байт 1 мегабайт – 2 10 Кбайт или 1024 Кбайт 1 гигабайт – 2 10 Мбайт или 1024 Мбайт

17 Упражнение 1. Записать в порядке возрастания значения объемов памяти, предложенные в строке таблицы: Мб Кббайтбит , ,050, , , Упражнение 2. Подсчитать объем памяти, заданный выражением: 1. в байтах 2 Кб бит – 8 байт 2. в килобайтах 4 Мб – 4096 байт – 20 Кб 3. в битах 1280 бит + 1,25 Мб – 5Кб 4. в мегабайтах 10 Гб – 2045 Кб бит 5. в гигабайтах Мб Кб – 1 Гб

18 В условиях задач по данной теме связываются между собой следующие величины: мощность символьного алфавита N информационный вес символа i число символов в тексте (объем текста) К количество информации, заключенной в тексте (информационный объем текста) I. Кроме того, при решении задач требуется знать связь между различными единицами информации: бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт. Пример. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй мощностью 64 символа. Во сколько раз отличается количество информации в этих текстах?

19 Решение. В равновероятном приближении информационный объем текста равен произведению числа символов на информационный вес одного символа: Поскольку оба текста имеют одинаковое число символов (К), то различие информационных объемов определяется только разницей в информативности символов алфавита (i). Найдем i 1 для первого алфавита и i 2 для второго алфавита: 2 i1 = 32, отсюда i 1 = 5 бит 2 i2 = 64, отсюда i 2 = 6 бит Следовательно, информационные объемы первого и второго текстов будут равны: I 1 = К 5 бит, 1 2 =К 6 бит. Отсюда следует, что количество информации во втором тексте больше, чем в первом в 6/5, или в 1,2 раза.

20 Решение. Переведем информационный объем сообщения из мегабайтов в биты. Для этого данную величину умножим дважды на 1024 (получим байты) и один раз на 8: I = 1/ = бит. Поскольку такой объем информации несут 2048 символа (К), то на один символ приходится: i = I/K = 16384/2048 = 8 бит. Отсюда следует, что размер (мощность) использованного алфавита равен 2 8 = 256 символов.

21 В результате обучения учащиеся должны: Знать(понимать): понятия «информация» (содержательный и алфавитный подходы); «количество информации», единицы измерения количества информации; Уметь: приводить примеры различных видов информации, информативных и неинформативных сообщений; пересчитывать количество информации в различных единицах измерения (бит, байт, Кбайт, Мбайт, Гбайт); Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для измерения информационного объема текста в байтах.

23 Изучаемые вопросы: Носители информации. Виды памяти. Хранилища информации. Основные свойства хранилищ информации. В результате обучения учащиеся должны Знать (понимать):понятия «информационный процесс», «носитель информации», «данные», виды «носителей информации»; Уметь: приводить примеры различных носителей информации; Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для работы с носителями и хранилищами информации; для оценки объёма памяти, необходимого для хранения информации.

24 Под информационными процессами понимаются любые действия, выполняемые с информацией. Носитель информации это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Хранилище информации это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования. Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными.

25 Изучаемые вопросы: Общая схема процесса обработки информации. Постановка задачи обработки. Исполнитель обработки. Алгоритм обработки. Типовые задачи обработки информации. В результате обучения учащиеся должны Знать (понимать):общую схему обработки информации, понятие кодирование Уметь: приводить примеры алгоритмов обработки; Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для выбора вариантов обработки информации в соответствии с типом задачи.

26 Изучаемые вопросы: Источник и приемник информации. Информационные каналы. Роль органов чувств в процессе восприятия информации человеком. Структура технических систем связи. Что такое кодирование и декодирование. Понятие шума; приемы защиты от шума. Скорость передачи информации и пропускная способность канала. Скорость передачи информации это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

27 В результате обучения учащиеся должны Знать (понимать):понятия «источник информации», «приемник информации», «информационный канал», «кодирование», «единицы скорости передачи информации» Уметь: приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник, каналы передачи; рассчитывать скорость передачи информации по объему и времени; Использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: для определения в конкретном процессе передачи информации источника, приемника и канала связи; оценивать скорость передачи информации.

28 Учащиеся должны знать: определение информации в соответствии с содержательным подходом и кибернетическим (алфавитным) подходом; что такое информационные процессы; какие существуют носители информации; как определяется единица измерения информации бит; что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт; в каких единицах измеряется скорость передачи информации; Учащиеся должны уметь: приводить примеры информации и информационных процессов из области человеческой деятельности, живой природы и техники; определять в конкретном процессе передачи информации источник, приемник, канал; приводить примеры информативных и неинформативных сообщений; приводить примеры сообщений, несущих 1 бит информации; измерять информационный объем текста в байтах (при использовании компьютерного алфавита); пересчитывать количество информации в различных единицах (битах, байтах, Кбайтах, Мбайтах, Гбайтах); рассчитывать скорость передачи информации по объему и времени передачи, а также решать обратные задачи; *вычислять количество информации в сообщении о событии с известной вероятностью (в приближении равной вероятности и в общем случае).

29 2. Опишите, какие действия с информацией (информационные процессы) будут выполнены учеником, если он: учит правило, решает у доски задачу, слушает музыку, пишет письмо, переводит текст с английского языка на русский. Пишет диктант. 3. Опишите, кто будет являться источником и кто или что – приемником информации в следующих ситуациях: Андрей собирается переходить перекресток, регулируемый светофором, Петя беседует с Колей по телефону, Аня слушает прогноз погоды по радио, Женя учит стихотворение А.С.Пушкина «Анчар», Света едет в автобусе до остановки «Парк культуры» в незнакомом городе. 4. В какой форме человек воспринимает информацию (образной или знаковой), если он: Слушает музыку, Смотрит футбольный матч, Читает орфографический словарь, Выбирает букет в магазине, Ест мороженое, Разговаривает по телефону, Гладит кошку, Слушает по радио сообщение о курсе доллара.

30 1. В чем причина проблемы определения понятия «информация»? Какие возможны подходы к определению информации? 2. Как эволюционирует подход к линии информации и информационных процессов со сменой поколений школьных учебников? 3. Как объяснить ученикам разницу между декларативными и процедурными знаниями? Подберите серию примеров, иллюстрирующих эти понятия. 4. Объясните методический смысл введения понятия «информативность сообщения». 5. В чем состоит ограниченность содержательного подхода к определению и измерению информации? На каких примерах можно объяснить этот факт ученикам? 6. Как объяснить ученикам тот факт, что в информационной технике применяется алфавитный подход к измерению информации? 7. Пофантазируйте на тему: к каким последствиям привело бы принятие следующего определения единицы измерения информации: «Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 10 раз несет единицу информации, которая называется 1 дит». 8. В чем состоят методические проблемы раскрытия учащимся вероятностного подхода к понятию информации? Как их можно преодолеть? 9. Попробуйте на примере школьного урока проиллюстрировать следующие понятия: информационные процессы, носитель информации, хранилище информации, передача информации, шум и защита от шума, обработка информации.

Теоретический материал для самостоятельного изучения:

В основе любой информационной деятельности лежат так называемые информационные процессы — совокупность последовательных действий (операций), производимых над информацией для получения какого-либо результата (достижения цели). Информационные процессы могут быть различными, но все их можно свести к трем основным: обработка информации, передача информации и хранение информации.

Обработка информации

Обработка информации — это целенаправленный процесс изменения формы ее представления или содержания.

Из курса информатики основной школы вам известно, что существует два различных типа обработки информации:

обработка, связанная с получением новой информации (например, нахождение ответа при решении математической задачи; логические рассуждения и др.);
обработка, связанная с изменением формы представления информации, не изменяющая ее содержания. К этому типу относятся:

— кодирование — переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для восприятия, хранения, передачи или последующей обработки; один из вариантов кодирования — шифрование, цель которого — скрыть смысл информации от посторонних;

— структурирование — организация информации по некоторому правилу, связывающему ее в единое целое (например, сортировка);

— поиск и отбор информации, требуемой для решения некоторой задачи, из информационного массива (например, поиск в словаре).

Общая схема обработки информации может быть представлена следующим образом:

Исходные данные — это информация, которая подвергается обработке.

Правила — это информация процедурного типа. Они содержат сведения для исполнителя о том, какие действия требуется выполнить, чтобы решить задачу.

Исполнитель — тот объект, который осуществляет обработку. Это может быть человек или компьютер. При этом человек, как правило, является неформальным, творчески действующим исполнителем. Компьютер же способен работать только в строгом соответствии с правилами, т.е. является формальным исполнителем обработки информации.

Рассмотрим отдельные процессы обработки информации более подробно.

Кодирование информации

Кодирование информации — это обработка информации, заключающаяся в ее преобразовании в некоторую форму, удобную для хранения, передачи, обработки информации в дальнейшем.

Код — это система условных обозначений (кодовых слов), используемых для представления информации.

Кодовая таблица — это совокупность используемых кодовых слов и их значений.

Нам уже знакомы примеры равномерных двоичных кодов — пятиразрядный код Бодо и восьмиразрядный код ASCII.

Самый известный пример неравномерного кода — код Морзе. В этом коде все буквы и цифры кодируются в виде различных последовательностей точек и тире.

Чтобы отделить коды букв друг от друга, вводят еще один символ — пробел (пауза). Например, слово «byte», закодированное с помощью кода Морзе, выглядит следующим образом:

При использовании неравномерных кодов важно понимать, сколько различных кодовых слов они позволяют построить.

Пример 1. Имеющаяся информация должна быть закодирована в четырехбуквенном алфавите . Выясним, сколько существует различных последовательностей из 7 символов этого алфавита, которые содержат ровно пять букв А.

Нас интересует семибуквенная последовательность, т. е.

Если бы у нас не было условия, что в ней должны содержаться ровно пять букв А, то для первого символа было бы 4 варианта, для второго — тоже 4, и т. д.

Тогда мы получили бы: 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 · 4 = 16384 варианта.

Теперь вернемся к имеющемуся условию и заполним пять первых мест буквой А. Получим:

Так как на 6-м и 7-м местах могут стоять любые из трех оставшихся букв B, C, D, то всего существует 9 (3 · 3) вариантов последовательностей.

Но ведь буквы А могут находиться на любых пяти из семи имеющихся позиций. А сколько таких вариантов всего?

Вспоминая комбинаторику, найдем число сочетаний = 21, т. е. существует 21 вариант выбора в семибуквенной последовательности ровно пяти мест для размещения букв А. Для каждого из этих 21 вариантов имеется 9 разных вариантов заполнения двух оставшихся мест. В итоге существует 189 (21 · 9) различных последовательностей.

Главное условие использование неравномерных кодов — возможность однозначного декодирования записанного с их помощью сообщения. Именно поэтому в технических системах широкое распространение получили особые неравномерные коды — префиксные коды.

Префиксный код — код со словом переменной длины, обладающий тем свойством, что никакое его кодовое слово не может быть началом другого (более длинного) кодового слова.

Код, состоящий из слов 0, 10 и 11, является префиксным.
Код, состоящий из слов 0, 10, 11 и 100, не является префиксным.

Условие, определяющее префиксный код, называется прямым условием Фано (в честь Роберта Марио Фано), и позволяет однозначно декодировать сообщения, записанные с помощью неравномерных кодов.

Также достаточным условием однозначного декодирования неравномерного код является обратное условие Фано. В нем требуется, чтобы никакой код не был окончанием другого (более длинного) кода.

Пример 2. Двоичные коды для 5 букв латинского алфавита представлены в таблице:

Выясним, какое сообщение закодировано с помощью этих кодов двоичной строкой: 0110100011000.

Можно заметить, что для заданных кодов не выполняется прямое условие Фано:

B=01, E=011, и D=10, C=100.

А вот обратное условие Фано выполняется: никакое кодовое слово не является окончанием другого. Следовательно, имеющуюся строку нужно декодировать справа налево (с конца). Получим

01 10 100 011 000 = BDCEA

Для построения префиксных кодов удобно использовать бинарные деревья, в которых от каждого узла отходят только два ребра, помеченные цифрами 0 и 1.

Пример 3. Для кодирования некоторой последовательности, состоящей из букв А, Б, В и Г, решили использовать неравномерный двоичный код, позволяющий однозначно декодировать полученную двоичную последовательность. При этом используются такие кодовые слова: А — 0, Б — 10, В — 110. Каким кодовым словом может быть закодирована буква Г? Если таких слов несколько, укажите кратчайшее из них.

Построим бинарное дерево:

Чтобы найти код символа, нужно пройти по стрелкам от корня дерева к нужному листу, выписывая метки стрелок, по которым мы переходим.

Определим положение букв А, Б и В на этом дереве, зная их коды. Получим:

Чтобы код был префиксным, ни один символ не должен лежать на пути от корня к другому символу. Уберем лишние стрелки:

На получившемся дереве можно определить подходящее расположение буквы Г и его код.

Поиск информации

Задача поиска обычно формулируется следующим образом. Имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов, диск с файлами и др.). Требуется найти в нем информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон какой-то организации, перевод слова, время отправления поезда, нужную фотографию и т. д.). При этом, как правило, необходимо сократить время поиска, которое зависит от способа организации данных и используемого алгоритма поиска.

Алгоритм поиска, в свою очередь, также зависит от способа организации данных.

Если данные никак не упорядочены, то мы имеем дело с неструктурированным набором данных. Для осуществления поиска в таком наборе применяется метод последовательного перебора.

При последовательном переборе просматриваются все элементы подряд, начиная с первого. Поиск при этом завершается в двух случаях:

— искомый элемент найден;

— просмотрен весь набор данных, но искомого элемента среди них не нашлось.

Зададимся вопросом: какое среднее число просмотров приходится выполнять при использовании метода последовательного перебора? Есть два крайних случая:

— искомый элемент оказался первым среди просматриваемых. Тогда просмотр всего один;

— искомый элемент оказался последним среди просматриваемых. Тогда количество просмотров равно N, где N — размер набора данных. Столько же просмотров нам придется выполнить даже если не сможем найти искомого элемента.

Если же провести поиск последовательным перебором достаточно много раз, то окажется, что в среднем на поиск требуемого элемента уходит N/2 просмотров. Эта величина определяет длительность поиска — главную характеристику поиска.

Если же информация упорядочена, то мы имеем дело со структурой данных, в которой поиск осуществляется быстрее, можно построить оптимальный алгоритм.

Одним из оптимальных алгоритмов поиска в структурированном наборе данных может быть метод половинного деления.

Напомним, что при этом методе искомый элемент сначала сравнивается с центральным элементом последовательности. Если искомый элемент меньше центрального, то поиск продолжается аналогичным образом в левой части последовательности. Если больше, то — в правой. Если же значения искомого и центрального элемента совпадают, то поиск завершается.

Пример 4. В последовательности чисел 61 87 180 201 208 230 290 345 367 389 456 478 523 567 590 требуется найти число 180.

Процесс поиска представлен на схеме:

Передача информации

Передача информации — это процесс распространения информации от источника к приемнику через определенный канал связи.

На рисунке представлена схема модели процесса передачи информации по техническим каналам связи, предложенная Клодом Шенноном.

Работу такой схемы можно пояснить на примере записи речи человека с помощью микрофона на компьютер.

Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством — микрофон, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Канал связи — провода, соединяющие микрофон и компьютер. Декодирующее устройство — звуковая плата компьютера. Приемник информации — жесткий диск компьютера.

При передаче сигнала могут возникать разного рода помехи, которые искажают передаваемый сигнал и приводят к потере информации. Их называют «шумом».

В современных технических системах связи борьба с шумом (защита от шума) осуществляется по следующим двум направлениям:

Технические способы защиты каналов передачи от воздействия шумов. Например, применение различных фильтров, использование специальных кабелей.
Внесение избыточности в передаваемое сообщение, позволяющее компенсировать потерю какой-то части передаваемой по линиям связи информации. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы увеличиваете шансы на то, что ваш собеседник поймет вас правильно.

Но чрезмерная избыточность приводит к задержкам и удорожанию связи. Поэтому очень важно иметь алгоритмы получения оптимального кода, одновременно обеспечивающего минимальную избыточность передаваемой информации и максимальную достоверность принятой информации.

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации часто применяется следующий приём. Всё сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма, которая передаётся вместе с данным блоком. В месте приёма заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется.

Важной характеристикой современных технических каналов передачи информации является их пропускная способность — максимально возможная скорость передачи информации, измеряемая в битах в секунду (бит/с). Пропускная способность канала связи зависит от свойств используемых носителей (электрический ток, радиоволны, свет). Так, каналы связи, использующие оптоволоконные кабели и радиосвязь, обладают пропускной способностью, в тысячи раз превышающей пропускную способность телефонных линий.

Скорость передачи информации по тому или иному каналу зависит от пропускной способности канала, а также от длины закодированного сообщения, определяемой выбранным алгоритмом кодирования информации.

Современные технические каналы связи обладают, перед ранее известными, целым рядом достоинств:

— высокая пропускная способность, обеспечиваемая свойствами используемых носителей;

— надёжность, связанная с использованием параллельных каналов связи;

— помехозащищённость, основанная на автоматических системах проверки целостности переданной информации;

— универсальность используемого двоичного кода, позволяющего передавать любую информацию — текст, изображение, звук.

Объём переданной информации I вычисляется по формуле:

где v — пропускная способность канала (в битах в секунду), а t — время передачи.

Рассмотрим пример решения задачи, имеющей отношение к процессу передачи информации.

Пример 5. Документ объемом 10 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами.

А. Передать по каналу связи без использования архиватора.

Б. Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать.

Какой способ быстрее и насколько, если:

— средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 2 18 бит/с;

— объем сжатого архиватором документа равен 25% от исходного объема;

— время, требуемое на сжатие документа — 5 секунд, на распаковку — 3 секунды?

Для решения данной задачи диаграмма Гантта не нужна; достаточно выполнить расчёты для каждого из имеющихся вариантов передачи информации.

Рассмотрим вариант А. Длительность передачи информации в этом случае составит:

Рассмотрим вариант Б. Длительность передачи информации в этом случае составит:

Итак, вариант Б быстрее на 232 с.

Хранение информации

Сохранить информацию — значит тем или иным способом зафиксировать её на некотором носителе.

Носитель информации — это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

Основным носителем информации для человека является его собственная память. По отношению к человеку все прочие виды носителей информации можно назвать внешними.

Основное свойство человеческой памяти — быстрота, оперативность воспроизведения хранящейся в ней информации. Но наша память не надёжна: человеку свойственно забывать информацию. Именно для более надёжного хранения информации человек использует внешние носители, организует внешние хранилища информации.

Виды внешних носителей менялись со временем: в древности это были камень, дерево, папирус, кожа и др. Долгие годы основным носителем информации была бумага. Развитие компьютерной техники привело к созданию магнитных (магнитная лента, гибкий магнитный диск, жёсткий магнитный диск), оптических (CD, DVD, BD) и других современных носителей информации.

В последние годы появились и получили широкое распространение всевозможные мобильные электронные (цифровые) устройства: планшетные компьютеры, смартфоны, устройства для чтения электронных книг, GPS-навигаторы и др. Появление таких устройств стало возможно, в том числе, благодаря разработке принципиально новых носителей информации, которые:

Обладают большой информационной ёмкостью при небольших физических размерах.
Характеризуются низким энергопотреблением при работе, обеспечивая наряду с этим высокие скорости записи и чтения данных.
Энергонезависимы при хранении.
Имеют долгий срок службы.

Всеми этими качествами обладает флеш-память (англ. flash-memory). Выпуск построенных на их основе флеш-накопителей, называемых в просторечии «флэшками», был начат в 2000 году.

6.7.3. Накопители информации на основе флэш-памяти

Накопители информации на основе флэш-памяти относятся к внешним (переносным) ЗУ и предназначены для долговременного хранения относительно небольших объемов информации (единицы гигабайт). Накопители информации на основе флэш-памяти относятся к ЗУ с прямым (произвольным) доступом к данным.

Рассмотренные выше накопители информации на гибких и жестких магнитных дисках имеют в своем составе механические компоненты, которые снижают надежность их работы и определяют относительно большое потребление электрической энергии при записи и считывании информации. Флэш-память (Flash-memory) является полностью электронным устройством и лишено указанных выше недостатков.

Название Flash применительно к данному типу памяти переводится как «вспышка». Однако это не совсем так. Одна из версий появления этого названия состоит в том, что впервые в 1990 г. японская компания Toshiba употребила слово Flash в контексте «быстрый, мгновенный» при описании своих новых микросхем. Изобретателем флэш-памяти считается фирма Intel, представившая в 1988 г. флэш-память. Промышленное производство такой памяти началось в 1994 г.

Накопитель информации на основе флэш-памяти представляет собой функционально законченное устройство, конструктивно состоящее из защитного корпуса с маркировкой, выходного разъема для подключения к соответствующему порту системного блока компьютера и электронного блока. Внутри защитного корпуса размещается электронный блок (микросхема), который включает в себя перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) с неограниченным циклом записи и считывания, а также контроллер флэш-памяти. Накопители информации на основе флэш-памяти относятся к энергонезависимому типу памяти, т. е. после отключения электрического питания от такого накопителя информация в нем сохраняется в течение нескольких лет.

ППЗУ, используемое во флэш-памяти, является представителем класса перепрограммируемых постоянных ЗУ, в котором реализуется электрический способ записи, считывания и стирания (удаления) информации. Однако стирание информации в ППЗУ осуществляется сразу в целой области ячеек – блока или всей микросхемы, это обеспечивает более быструю запись информации. В ППЗУ флэш-памяти используется принцип записи, основанный на использовании в них базовых элементов памяти (ячеек) – микроэлектронных полупроводниковых транзисторов с двумя изолированными затворами: управляющим (control) и плавающим (floating). Важной особенностью этих транзисторов является способность удерживать электроны, т. е. электрический заряд. Этот процесс носит название Фоулера – Нордхейма.

Существуют различные технологии построения базовых элементов флэш-памяти, которые разработаны основными производителями. Эти технологии отличаются друг от друга количеством слоев, методами стирания и записи данных, а также структурной организацией, что отражается в их названии. Наиболее широко известны NOR (Not OR – ИЛИ-НЕ) и NAND (Not AND – И-НЕ) типы флэш-памяти, запоминающие транзисторы в которых подключены к разрядным шинам соответственно параллельно и последовательно. Элементы памяти ППЗУ организованы в матрицы (блоки), как и в других видах полупроводниковой памяти. Данные в ППЗУ хранятся в виде блоков, а не байтов, как в обычных модулях памяти.

Первый тип (NOR) имеет относительно большие размеры ячеек и малое время доступа (порядка 70 не).

Второй тип (NAND) имеет меньшие размеры ячеек и большую скорость передачи информации – до 16 Мбайт/с.

Подключаются накопители на основе флэш-памяти к соответствующему порту системного блока компьютера. В настоящее время в качестве такого порта используется в основном порт USB. Обмен информацией между МП и накопителем на основе флэш-памяти осуществляется посредством интерфейса USB, который поддерживает автоматическое определение и подключение данного накопителя к работающему компьютеру без его перезагрузки. В настоящее время широко используется версия последовательного интерфейса USB 2.0, который обеспечивает достаточно высокую скорость обмена информацией порядка 60 Мбайт/с. Обмен информацией между накопителем на основе флэш-памяти и МП компьютера осуществляется через контроллер накопителя и порта USB.

Считывание информации с накопителя на основе флэш-памяти выполняется, как в обычных ОЗУ или кэш-памяти, построенных на основе микросхем.

Запись информации в накопитель на основе флэш-памяти отличается от записи информации в ОЗУ. Перед записью новых данных в элементы памяти (ячейки) информация должна быть удалена. Удаление информации (стирание) заключается в переводе элементов памяти в состояние единицы, и это возможно только сразу для целого блока ячеек. Выборочное стирание невозможно. В процессе записи информации соответствующие элементы памяти переключаются в нулевое состояние. Таким образом, операция записи реализуется в два этапа: стирания и непосредственно записи.

Основные характеристики (в среднем) накопителей на основе флэш-памяти у разных производителей приблизительно одинаковые.

В качестве примера приведем основные характеристики накопителя на основе флэш-памяти Sony USB 2.0 flash-disk 256 Мбайт серии Micro Vault производства корпорации Sony:

• тип накопителя – флэш-память;

• объем памяти (информационная емкость) 256 Мбайт;

• скорость записи информации 1,0 Мбайт/с;

• скорость считывания информации 5,5 Мбайт/с;

• Hot Plug and Play – подключение и использование возможно без перезагрузки компьютера;

• передача электрического напряжения для питания накопителя производится через USB-кабель.

Внешний вид накопителя показан на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Внешний вид накопителя Sony USB 2.0 flash-disk 256 Мбайт

Также как и для других внешних накопителей, для записи информации на носитель на основе флэш-памяти и считывания информации с него данный накопитель должен быть отформатирован, т. е. на нем должна быть создана физическая и логическая структура.

Формирование физической структуры накопителя на основе флэш-памяти состоит в создании на накопителе блоков (кластеров) объем которых определяется файловой системой.

Форматирование данного накопителя также может быть реализовано с помощью специальных компьютерных программ. В ОС Windows ХР имеется программа, позволяющая осуществить форматирование накопителя, форматирование производится так же, как и для других внешних ЗУ (рис. 6.15).

Рис. 6.15. Диалоговое окно «Формат Съемный диск(Р:)»

Логическая структура накопителя на основе флэш-памяти формируется с помощью файловой системы – FAT или FAT32 в зависимости от информационного объема флэш-памяти. Для поиска файлов по их имени на таком накопителе файловая система автоматически создает каталог и таблицу размещения файлов, которые размещаются в соответствующих блоках ППЗУ флэш-памяти. Кроме файловых систем FAT существуют также специально разработанные для накопителей на основе флэш-памяти файловые системы NOR, NAND и ETFS (Embedded Transactional File System – встраиваемая транзакционная файловая система), которые представляют собой отказоустойчивые файловые системы.

При подключении внешнего накопителя на основе флэш-памяти к порту USB компьютера ОС Windows ХР автоматически определяет его как съемный диск и на экране монитора появляется окно, представленное на рис. 6.16. Если в задачу пользователя входит просмотр файлов на съемном диске, то необходимо в данном окне выполнить действие: «Открыть папку для просмотра файлов, используется проводник». После выполнения этого действия появится окно программы «Проводник» ОС Windows ХР, где в строке «Адрес:» файловая система отобразит логическое имя внешнего накопителя (например, F: ), а в правой части окна – файлы и папки данного накопителя.

Рис. 6.16. Окно для просмотра и открытия файлов на съемном диске

Установив курсор мыши на свободное место в правой части окна «Проводник» и вызвав правой кнопкой контекстное меню, можно выполнить команду [Свойства]. В открывшемся окне «Свойства: Съемный диск (F:)» можно просмотреть свойства внешнего накопителя (рис. 6.17).

Рис. 6.17. Окно для просмотра свойств внешнего накопителя на основе флэш-памяти

Процедуры записи информации на накопитель на основе флэш-памяти и считывания пользовательской информации аналогичны процедурам, используемым для записи информации на внутренний жесткий диск и считывания с него.

Для удаления ненужных файлов и папок с накопителя на основе флэш-памяти их необходимо выделить с помощью левой кнопки мыши, а затем нажать на клавиатуре клавишу Delete или можно с помощью правой кнопки мыши вызвать контекстное меню и выполнить команду Удалить. После подтверждения удаления файлы или папки будут удалены с накопителя и восстановить их будет невозможно.

По окончании работы с накопителем его нужно отключить. Отключение накопителя на основе флэш-памяти производится так же, как внешнего жесткого диска. После окончания этих действий накопитель на основе флэш-памяти можно отсоединить от порта USB системного блока компьютера.

Способность сохранять информацию при выключенном питании, малые размеры, высокая надежность и приемлемая цена привели к широкому распространению накопителей на основе флэш-памяти. Этот вид памяти используется в так называемых «твердотельных» дисках (memory stick, memory drive и др.), картах памяти различного назначения и т. п. Накопители на основе флэш-памяти используются не только в компьютерах, но и во многих других устройствах: цифровых фотоаппаратах, видеокамерах и т. д. К недостаткам данного вида накопителей можно отнести невысокую скорость передачи данных, небольшой информационный объем памяти и относительно высокую стоимость накопителей с объемом памяти 512 Мбайт и более.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Информационные процессы: хранение и обработка информации, информационная емкость флеш память

Взаимосвязь процессов хранения, обработки и передачи информации, виды информационных носителей, способы обработки информации, виды источников и приемников информации, каналы связи, их виды и способы защиты от шума, единица измерения скорости передачи информации, пропускная способность канала связи

Процессы хранения, обработки и передачи информации являются основными информационными процессами. В разных сочетаниях они присутствуют в получении, поиске, защите, кодировании и других информационных процессах. Рассмотрим хранение, обработку и передачу информации на примере действий школьника, которые он выполняет с информацией при решении задачи.

Опишем информационную деятельность школьника по решению задачи в виде последовательности информационных процессов. Условие задачи (информация) хранится в учебнике. Посредством глаз происходит передача информации из учебника в собственную память школьника, в которой информация хранится. В процессе решения задачи мозг школьника выполняет обработку информации. Полученный результат хранится в памяти школьника. Передача результата — новой информации — происходит с помощью руки школьника посредством записи в тетради. Результат решения задачи хранится в тетради школьника.

Таким образом (рис. 9), можно выделить процессы хранения информации (в памяти человека, на бумаге, диске, аудио- или видеокассете и т. п.), передачи информации (с помощью органов чувств, речи и двигательной системы человека) и обработки информации (в клетках головного мозга человека).

Информационные процессы взаимосвязаны. Например, обработка и передача информации невозможны без ее хранения, а для сохранения обработанной информации ее необходимо передать. Рассмотрим каждый информационный процесс более подробно.

Хранение информации является информационным процессом, в ходе которого информация остается неизменной во времени и пространстве.

В примере о школьнике были рассмотрены такие носители информации, как бумага учебника и тетради (материальный предмет), биологическая память человека (вещество). При получении школьником визуальной информации носителем информации являлся отраженный от бумаги свет (волна).

Выделяют два вида информационных носителей: внутренние и внешние. Внутренние носители (например, биологическая память человека) обладают быстротой и оперативностью воспроиз ведения хранимой информации. Внешние носители (например, бумага, магнитные и оптические диски) более надежны, могут хранить большие объемы информации. Их используют для долговременного хранения информации.

Информацию на внешних носителях необходимо хранить так, чтобы можно было ее найти и, по возможности, достаточно быстро. Для этого информацию упорядочивают по алфавиту, времени поступления и другим параметрам. Внешние носители, собранные вместе и предназначенные для длительного хранения упорядоченной информации, являются хранилищем информации. К числу хранилищ информации можно отнести различные библиотеки, архивы, в том числе и электронные. Количество информации, которое может быть размещено на информационном носителе, определяет информационную емкость носителя. Как и количество информации в сообщении, информационная емкость носителя измеряется в битах.

Обработка информации является информационным процессом, в ходе которого информация изменяется содержательно или по форме.

Обработку информации осуществляет исполнитель по определенным правилам. Исполнителем может быть человек, коллектив* животное, машина.

Обрабатываемая информация хранится во внутренней памяти исполнителя. В результате обработки информации исполнителем из исходной информации получается содержательно новая информация или информация, представленная в другой форме (рис. 10).

Вернемся к рассмотренному примеру о школьнике, решившем задачу. Школьник, который являлся исполнителем, получил исходную информацию в виде условия задачи, обработал информацию в соответствии с определенными правилами (например, правилами решения математических задач) и получил новую информацию в виде искомого результата. В процессе обработки информация хранилась в памяти школьника, которая является внутренней памятью человека.

Вид обрабатываемой информации может быть различным, и правила обработки могут быть разными. Автоматизировать процесс обработки можно лишь в том случае, когда информация представлена специальным образом, а правила обработки четко определены.

Передача информации является информационным процессом, в ходе которого информация переносится с одного информационного носителя на другой.

Процесс передачи информации, как ее хранение и обработка, также невозможен без носителя информации. В примере о школьнике в тот момент, когда он читает условие задачи, информация передается с бумаги (с внешнего информационного носителя) в биологическую память школьника (на внутренний информационный носитель). Причем процесс передачи информации происходит с помощью отраженного от бумаги света — волны, которая является носителем информации.

Процесс передачи информации происходит между источником информации, который ее передает, и приемником информации, который ее принимает. Например, книга является источником информации для читающего ее человека, а читающий книгу человек — приемником информации. Передача информации от источника к приемнику осуществляется по каналу связи (рис.11). Каналом связи могут быть воздух, вода, металлические и оптоволоконные провода.

Между источником и приемником информации может существовать обратная связь . В ответ на полученную информацию приемник может передавать информацию источнику. Если источник является одновременно и приемником информации, а приемник является источником, то такой процесс передачи информации называется обменом информацией.

В качестве примера рассмотрим устный ответ ученика учите лю на уроке. В этом случае источником информации являете! ученик, а приемником информации — учитель. Источник и приемник информации имеют носители информации — биологиче скую память. В процессе ответа ученика учителю происходи1: передача информации из памяти ученика в память учителя Каналом связи между учеником и учителем является воздух а процесс передачи информации осуществляется с помощью носителя информации— акустической волны. Если учитель ш только слушает, но и корректирует ответ ученика, а ученик учитывает замечания учителя, то между учителем и учеником происходит обмен информацией.

Информация передается по каналу связи с определенной скоростью, которая измеряется количеством передаваемой информации за единицу времени (бит/с). Реальная скорость передач* информации не может быть больше максимально возможно* скорости передачи информации по данному каналу связи, которая называется пропускной способностью канала связи и зависит от его физических свойств.

Пропускная способность канала связи — максимально возможная скорость передачи информации по данному каналу связи.

По каналу связи информация передается с помощью сигналов. Сигнал — это физический процесс, соответствующий какому-либо событию и служащий для передачи сообщения об этом событии по каналу связи. Примерами сигналов являются взмахи флажками, мигания ламп, запуски сигнальных “ракет, телефонные звонки. Сигнал может передаваться с помощью волн. Например, радиосигнал передается электромагнитной волной, а звуковой сигнал — акустической волной. Преобразование сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи от источника к приемнику информации, происходит посредством кодирования. Преобразование сигнала в сообщение, которое будет понятно приемнику информации, выполняется с помощью декодирования (рис. 12).

Кодирование и декодирование может осуществляться как живым существом (например, человеком, животным), так и техни ческим устройством (например, компьютером, электронным переводчиком).

В процессе передачи информации возможны искажения или потери информации под воздействием помех, которые называются шумом. Шум возникает из-за плохого качества каналов связи или их незащищенности. Существуют разные способы защиты от шума, например техническая защита каналов связи или многократная передача информации.

Например, из-за шума улицы, доносящегося из открытого окна, ученик может не расслышать часть передаваемой учителем звуковой информации. Для того чтобы ученик услышал объяснение учителя без искажений, можно заранее закрыть окно или попросить учителя повторить сказанное.

Сигнал может быть непрерывным или дискретным. Непрерывный сигнал плавно меняет свои параметры во времени. Примером непрерывного сигнала являются изменения атмосферного давления, температуры воздуха, высоты Солнца над горизонтом. Дискретный сигнал скачкообразно меняет свои параметры и принимает конечное число значений в конечном числе моментов времени. Сигналы, представленные в виде отдельных знаков, являются дискретными. Например, сигналы азбуки Морзе, сигналы, служащие для передачи текстовой и числовой информации, — это дискретные сигналы. Поскольку каждому отдельному значению дискретного сигнала можно поставить в соответствие определенное число, то дискретные сигналы иногда называют цифровыми.

Сигналы одного вида могут быть преобразованы в сигналы другого вида. Например, график функции (непрерывный сиг нал) может быть представлен в виде таблицы отдельных значений (дискретный сигнал). И наоборот, зная значения функции для разных значений аргументов, можно построить график функции по точкам. Звучащую музыку, которая передается непрерывным сигналом, можно представить в виде дискретной нотной записи. И наоборот, по дискретным нотам можно сыграть непрерывное музыкальное произведение. Во многих случаях преобразования одного вида сигнала в другой могут приводить к потере части информации.

Существуют технические устройства, которые работают с непрерывными сигналами (например, ртутный термометр, микрофон, магнитофон), и технические устройства, работающие с дискретными сигналами (например, проигрыватель для компакт-дисков, цифровой фотоаппарат, сотовый телефон). Компьютер может работать как с непрерывными, так и дискретными сигналами.

Характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации

ГОСТ

Можно выделить четыре основных вида информационных процессов: сбор, передача, обработка и накопление.

Накопление (хранение) информации

С накоплением информации связаны следующие понятия:

Носитель информации – это физическая среда, которое непосредственно хранит информацию.

Память человека можно условно назвать оперативной (понятие «оперативный» является синонимом понятию «быстрый»). Человек быстро воспроизводит сохраненные в памяти знания. Внутренней можно назвать память человека, а носителем информации – мозг. Внешними носителями (по отношению к человеку) являются все остальные носители: папирус, дерево, бумага, магнитный диск, флэш-накопитель и т.д.

Хранилище информации – это специальным образом организованная информация на внешних носителях, которая предназначена для длительного хранения и постоянного использования (к примеру, архивы документов, библиотеки, картотеки, базы данных). Единицей хранилища информации является физический документ: анкета, журнал, книга, диск и др. Под организацией хранилища понимается упорядочивание, структурирование, классификация хранимых документов для удобства работы с ними.

Основными свойствами хранилища информации является объем информации, надежность ее хранения, время доступа к ней (т.е. скорость поиска необходимых сведений), защита информации.

На устройствах компьютерной памяти информацию называют данными, а хранилища данных – базами и банками данных.

Т.к. человек может забыть какую-либо информацию, то внешние носители являются надежнее и на них можно дольше хранить необходимую информацию. Именно с помощью внешних носителей люди имеют возможность передавать свои знания из поколения в поколение.

Техническими средствами реализации накопления информации являются носители информации: оперативная память компьютера (ОЗУ), гибкие, оптические и жесткие диски, переносные запоминающие устройства – флэш-накопители и т.п.

Передача информации

Обмен информацией между людьми происходит в процессе ее передачи, которая может происходить при разговоре, с помощью переписки, используя технические средства связи: телефон, радио, телевидение, компьютерная сеть.

При передаче информации всегда существует источник и приемник информации. Источник передает информацию, а приемник ее получает. Смотря телевизор или слушая товарища, вы являетесь приемником информации, рассказывая выученный стих, при написании сочинения – источником информации. Каждый человек неоднократно из источника становится приемником информации и наоборот.

Готовые работы на аналогичную тему

Информация хранится и передается в виде последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается с помощью некоторой материальной среды: при разговоре – с помощью звуковых волн, при переписке – почтовой связи, при телефонном разговоре – системы телефонной связи. В случае передачи сообщения с помощью технических средств связи их называют информационными каналами (каналами передачи информации). Органы чувств человека являются биологическими информационными каналами.

Таким образом, передача информации происходит по следующей схеме:

В процессе передачи информация часто искажается или теряется, т.к. информационные каналы имеют плохое качество или на линии связи действуют помехи (шумы). Примером информационного канала плохого качества может быть плохая телефонная связь.

Передача информации происходит с какой-то скоростью, которая является информационным объемом сообщения, который передается в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости передачи информации бит/с, байт/с и др.

Обработка информации

Схема обработки информации:

При обработке информации решается информационная задача, которая изначально может быть представлена в традиционной форме: из некоторого набора исходных данных необходимо получить определенные результаты. Переход от исходных данных к результату является процессом обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, является исполнителем обработки.

Пусть ученику нужно решить математическую задачу: в прямоугольном треугольнике даны длины двух катетов, нужно найти гипотенузу. Для ее решения ученику кроме исходных данных нужно знать математическое правило – теорему Пифагора. Применяя эту теорему, он получит искомую величину. Новые данные получаются путем вычислений, которые выполняются над исходными данными.

Вычисление является только одним из вариантов обработки информации. В качестве способа обработки информации можно использовать не только математические расчеты, но и логические рассуждения.

Результатом процесса обработки информации не всегда является получение каких-либо новых сведений. Например, при переводе текста с английского языка на русский происходит обработка информации, которая изменяет ее форму, но не содержание.

Для успешной обработки информации исполнитель должен использовать алгоритм обработки, т.е. последовательность действий, которую нужно выполнить для достижения нужного результата.

Существует два вида обработки информации:

обработка, которая приводит к получению новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.);
обработка, которая приводит к изменению формы, но не содержания (кодирование, структурирование).

Кодирование – преобразование информации в символьную форму, которая удобна для ее накопления, передачи, обработки и сбора. В начале XX столетия телеграфные сообщения кодировались и передавались с помощью азбуки Морзе. Кодирование активно используют при работе с информацией с помощью технических средств (телеграф, радио, компьютеры и т.д.).

Структурирование данных – упорядочивание информации в хранилище, классификация, каталогизация данных.

Ещё один вид обработки информации – поиск в некотором хранилище информации (в основном на внешних носителях: книгах, схемах, таблицах, карточках) нужных данных, которые удовлетворяют определенным условиям поиска (запросу).

Сбор (получение) информации

Получение информации – сбор сведений из различных источников (из хранилища данных, наблюдение за событиями и явлениями, общение, телевидение, компьютерная сеть и т.д.). Получение информации основано на отражении различных свойств процессов, объектов и явлений окружающей среды. Этот процесс выражается в восприятии с помощью органов чувств. Для улучшения восприятия информации существуют разнообразные индивидуальные устройства и приспособления – очки, бинокль, микроскоп, стетоскоп, различные датчики и т. д.

Информационные процессы: хранение и обработка информации на компьютере

Информация считается одним из основных понятий в науке. Можно сказать, что актуальные данные — это совокупность сведений о событии, процессе, явлении. В ходе исследования необходимая информация может быть изменена, для того чтобы применить ее в определенной форме для принятия решения. Очень важны во всех сферах жизни человека информационные процессы, хранение и обработка информации.

Что такое информационный процесс

Такой процесс представлен как совокупность действий, выполняемых в определенном порядке. Получаемая информация каждый раз приходит из конкретного источника. Сообщения проводятся по каналу к получателю.

В телевидении

Процесс перехода сведений происходит в среде, разделяющей источник и получателя, которая называется каналом движения информации.

Современный человек (не только в нашей стране , но и во всем мире) не мыслит свою жизнь без такого изобретения, как телевидение. Ведущей функцией новостных программ в телевизоре является превращение фактического материала в информацию о событиях и предоставление ее получателю через канал связи.

В информатике

Информатика — это научное направление, предметом которого являются информационные процессы. В рамках представленной ориентации изучаются и изобретаются новые методы и способы работы со сведениями. В информатике информация часто понимается как сообщения, используемые человеком или техническим устройством.

Обработка сведений осуществляется вручную достаточно медленно, в то время как люди допускают ошибки, устают. Без сомнения, для человека актуальны технические методы и приемы сбора, способы проведения, сохранения и обработки информации, технологии, которые необходимо не только изобретать, но и совершенствовать.

Как человек перерабатывает информацию

Необходимой составляющей информационных процессов считается система обработки сведений человеком. Согласно прогрессивным представлениям, этот процесс осуществляется в мозге человека. Количество сообщений, приоритет, длительность и все же достигнутая в итоге полнота извлечения сведений из сигнала зависит от многих факторов.

Согласно существующей модели, сигналы внешней среды, например, средства отражения информации, поступают на датчики, т. е. чувства человека. Люди доводят действия информационного взаимодействия в окружающую среду, достигая собственных целей, стратегий, ожиданий, которые проявляются во всем комплексе предварительных изменений в организме. Они основаны на специфических информационных процессах.

Основные виды

Все действия, выполняемые с информацией — это информационные процессы . Эта переменная экспозиция, встроенная в метод, видит информацию, представленную в любой форме.

Существуют такие основные виды этого процесса:

сбор;
передача;
хранение;
обработка;
представление.

При сборе сообщений выполняется целевое извлечение и проверка информации об объекте, в результате чего происходит его распознавание и оценка. В этом случае необходимо отделить важные сведения от помех. Сбор сведений можно осуществлять либо лично, либо при поддержке технических средств.

Поиск

Еще до появления информационных технологий людям необходимо было организовать хранение определенных сведений. Для удобства они были разделены по определенному признаку, объединены в группы. Были придуманы иерархические представления, а также использовали множество других методов. Можно найти любые определенные сведения по конкретному вопросу с любой целью из разных источников.

Для поиска используются различные базы данных. Например, можно получить информацию онлайн, воспользовавшись интернетом.

Обрабатывание

Обработка — это организованный процесс управления данными. Введение компьютера для обработки сведений повышает эффективность работы, помогает людям в обыденной жизни и зачастую приводит к сокращению числа работников. Процесс обработки данных в современном мире происходит через компьютеры и выполняется под управлением человека.

Представление

В данном случае происходит переустройство сведений (как правило, дальнейшая переработка) в заданную форму, что гарантирует быстрое и четкое ее осознание. Это совершается при поддержке приборов, способных влиять на человека. К ним относятся традиционные приспособления: мониторы, печатающие машины, синтезаторы звука и иные. Сложность данных процессов гарантируется работой автоматической системы, которая применяет компьютерные технологии для определения цели.

Хранение

Сохранение данных — это обеспечение доступа к сведениям во времени и создание для них хранилища. Для этого данные должны быть записаны на материальном носителе. Классические методы сохранения данных — это текст на бумажном носителе , рисунки на бумаге , фото, пленка, аудиозапись и все, что может долго храниться. Еще память компьютера гарантирует сохранение информации в том виде, к котором можно ее извлекать по запросу пользователей в соответствующей период.

База данных представляется более эффективным методом накопления сведений.

Передача

В этом случае данные переходят от источника к месту назначения по похожим либо же разным каналам. При этом важны такие процедуры, как модуляция, кодирование, временами аналоговое и числовое преобразование. Принимающая сторона делает демодуляцию, дешифрование и реконструкцию безграничного сигнала (то есть цифро-аналоговое изменение). Для проведения на дистанции применяются разные каналы, наиболее распространенными из которых считаются электронные. ИТ все больше использует оптический канал (т. е. оптоволоконную связь). Предоставление информации в ней базируется на инфосетях.

Защита

Защита информации жизненно необходима, как в сложных информационных системах с большим количеством участников, так и в более простых. Это необходимо для того, чтобы важные данные не могли несанкционированно использовать. Практически единственным средством защиты информации является шифрование.

Использование

Применение данных — это самый большой процесс. Это обоснованное принятие выводов в различных формах человеческой деятельности в самом широком смысле. Информацией владеют и пользуются все люди без исключения. Каждый человек решает сам, какие сведения ему необходимо получить, и какие данные не должны быть доступными. Информационные ресурсы в современном обществе играют не меньшую, а часто большую роль, чем материальные ресурсы.

Носители информации

Информационный носитель — строго определенная часть той или иной инфосистемы, которая служит для экономии при использовании данных. Базой новейших информационных технологий является компьютер. Можно также говорить о носителе информации, как о внешнем запоминающем устройстве. Эти носители данных можно классифицировать по разным признакам.

Что это

Составление сведений документированных носителей данных идет по пути безграничного отыскивания предметов с максимальной прочностью, самой большой возможностью и минимальным материальным размером. Для этого следует иметь механизм, с поддержкой которого компьютер начнет запоминать. После чего ему потребуются носители, позволяющие пересылать сведения с одного компьютера на другой.

Благодаря новым технологиям и производству, с каждым днем увеличивается потенциал специализированных носителей и средств хранения информации . Все доступные в режиме реального времени носители могут быть разными. Основной инструмент сбора данных — энергонезависимые устройства, используемые для архивирования и хранения информации.

Массивы данных делятся на:

магнитные диски (например, съемный, жесткий диски, дискеты);
оптические диски (например, компакт-диск, карты памяти Memory) или DVD (универсальный цифровой диск);
магнитооптические диски (средства хранения информации, сочетающие свойства оптических и магнитных вариантов);
ленточные носители в различных форматах;
накопители без движущихся частей (например, флэш-карты, памяти, которые имеют ограниченный круг использования и простой вход).

Если необходим срочный доступ к структуре материала, например при выводе или вводе данных, то используют носители с вращающимся диском. Для архивирования, которое будет выполняться время от времени (резервное копирование), напротив, более желательными считают ленты. Они имеют большие размеры памяти в сочетании с низкой ценой.

Информационная емкость, флеш-память (название от англ. flash memory) представляет собой прогрессивный тип полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Флешка может считываться столько раз, сколько необходимо, но сделать запись можно только до 10 тысяч раз.

Методы передачи

Для корректного получения и обмена данными между узлами локальной вычислительной сети используют определенные режимы и инструменты проводки информации.

Методы проведения данных:

Синхронный метод выделяется тем, что данные проводятся блоками. Для синхронизации работы приемника и передающего устройства в начале блока посылают биты синхронизации.
Асинхронный метод выделяется тем, что знак проводится по схеме отдельным участком. Стартовые биты предупредят приемник о начале работы, после чего проводится сам знак. Бит четности используется для определения точности проведения на расстоянии.

Назначение кодировки

Кодирование и отправление сведений — это большое достижение науки. Оно используется в системах самостоятельного задания, для обмена материалом и работает с сохранением данных или их проведением между техническими устройствами. Компоненты объектов представлены субстанциями данных по определенному закону.

Кодирование — это не случайный процесс. Происходит это по выбранному методу, который определяет прием и соотношение между частями регистрируемого информационного объекта и частями данных, полученных в результате регистрации.

Влияние ИТ на развитие общества

На прогрессивную среду учреждений и их управление оказывают большое влияние новаторские информационные изменения. В наше время информативное поле имеет базисное значение для существования всего общества и его развития. Информативный компонент в работе людей со временем выходит на первый план. Ввод новых технологий, формирование многочисленных, национальных и областных инфосетей и концепций раскрывают не только технические, но и экономические возможности с целью соединения информативных ресурсов и обеспечения допуска к ним глобальных пользователей.

Информационные процессы. Обработка, хранение и передача информации

Существуют три вида информационных процессов: хранение, передача, обработка.

Хранение информации:

· Основные свойства хранилищ информации.

С хранением информации связаны следующие понятия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.

Носитель информации – это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Память человека можно назвать оперативной памятью. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри нас.

Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку): дерево, папирус, бумага и т.д. Хранилище информации – это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования (например, архивы документов, библиотеки, картотеки). Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга и др. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т.е. упорядоченность, классификация хранимых документов для удобства работы с ними.

Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т.е. время поиска нужных сведений), наличие защиты информации.

Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными. Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами и банками данных.

Обработка информации:

· Общая схема процесса обработки информации.

· Постановка задачи обработки.

· Типовые задачи обработки информации.

Схема обработки информации:

Исходная информация – исполнитель обработки – итоговая информация.

В процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных, требуется получить некоторые результаты. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, называют исполнителем обработки.

Для успешного выполнения обработки информации исполнителю (человеку или устройству) должен быть известен алгоритм обработки, т.е. последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужного результата.

Различают два типа обработки информации:

1. обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.)

2. обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания (например, перевод текста с одного языка на другой).

Важным видом обработки информации является кодирование – преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, радио, компьютеры). Другой вид обработки информации –структурирование данных – внесение определенного порядка в хранилище информации, классификация, каталогизация данных.

Ещё один вид обработки информации – поиск в некотором хранилище информации нужных данных, удовлетворяющих определенным условиям поиска (запросу). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации.

Передача информации:

· Источник и приемник информации.

· Роль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

· Структура технических систем связи.

· Что такое кодирование и декодирование.

· Понятие шума; приемы защиты от шума.

· Скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Схема передачи информации:

Источник информации – информационный канал – приемник информации.

Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и подорожанию связи.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог – процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров, перекачиваемых за единицу времени. В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие – пропускная способность информационных каналов – тоже может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи. Причины этому также носят физический характер.