Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1.Понятие информации. Свойства информации: Информация-это особый вид ресурса, «ресурс» толкуется как, запас неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких либо других хар-ик предмета. Информационные ресурсы неистощимы и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления чем материальные ресурсы. Св-ва информации: 1.Запоминаемость.2.Передаваемость.3.Воспроизводимость.4.Преобразуемость.5.Стираемость.Запоминаемость-запоминаемую информацию называют макроскопической, имея введу пространственные масштабы и время запоминания. Передаваемость- способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть заполнена другой макроскопической системой и при этом остаётся тождественной самой себе. Воспроизводимость тесно связанно с передаваемостью. Воспроизводимость характерезует неиссекаемость и неистощимость инфор. и то что при копировании инфор. остаётся тождественной самой себе. Преобразуемость- фундаментальное св-во означает, что инфор. может менять способ и форму своего существования. Стираемость- св-во не является независимым, оно связано с таким преоброзованием при котором кол-во уменьшается и становится равным нулю.Сигнал-это изменяющийся во времени физ.процесс(дискретный и аналоговый). Данные-сигналы зарегестрированные на материнском носителями. Чтобы получить информацию, имя, данные необходимо им приминить методы которые преобразуют данные понятия воспринимаемые человеческим сознанием.
2. Непрерывная и дискретная информация. Теорема Котельникова: Дискретная(цифровая)- характеризуется последовательными точными значениями некоторой величины. Непрерывная(аналоговая)- характеризуется непрерывным процессом изменения некоторой величины. Формула-Т=(период между измерением значений непрерывной велчины)=1/частоту дискретизации.
Чем выше частота дискретизации, тем точнее происходит перевод непрерывной инфор. Но с ростом частоты дискретизации растёт значение дискретных данных и следовательно сложность их обработки передачи и хранения, эту частоту разумно увеличивать только до предела определяемого теоремой о выборках называемой «теоремой Котельникова». Любая непрерывная величина описывается множеством наложенных друг на друга волновых процессах, называемые гармоники. Теорема Котельникова утверждает, что для точной дискретизации её частота должна быть не менее чем в два раза высшей наибольшей частоты гармоники входящей в дискретизируемую величину.
При преобразовании дискретной инфор. в непрерывную, определяющей является скорость преобразования – чем она выше с тем более высокочастотными гармониками получится непрерывная величина, но чем больше частоты встречаются в этой величине тем сложнее с ней работать. Скорость передачи инфор. в кол-ве измеряется в переданных за 1 сек.
3. Подходы к измерению информации: Различные подходы к измерению количества информации в сообщении определяются различием подходов к определению самого понятия «информация».
Чтобы измерить что-либо, необходимо ввести единицу измерения. Минимальная единица измерения информации — бит. Смысл данной единицы также различен в рамках разных подходов к измерению информации. Выделяют три подхода.
1. Неизмеримость информации в быту Если в сообщении содержалось для вас что-то новое, то оно информативно. Но для другого человека в этом же сообщении нет ничего нового, для него оно не информативно. Это происходит оттого, что до получения данного сообщения знания каждого из нас были различны. Фактор субъективного восприятия сообщения делает невозможным количественную оценку информации в сообщении, т. е. если рассматривать количество полученной информации с точки зрения новизны для получателя, то измерить её невозможно.
2. Вероятностный, или содержательный подход Попытаться объяснить данный подход можно, допустив, что для каждого человека можно условно выделить (например, в виде окружности) область его знания. Всё, что будет находиться за пределами окружности, можно назвать информационной неопределенностью. Постепенно, в процессе обучения или иной деятельности происходит переход от незнания к знанию, т. е. неопределенность уменьшается. Именно такой подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет ее количественно оценить (измерить).
Сообщение, уменьшающее неопределенность знания в 2 раза, несет один бит информации.
Например: при подбрасывании монеты может выпасть либо «орел», либо «решка». Это два возможных события. Они равновероятны. Сообщение о том, что произошло одно из двух равновероятных событий (например, выпала «решка»), уменьшает неопределенность нашего знания (перед броском монеты) в два раза.
Математики рассматривают идеальный вариант, что возможные события равновероятны. Если даже события неравновероятны, то возможен подсчет вероятности выпадения каждого события.
Под неопределенностью знания здесь понимают количество возможных событий, их может быть больше, чем два.
Например, количество оценок, которые может получить студент на экзамене, равно четырем. Сколько информации содержится в сообщении о том, что он получил «4»? Рассуждая, с опорой на приведенное выше определение, можем сказать, что если сообщение об одном из двух возможных событий несет 1 бит информации, то выбор одного из четырех возможных событий несет 2 бита информации. Можно прийти к такому выводу, пользуясь методом половинного деления. Сколько вопросов необходимо задать, чтобы выяснить необходимое, столько битов и содержит сообщение. Вопросы должны быть сформулированы так, чтобы на них можно было ответить «да» или «нет», тогда каждый из них будет уменьшать количество возможных событий в 2 раза
4.Количество информации по Шеннону, по Колмогорову: Согласно Шеннону- инфор. – это снятое неопределённость. Согласно Шеннону информативность сообщения характеризуется содержащийся в нём полезной инфор., т.е. той частью сообщения которая снимает полностью или уменьшает существовавшую до её получения неопределённости какой либо ситуации. Согласно Колмогорову- кол-во инфор. содержащийся в последовательности определяется минимально возможным кол-ом двоичных знаков необходимых для кодирования этой последовательности. На практике используется 1 байт=8 бит. 1 байт инфор. можно передать с помощью одного символа кодировки ASCII. 1кб=2^10байт=1024. 1мб=2^20 байт=1024кб 1гб=2^30 байт=1024мб. 1тб=2^40 байт=1024гб. Информационным объёмом сообщения называется кол-во двоичных символов, которое используется для кодирования этого сообщения.
5.Формула Хартли. Закон аддитивности информации: Формула Хартли определяет количество информации, содержащееся в сообщении длины n. Количество возможных вариантов разных сообщений: где N — возможное количество различных сообщений, шт; m — количество букв в алфавите, шт; n — количество букв в сообщении, шт. Пример: Алфавит состоит из двух букв «B» и «X», длина сообщения 3 буквы — таким образом, m=2, n=3. При выбранных нами алфавите и длине сообщения можно составить . Закон аддитивности информации: кол-во инфор. Н(х1, х2) необходимое для установления пары х1, х2 равно сумме количеств инфор. Н(х1, х2) необходимых для установления элементов х1и х2. Закон аддетивности справедлив и при алфавитном подходе к измерению инфор. Для записи сообщения вводится свой алфавит, кол-во символов в алфавите обозначается N-мощность алфавита. Кол-во инфор. в одном символе называется его информационным весом и по формуле Хардли-log2N, Р=2.
6.Формула Шеннона для алфавита из двух символов, для алфавита из N символов. Связь с формулой Хартли: Формула Шеннона для 2-х символьного алфавита - H=P1 log2(1/P1)+P2 log2(1/P2). –Хартли I=Log2(N)
При увеличении размерности выборки доля "заслуживающих внимания" событий неограниченно уменьшается и мера Шеннона асимптотически переходит в меру Хартли. Поэтому можно считать, что при больших нормально распределенных выборках мера Хартли является оправданным упрощением меры Шеннона.
7.Представление информации в ПК: Каждый регистр арифметического устройства Пк, каждая ячейка представляет собой физ. систему состоящую из некоторого числа однородных элементов, обладающих двумя устойчивыми состояниями, одно соответствует «0», а другое «1». Каждый такой элемент служит для записи одного из разрядов двоичного числа, поэтому каждый элемент ячейки называют разрядом. Пк может хранить и обрабатывать только дискретную инфор. Любой вид инфор. подлежащий комп. обработке должен быть закодирован с помощью конечной последовательности целых чисел, которые затем перевод. во 2-ой код. Задачей перевода инфор. естественного происхождения в комп. называется дискретизацией или по другому квантованием.
8.Представление целых чисел в ПК: Любое целое число можно рассматривать как вещественное, но с нулевой дробной частью. Но для эффективного использования памяти, целые числа представляются несколькими способами, отличающимися кол-вом разрядов и наличием или отсутствием знакового разряда. При беззнаковом представлении все разряды ячейки отводятся под само число. При представлении со знаками, самый старший(левый) разряд отводится под знак числа, остальные разряды под числом. В ячейках одного итого же размера можно представить большой диапазон целых «+» чисел в беззнаковом представлении чем чисел со знаком. Поэтому если заранее известно, что величина «+» то её выгодно рассматривать как беззнаковый. Целые числа в ПК хранятся в формате с фиксированной запятой.
9.Представление целых положительных чисел в ПК: Для получения комп. представления беззнакового целого числа в k-разрядной ячейке памяти достаточно перевести его в 2-ую с.с. и дополнить полученный результат с лева до k-разряда. Максимально представимому числу соответствует «1» во всех разрядах ячейки. Для k-разрядного представления оно будет равно 2^k-1. Минимальное число представляется нулями во всех разрядах ячейки и оно всегда равно «0». При знаковом представлении целых чисел возникают такие понятия как прямой, обратный, дополнительный код. Представление числа в привычной для человека для человека в форме «знак-величина», при которой старший разряд отводится под знак, а остальные k-1 разрядов, под цифры, называется прямым кодом. Положительные целые числа представляются с помощью прямого кода, а прямой код отрицательного числа отличается содержимым знакового разряда.
10.Представление целых отрицательных чисел в ПК: Целые числа со знаком представимые в k-разрядах принадлежат диапазону. Однако в k-разрядной комп. арифметике, эти отрезки можно замкнуть в кольца и перечислять числа соответствующего представления по кругу. Результатом прибавления единицы в арифметике с фиксированным кол-вом разряда является следующая.
11.Алгоритм получения ДК отрицательного числа: Дополнительный код положительного числа равен прямому коду этого числа. Дополнительный код отрицательного числа m равен 2k-|m|, где k — количество разрядов в ячейке.
Для получения дополнительного k-разрядного кода отрицательного числа необходимо
1.модуль отрицательного числа представить прямым кодом в k двоичных разрядах;
2.значение всех бит инвертировать: все нули заменить на единицы, а единицы на нули(таким образом, получается k-разрядный обратный код исходного числа);
3.к полученному обратному коду прибавить единицу.
12.Алгоритм восстановления модуля исходного отрицательного числа по его ДК: Востановить модуль исходного 10-го(отрицательного) по его ДК можно:
1)Вычесть единицу из дк инвентировать полученное представление и перевести в 10СС
2)Построить ДК для имеющегося ДК искомого число и предоставить результаты
10010111
+
1
10010110
01101001=-105 ДК
13. Представление вещественных чисел в ПК: Для представления вещественных чисел в памяти компьютера часть разрядов отводится для записи порядка числа, а остальные – для записи мантиссы (см. разделНормализованная запись числа). Если это число со знаком, то старший бит отводится для знака. Но в этом формате есть один подводный камень – знак может иметь не только число, но и порядок числа также может иметь знак (то есть степень дроби может быть как положительной, так и отрицательной). Чтобы не хранить знак порядка, был придуман смещённый порядок.
Если для задания порядка выделено k разрядов, то к истинному значению порядка прибавляют смещение, таким образом, смещённый порядок определяется по формуле:
СП = ИП + 2k-1 – 1
где СП – смещённый порядок, ИП – истинный порядок, k – количество разрядов, выделенных для порядка
Например, истинный порядок, лежащий в диапазоне –127…+128 представляется смещённым порядком, значения которого меняются в диапазоне 0…255.
То есть при ИП = -127:
СП = -127 + 28-1 - 1 = -127 + 128 - 1 = 0
При ИП = 128:
СП = 128 = 128 + 28-1 – 1 = 128 + 128 - 1 = 255
Для представления числа в диапазоне 0…255 требуется 1 байт (8 разрядов), то есть k = 8.
Алгоритм представления вещественного числа в памяти компьютера
1)Перевести число из Р-ичной системы в двоичную
2)Представить двоичное число в нормализованной экспоненциальной форме
3)Рассчитать смещённый порядок числа
4)Разместить знак, порядок и мантиссу в соответствующие разряды
14.Представление вещественных чисел в формате с плавающей запятой: Вещественные числа хранятся и обрабатываются в компьютере в формате с плавающей запятой. В этом случае положение запятой в записи числа может изменяться.
Формат чисел с плавающей запятой базируется на экспоненциальной форме записи, в которой может быть представлено любое число. Так число А может быть представлено в виде:
|
A = (+,-)N pn |
2.3 |
где N - мантисса числа;
p - основание системы счисления;
n - порядок числа.
Для единообразия представления чисел с плавающей запятой используется нормализованная форма, при которой мантисса отвечает условию:
1/p |m| < 1.
Представить длинну отрезка l=478^10 в экспотенциальной форме записи
1)478*10^-1 см=478 мм
2)4,78*10^1см=4,78дм
3)47,8*10^0см=47,8см
4)0,478*10^2см=0,478м
A=(+,-)mxp^q
1)0=0,0*10^0
2)3,1415926=0,31415926*10^1
3)1000*0,1*10^4
4)0,123456786=0,123456786*10^0
5)0,00000107_8=0,107_8*8^-4
6)1000,0001_2=0,10000001_2*2^4
7)AB,CDEF_16=0,ABCDEF*16^2
15.Выполнение арифметических операций над вещественными числами: При сложение и вычитании чисел сначала производиться подготовительная операция выравнивания порядков. Сдвигается со своей ячейки впераво по колиичесву разрядов разности порядков данных чисел. После одноименные разряды мантисс анализируеться расположенными в одноиминых разрядов обоих ячеек. A=(t 0,max2^ga,b=to,mbx2); c=(0,ma(-,+)0,mg*29b-9a) 10^2 0,23619 10^2 0,00071824
10^2 0,23690824
0,23691x10^2
16. Особенности реализации вещественной компьютерной арифметики: Часто конечные 10-ые дроби оказываються бесконечными переодическими дробями. Тоесть мантиса будет бесконечна и число не можеть быть предоставлять точно. При записи её в ячейку пк число не усиливаеться, а округляеться. Если под мантиссу отведенно N разрядов и (N+1)-я запоминающая фифра двоичной нормализованной мантиссы=0, то цифры начинались с N(n+1)-й отбрасываются, если (n+1)-я цифра, то к целому числу сос-му из N значений цифр мантиссы +1. Это будет выглядеть так: a=0,1010; a=0,0(0011)=0,11(0011)x2^3; n=10,12,13;n=10-m=1100110011;n=12-m=110011001100+1=110011001101
17. Представление текстовой информации в ПК: т.к текст изночально дискретен все символы координируються числами и текст представляеться в виде наборов чисел-кодов смволов кго сос-х. Информационным объектом блока цифр называеться кол-во бит, байт или производных путем заранее оговоренного способа 2-го кодирования. Основной для компонентной стандартивной кодирования послужил ASCII(American Standard Code for caution Interchange).7 битовая используеться 2^7=128-это общее кол-во символов.Под каждым символолм в памяти отводиться 1 байт, но старший бит не используеться.Позже возникла необходимость клжирование английских букв и стали разробатываться новое ASCII. 1-ое использовалось для кодирования букв для национального алфавита.
18. Представление графической информации : Существуют два подхода к решению проблемы представления изображения на компьютере: растровый и векторный. Суть обоих подходов состоит в разбиении изображения на части, которые легко описать.
Растровый подход - предполагает разбиение изображения на маленькие одноцветные элементы – пиксели, которые, сливаясь, дают общую картину. В таком случае графическое изображение представляет собой перечисление в определенном порядке цветов этих элементов.
Векторный подход - разбивает всякое изображение на геометрические элементы: отрезки прямой, эллиптические дуги, фрагменты прямоугольников, окружностей, области однородной закраски и пр. При таком подходе графическое изображение – это математическое описание перечисленных элементов в системе координат, связанной с экраном дисплея. Векторное представление более всего подходит для чертежей, схем, штриховых рисунков
Растровый подход применим всегда, независимо от характера изображения. В силу дискретной (пиксельной) структуры экрана монитора, в видеопамяти любое изображение представляется в растровом виде. На современных ПК используются только растровые дисплеи, работающие по принципу построчной развертки изображения. Физический принцип получения разнообразных цветов на экране дисплея заключается в смешивании трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Например, в 8-цветной палитре используется трёхбитовый код и каждый бит такого кода обозначает наличие (1) или отсутствие (0) соответствующего базового цвета. Биты в таком коде распределены по принципу «КЗС» (красный-зелёный-синий).
При векторном подходе изображение рассматривается как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами. Графическая информация – это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок. Векторный формат изображения создается в результате использования графических редакторов векторного типа, например CorelDraw. Получаемая таким образом информация сохраняется в графических файлах векторного типа.
19. Пространственная дискретизация изображения : Пространственная дискретизация - замена изображения, тон которого произвольно изменяется в координатах X и Y, изображением, составленным из отдельных участков - зон, в пределах которых этот параметр усреднен. В общем случае, как уже указывалось, частота дискретизации должна минимум в два раза превышать частоту гармонической составляющей исходного изображения, подлежащей воспроизведению на копии. Пространственная дискретизация сопутствует и растрированию - представлению изображения в виде совокупности запечатанных и пробельных элементов, относительная площадь которых определяется тоном или цветом соответствующих участков оригинала. При этом, как уже указывалось, частота первой дискретизации, связанной с электрооптическим анализом и аналого-цифровым преобразованием, принимается, как правило, в два раза превышающей линиатуру полиграфического растра, а точнее, частоту растровой функции, внутри периода которой формируется то или иное количество растровых точек и пробелов. Если это условие соблюдается, то при воспроизведении системы периодических штрихов произвольной пространственной фазы размеры соседних точек будут хоть сколько-нибудь отличаться друг от друга во всех случаях кроме одного: когда сами штрихи сдвинуты ровно на половину периода относительно элемента разложения 1 и растровой ячейки.
20. Квантование цвета: Квантованием называют процедуру преобразования непрерывного диапазона всех возможных входных значений измеряемой величины в дискретный набор выходных значений. Дискретизация и квантование всегда приводят к потере некоторой доли информации.
Квантование (кодирование) цвета базируется на математическом описании цвета, которое опирается на тот факт, что цвета можно измерять и сравнивать.
* Цветовые модели
Цвета можно рассматривать как точки или векторы в трехмерном цветовом пространстве.
Каждая цветовая модель задает в нем некоторую систему координат, в которой основные цвета модели играют роль базисных векторов.
В компьютерной технике чаще всего используются следующие цветовые модели:
- RGB (Red-Green-Blue, красный – зеленый – синий)
- CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-blacK, голубой – пурпурный - желтый – черный)
- HSB (Hue – Saturation – Brightness, цветовой тон – насыщенность – яркость)
21. Цветовая модель RGB
Цветовая модель RGB описывает излучаемые цвета и основана на трех базовых цветах Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий). Остальные цвета спектра образуются путем смешивания основных цветов, изменяя их яркость. При смешивании излучаемых цветов, например, световых лучей, результирующий цвет получается всегда светлее, поэтому такую модель называют аддитивной. Совмещение трех основных цветов одинаковой интенсивности дает серый цвет. При увеличении яркости серый цвет стремится к белому. Эта цветовая модель используется при формировании изображения на экране монитора. Например, в 8-цветной палитре используется трёхбитовый код и каждый бит такого кода обозначает наличие (1) или отсутствие (0) соответствующего базового цвета
Голубой = зеленый + синий
Пурпурный = красный + синий
Желтый = красный + зеленый
22. Представление звуковой информации
В отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации.
Можно выделить два основных корпоративных направления.
1.Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом.
2.Метод таблично волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментах.
Развитие аппаратной базы современных компьютеров параллельно с развитием программного обеспечения позволяет сегодня записывать и воспроизводить на компьютерах музыку и человеческую речь.
Существуют два способа звукозаписи:
цифровая запись, когда реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду; Для того чтобы воспользоваться указанным способом в компьютере должна быть звуковая карта (плата).
MIDI-запись, которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом записи игры на фортепиано.
все они так или иначе преобразуются в числовую форму и кодируются набором нулей и единиц.
23. Понятие звукозаписи
Звукоза́пись — процесс сохранения колебаний в диапазоне 20—20 000 Гц на каком-либо носителе с помощью специальных приборов. Сохранённая в результате этого процесса на каком-либо носителе звуковая запись называется фонограммой.
Существуют два способа звукозаписи:
цифровая запись, когда реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду;
MIDI-запись, которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом записи игры на фортепиано.
Как вывод:?Достаточно широко звукозапись используется и в оперативно-розыскной работе и особенно при записи прослушиваемых телефонных и иных переговоров. Соответственно этот вид формирующегося раздела криминалистической техники условно делится на следственную и оперативно-розыскную запись.
24. Импульсно-кодовая модуляция - используется для оцифровки аналоговых сигналов. Практически все виды аналоговых данных допускают применение ИКМ.
Модуляция..
Чтобы получить на входе канала связи (передающий конец) ИКМ-сигнал из аналогового, мгновенное значение аналогового сигнала измеряется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) через равные промежутки времени. Количество оцифрованных значений в секунду (или скорость оцифровки, частота дискретизации) должно быть не ниже 2-кратной максимальной частоты в спектре аналогового сигнала (по теореме Котельникова). Мгновенное измеренное значение аналогового сигнала округляется до ближайшего уровня из множества заранее определённых значений. Этот процесс называется квантованием.
Разновидности..
1.Дифференциальная (или дельта) импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ, DPCM) — кодирует сигнал в виде разности между текущим и предыдущим значением. Для звуковых данных такой тип модуляции уменьшает требуемое количество бит на отсчёт примерно на 25 %.
2.Адаптивная ДИКМ (АДИКМ, ADPCM) — разновидность ДИКМ, в которой изменяется величина шага квантования, что позволяет ещё больше уменьшить требования к полосе пропускания при заданном соотношении сигнала и шума.
Применение..
1.Основной цифровой канал — цифровой поток со скоростью 64 Кбит/с, полученный путем применения ИКМ к человеческому голосу в электронном виде, используется в цифровой телефонии и IP-телефонии.
2.Цифровая звукозапись — метод сохранения звука для хранения на цифровых устройствах и соответствующих носителях
3.Популярные форматы файлов для хранения звука (музыки, голоса и т. п.): WAV, MP3, WMA, OGG, FLAC, APE