Способи передачі інформації

Інформація передається у формі повідомлень від деякого джерела інформації до її приймача за допомогою каналу зв'язку між ними. Джерело посилає повідомлення, яке кодується в сигнал передачі. Цей сигнал посилається по каналу зв'язку. В результаті в приймачі з'являється сигнал, що приймається, який декодується і стає повідомленням, що приймається.

	канал зв'язку
ДЖЕРЕЛО	----------->	ПРИЙМАЧ

Приклади:

1. Повідомлення, що містить інформацію про прогноз погоди, передається приймачу (телеглядачеві) від джерела – фахівця-метеоролога за допомогою каналу зв'язку – телевізійної апаратури, що передає, і телевізора.

2. Жива істота своїми органами чуття (око, вухо, шкіра, мова і т.д.) сприймає інформацію із зовнішнього світу, переробляє її в певну послідовність нервових імпульсів, передає імпульси по нервових волокнах, зберігає в пам'яті у вигляді стану нейронних структур мозку, відтворює у вигляді звукових сигналів, рухів і т.п., використовує в процесі своєї життєдіяльності.

Передача інформації по каналах зв'язку часто супроводжується дією перешкод, що викликають спотворення і втрату інформації.

Кодування інформації.

Для автоматизації роботи з даними, що відносяться до різних типів, важливо уніфікувати їх форму представлення. Для цього, як правило, використовується прийом кодування, тобто представлення даних одного типу через дані іншого типу. Звичайні людські мови можна розглядати як системи кодування ідей та понять для вираження думок за допомогою мовлення. Іншим прикладом загальновживаних систем кодування може бути азбука, як система кодування компонентів мови за допомогою графічних символів. Універсальні засоби кодування успішно втілюються в різноманітних галузях техніки, науки та культури - математичні вирази, телеграфна азбука, морська азбука, азбука для сліпих тощо. Своя система кодування існує й в інформатиці, і називається вона двійковим кодом. Слід зауважити, що вся інформація, що зберігається та обробляється засобами обчислювальної техніки, незалежно від її типу (числа, текст, графіка, звук, відео), представлена у двійковому коді.

Яка кількість інформації міститься, наприклад, в тексті романа "Війна і мир", у фресках Рафаеля або в генетичному коді людини? Відповіді на ці питання наука не дає і, ймовірно, дасть не скоро. А чи можливо об'єктивно зміряти кількість інформації?

 

Найважливішим результатом теорії інформації є наступний висновок:

одиницю інформації прийнято один біт (англ. bit – binary digit – двійкова цифра).

Біт в теорії інформації – кількість інформації, необхідна для розрізнення двох рівноімовірних повідомлень (типу "орел"–"решка", "чет"–"нечет" і т.п.). У обчислювальній техніці бітом називають найменшу "порцію" пам'яті комп'ютера, необхідну для зберігання одного з двох знаків "0" і "1", використовуваних для внутрішньомашинного представлення даних і команд.

Біт – дуже дрібна одиниця вимірювання. На практиці частіше застосовується крупніша одиниця – байт, рівна восьми бітам. Саме вісім бітів потрібно для того, щоб закодувати будь-який з 256 символів алфавіту клавіатури комп'ютера (256=2⁸).

Широко використовуються також ще крупніші похідні одиниці інформації:

· 1 Кілобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт

· 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт

· 1 Гігабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

· 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт

· 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.

Саме в таких одиницях вимірюється ємність даних в інформатиці.

Системи числення.

 

Сукупність прийомів та правил найменування й позначення чисел називається системою числення. Звичайною для нас і загальноприйнятою є позиційна десяткова система числення. Як умовні знаки для запису чисел вживаються цифри.

Система числення, в якій значення кожної цифри в довільному

 

місці

 

послідовності цифр, яка означає запис числа, не змінюється, називається непозиційною. Система числення, в якій значення кожної цифри залежить від місця в послідовності цифр у записі числа, називається позиційною.

Щоб визначити число, недостатньо знати тип і алфавіт системи

 

числення. Для цього необхідно ще додати правила, які дають змогу за значеннями цифр встановити значення числа.

Найпростішим способом запису натурального числа є зображення

 

його за допомогою відповідної кількості паличок або рисочок. Таким способом можна користуватися для невеликих чисел.

Наступним кроком було винайдення спеціальних символів (цифр). У непозиційній системі кожен знак у запису незалежно від місця означає одне й те саме число. Добре відомим прикладом непозиційної системи числення є римська система, в якій роль цифр відіграють букви алфавіту: І - один, V - п'ять, Х - десять, С - сто, Z - п'ятдесят, D - п'ятсот, М - тисяча. Наприклад, 324 = СССХХІV. У непозиційній системі числення незручно й складно виконувати арифметичні операції.

 

Позиційна система числення.

 

Загальноприйнятою в сучасному світі є десяткова позиційна система числення, яка з Індії через арабські країни прийшла в Європу. Основою цієї системи є число десять. Основою системи числення називається число, яке означає, у скільки разів одиниця наступного розрядку більше за одиницю попереднього.

Загальновживана форма запису числа є насправді не що інше, як

 

скорочена форма запису розкладу за степенями основи системи числення, наприклад

130678=1*105+3*104+0*103+6*102+7*101+8

 

Тут 10 є основою системи числення, а показник степеня - це номер позиції цифри в записі числа (нумерація ведеться зліва на право, починаючи з нуля). Арифметичні операції у цій системі виконують за правилами, запропонованими ще в середньовіччі. Наприклад, додаючи два багатозначних числа, застосовуємо правило додавання стовпчиком. При цьому все зводиться до додавання однозначних чисел, для яких необхідним є знання таблиці додавання.

Проблема вибору системи числення для подання чисел у пам'яті

 

комп'ютера має велике практичне значення. В разі її вибору звичайно враховуються такі вимоги, як надійність подання чисел при використанні фізичних елементів, економічність (використання таких систем числення, в яких кількість елементів для подання чисел із деякого діапазону була б мінімальною). Для зображення цілих чисел від 1 до 999 у десятковій системі достатньо трьох розрядів, тобто трьох елементів. Оскільки кожен елемент може перебувати в десятьох станах, то загальна кількість станів - 30, у двійковій системі числення 99910=1111100, необхідна кількість станів - 20 (індекс знизу зображення числа - основа системи числення). У такому розумінні є ще більш економічна позиційна система числення -

трійкова. Так, для запису цілих чисел від 1 до у десятковій системі числення потрібно 90 станів, у двійковій -60, у трійковій - 57. Але трійкова система числення не дістала поширення внаслідок труднощів фізичної реалізації.

Тому найпоширенішою для подання чисел у пам'яті комп'ютера є

 

двійкова система числення. Для зображення чисел у цій системі необхідно дві цифри: 0 і 1, тобто достатньо двох стійких станів фізичних елементів. Ця система є близькою до оптимальної за економічністю, і крім того, таблички додавання й множення в цій системі елементарні.

Оскільки 23=8, а 24=16, то кожних три двійкових розряди

 

зображення числа утворюють один вісімковий, а кожних чотири двійкових розряди - один шістнадцятковий. Тому для скорочення запису адрес та вмісту оперативної пам'яті комп'ютера використовують шістнадцяткову й вісімкову системи числення.

В процесі налагодження програм та в деяких інших ситуаціях у

програмуванні актуальною є проблема переведення чисел з однієї позиційної системи числення в іншу. Якщо основа нової системи числення дорівнює деякому степеню старої системи числення, то алгоритм переводу дуже простий: потрібно згрупувати справа наліво розряди в кількості, що дорівнює показнику степеня і замінити цю групу розрядів відповідним символом нової системи числення. Цим алгоритмом зручно користуватися коли потрібно перевести число з двійкової системи числення у вісімкову або шістнадцяткову. Наприклад, 101102=10 110=268, 10111002=101 1100=5C8

у двійковому відбувається за зворотнім правилом: один символ

старої системи числення заміняється групою розрядів нової системи числення, в кількості рівній показнику степеня нової системи числення.

Наприклад, 4728=100 111 010=1001110102, B516=1011

0101=101101012

Як бачимо, якщо основа однієї системи числення дорівнює деякому степеню іншої, то перевід тривіальний. У протилежному випадкові користуються правилами переведення числа з однієї позиційної системи числення в іншу (найчастіше для переведення із двійкової, вісімкової та шістнадцяткової систем числення у десяткову, і навпаки).

Алгоритми переведення чисел з однієї позиційної системи

числення в іншу.

Для переведення чисел із системи числення з основою p в систему числення з основою q, використовуючи арифметику нової системи числення з основою q, потрібно записати коефіцієнти розкладу, основи степенів і показники степенів у системі з основою q і виконати всі дії в цій самій системі. Очевидно, що це правило зручне при переведенні до десяткової системи числення.

Наприклад:

з шістнадцяткової в десяткову:

3 2 1 0

92C816=9*1016 +2*1016 +C*1016 +8*1016 =

3 2 1 0

9*1610 +2*1610 +12*1610 +8*1610 =37576