Реферат Курсовая Конспект
Кибернетика. Основные особенности как самостоятельной научной области - Лекция, раздел Информатика, Кибер...
|
Примечание
Если бы информация не обладала этим свойством, то, например, преподаватель, читая лекцию студентам, терял бы информацию и становился неучем.
Информация не материальна, но информация является свойством материи и не может существовать без своего материального носителя — средства хранения или переноса информации в пространстве и во времени. Носителем информации может быть как непосредственно наблюдаемый физический объект, так и энергетический субстрат. В последнем случае информация представлена в виде сигналов: световых, звуковых, электрических и т.п. При отображении на носителе информация кодируется, ей ставятся в соответствие форма, цвет, структура и другие параметры элементов носителя. От выбора носителя и способа кодирования информации при выполнении конкретных информационных процедур во многом зависит эффективность функционирования системы управления. В системе управления информация, как правило, неоднократно изменяет не только свой код, но и тип носителя. Весьма распространенным способом кодирования информации является ее представление в виде последовательности символов определенного алфавита.
Экономическая информация
Одной из важнейших разновидностей информации является информация экономическая; ее отличительная черта — связь с процессами управления коллективами людей, организацией. Экономическая информация сопровождает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и услуг, значительная часть ее связана с общественным производством. Экономическая информация — совокупность сведений, возникающих в процессе производственно-хозяйственной, коммерческой и финансовой деятельности и используемых для осуществления функций организационно-экономического управления этой деятельностью. Для экономической информации характерны:
· большой объем;
· многократное повторение циклов получения и обработки;
· временной регламент процедур обработки информации;
· значительный удельный вес телекоммуникационных процедур и логических операций преобразования информации;
· сравнительно несложные расчеты для большинства видов информации.
Совокупность экономической информации любой сложности структурно можно свести к определенному набору минимальных семантических единиц — экономических показателей (ЭП), совокупности логически связанных реквизитов, которые в общем случае могут характеризоваться наименованиями и значениями. Реквизит — логически неделимый элемент показателя, соотносимый с определенным свойством отображаемого информацией объекта или процесса. Реквизит нельзя разделить на более мелкие информационные единицы (буквы, цифры) без потери смысла. Каждый ЭП состоит из одного реквизита-основания и одного или нескольких реквизитов-признаков. Реквизит-основание характеризует чаще всего количественную сторону объекта или процесса и определяет значение показателя; реквизиты-признаки характеризуют качественную сторону и определяют наименование показателя (идентифицируют показатель).
Меры информации. Синтаксическая мера.
Примечание
Сообщение, представленное в двоичной системе как 10111011, имеет объем данных Vд=8 бит; Сообщение 275903, представленное в десятичной системе имеет объем данных Vд=6 дит. Объем данных в сообщении не зависит от свойств получателя. Для всех получателей он имеет одинаковую величину.
В современных компьютерах наряду с минимальной единицей данных — битом, широко используется укрупненная единица измерения байт, равная 8 бит.
Для определения количества информации Клод Шеннон использовал понятие информационной неопределенности состояния (информационной энтропии) системы. Действительно, получение информации связано с изменением степени неосведомленности получателя о состоянии системы. До получения информации получатель мог иметь некоторые предварительные (априорные) сведения о системе a; мера неосведомленности о системе — Н(a) и является для него мерой неопределенности состояния системы. После получения некоторого сообщения b получатель приобрел дополнительную информацию Ib(a), уменьшившую его априорную неосведомленность так, что апостериорная (после получения сообщения b) неопределенность состояния системы стала Н(a/b). Тогда, количество информации Ib(a) о системе a, полученное в сообщении b, будет определено как: Ib(a) = Н(a) – Н(a/b).
Количество информации измеряется через изменение (уменьшение) неопределенности состояния системы. Если конечная неопределенность Н(a/b) обратится в нуль, то первоначальное неполное знание заменится полным знанием и количество информации станет равно: Ib(a) = Н(a). Иными словами, энтропия системы Н(a) может рассматриваться как мера недостающей информации. Энтропия системы Н(a), имеющей N возможных состояний, согласно формуле Шеннона равна:
где Pi — вероятность того, что система находится в i-м состоянии.
Для случая, когда все состояния системы равновероятны, то есть
Pi =1/N, энтропия системы:
Рассмотрим пример. По каналу связи передается n-разрядное сообщение, использующее m различных символов. Количество всевозможных кодовых комбинаций будет N = mn. При равновероятном появлении любой кодовой комбинации количество информации в правильном сообщении — формула Хартли:
Если в качестве основания логарифма принять m, то I=n. В данном случае количество информации (при условии полного априорного незнания получателем содержания сообщения) будет равно объему данных I=Vд.
Наиболее часто используются двоичные и десятичные логарифмы. Единицами измерения в этих случаях будут соответственно бит и дит.
Для неравновероятных состояний системы всегда:
I <Vд,
Примечание
Меру Шеннона нельзя считать чисто синтаксической мерой, поскольку эта мера зависит от свойств получателя (от вероятностей Pi, значения которых у разных получателей могут быть различными). Более правильно считать меру Шеннона полусемантической мерой количества информации.
Степень информативности сообщения Y определяется отношением количества информации к объему данных, то есть Y = I/Vд, причем 0<Y<1 (Y характеризует лаконичность сообщения). С увеличением Y уменьшаются объемы работы по преобразованию информации (данных) в системе. Для повышения информативности сообщений разрабатываются специальные методы оптимального кодирования информации.
Принципы организации ЭВМ по Дж. фон Нейману, структура фон-неймановской ЭВМ.
Перевод чисел из любой системы счисления в десятичную систему счисления.
Перевод чисел из двоичной системы счисления в десятичную систему счисления.
Шестнадцатеричная система счисления
При программировании используется шестнадцатеричная система счисления, перевод чисел из которой в двоичную систему счисления весьма прост — он выполняется поразрядно (аналогично переводу из двоично-десятичной системы). Для изображения цифр, больших 9, в шестнадцатеричной системе счисления применяются буквы А = 10, В = 11, С = 12, D = 13, E = 14, F = 15. Например, шестнадцатеричное число F17B в двоичной системе выглядит так: 1111000101111011.
Коды ASCII и Unicode. Назначение и характеристика.
Аксиомы и основные законы алгебры логики. Понятие о логической функции.
Инверсия. Таблица истинности, условное графическое обозначение логического элемента.
Конъюнкция. Таблица истинности, условное графическое обозначение логического элемента.
Дизъюнкция. Таблица истинности, условное графическое обозначение логического элемента.
Логические операции, выполняемые в компьютере
В перечень машинных команд, которые используются при программировании, обязательно входят и некоторые логические операции. Чаще всего это операции OR (ИЛИ), AND (И), NOT (НЕ) и XOR (сложение по модулю 2, иначе: исключающее ИЛИ).
NOT (НЕ) — операция отрицания
Команда устанавливает обратное значение битов в числе (операция инверсии). Таблица истинности операции «NOT».
A | ||
NOT A | ||
RS-триггер. Таблица истинности, условное графическое обозначение логического элемента.
Среди многих элементарных схем в компьютере наибольшее распространение получила схема триггера – статического запоминающего и логического элемента. На триггерах строятся системы статической памяти, регистры, счетчики, делители частоты и еще множество других компьютерных схем. Триггер – элемент, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний, условно именуемых состояниями «0» и «1». Триггер имеет также два выхода: выход «0» (иногда именуемый -выходом), выход «1» (именуемый иногда q-выходом). Если триггер находится в состоянии «0», то у него на выходе q «высокое» напряжение (порядка нескольких вольт или даже меньше), на выходе низкое (обычно нулевое) напряжение, если триггер находится в состоянии «0», то напряжения распределены наоборот.
Триггера могут иметь раздельные входы: R (Reset) — вход установки «0», S (Set) — вход установки «1». Каждый вход устанавливает триггер в соответствующее состояние, такие триггеры часто называют R-S триггерами.
Триггеры могут иметь счетный вход T (toggle, релаксатор), очередной импульс «1» на счетном входе изменит состояние триггера. Такие триггеры часто называют T-триггерами. Триггер, установленный в какое либо состояние, сохраняет его до тех пор, пока импульс, поданный на один из входов, не изменит это состояние. Логические схемы R-S триггера (a) и T триггера (b) показаны на рис.6.11.
Рис. 6.11 Логические схемы R-S триггера (a) и T триггера (b)
Проследив напряжения на входах и выходах триггера можно видеть, что состояние триггера статически поддерживается его напряжениями. Например, сигнал «1», поступивший на вход S, на выходе триггера установит низкое напряжение, поступающее оттуда на вход R, и будет восприниматься как сигнал установки триггера в состояние «0». Аналогичная картина наблюдается при установке триггера в состояние «0: высокое напряжение, поступающее в этом случае с выхода на вход R будет поддерживать триггер в состоянии «0». При подаче импульса «1» на счетный вход T этот импульс пройдет только через тот вентиль (схему «AND»), который пропускает его на раздельный вход, переключающий триггер. Например, если триггер находится в состоянии «1», при поступлении импульса на вход T будет открыт вентиль, пропускающий импульс на вход R, и триггер переключится в состояние «0». Принципиальная электрическая КМОП схема R-S триггера, выполненного по транзисторно-транзисторной технологии, показана на рис. 6.12.
Рис. 6.12 R-S триггер на КМОП транзисторах
Триггера используются при организации запоминающих регистров и счетчиков. При этом в регистрах обычно используются триггера с раздельными входами, а в счетчиках – со счетными. Считывание информации с триггеров обычно выполняется с помощью схем AND.
Структурная схема IBM PC-совместимого ПК. Назначение основных узлов.
Структурная схема современного IBM PC-совместимого компьютера приведена на рис. 4.1. Ядром компьютера являются процессор (один или несколько), ОЗУ, ПЗУ с BIOS и интерфейсные средства, связывающие их между собой и с остальными компонентами. Эти средства на рисунке изображены в виде «обла
ка», поскольку их формы разнообразны (шины, хабы). Это «облако» обычно имеет интерфейсы одной или нескольких шин расширения (ISA, PCI/PCI-X, PCI-E), а также порта AGP (уже вытесняемого PCI-E). Стандартная архитектура PC определяет набор обязательных средств ввода-вывода и средств поддержки периферии, включая систему аппаратных прерываний (i8259A), систему прямого доступа к памяти (i8237A), трехканальный счетчик (i8254), интерфейс клавиатуры и управления (i8042), канал управления звуком, память и часы CMOS. На рисунке изображены лишь логические связи между этими устройствами; подразумевается, что с помощью средств того же «облака» они представлены своими стандартизованными регистрами в общедоступном пространстве ввода-вывода. Также подразумевается, что все компоненты получают требуемое питание, что превращает весь этот набор компонентов в работоспособный компьютер. Конечно же, он должен быть дополнен периферией: дисплеем со своим адаптером, подключаемым к порту AGP, шине расширения или прямо в «облако», контроллерами шин периферийных устройств (АТА, SATA, SCSI, SAS, USB, FireWire), интерфейсов портов (COM, LPT, GAME...), дисководов, аудиосредств и пр. «Облако» вместе со средствами ввода-вывода и поддержки периферии реализуется чипсетом системной платы, который обычно включает в себя и перечисленные выше интерфейсы.
Системный блок
Рис. 4.1. Структурная схема компьютера
Любой PC-совместимый компьютер имеет следующие характерные черты:
¦ процессор, программно совместимый с семейством х86 фирмы Intel;
¦ специфическую систему распределения пространства адресов памяти;
¦ традиционное распределение адресов пространства ввода-вывода с фиксированным положением обязательных портов и совместимостью их программной модели;
¦ систему аппаратных прерываний, позволяющую периферийным устройствам сигнализировать процессору о необходимости исполнения некоторых обслуживающих процедур;
¦ систему прямого доступа к памяти, позволяющую периферийным устройствам обмениваться массивами данных с оперативной памятью, не отвлекая на это процессор;
¦ набор системных (стандартных) устройств и интерфейсов ввода-вывода;
¦ унифицированные по конструктиву и интерфейсу шины расширения (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI/PCI-X, PCI-E, PC Card, Card Bus), состав которых может варьироваться в зависимости от назначения и модели компьютера;
¦ базовую систему ввода-вывода (BIOS), выполняющую начальное тестирование и загрузку операционной системы, а также имеющую набор функций, обслуживающих системные устройства ввода-вывода.
– Конец работы –
Используемые теги: Кибернетика, основные, особенности, самостоятельной, научной, области0.092
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Кибернетика. Основные особенности как самостоятельной научной области
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов