Признаки перехода к информационному обществу

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 11Следующая ⇒

Информация

О термине

· Рональд Фишер, 1921 год: набор статистических данных;

· Ральф Хартли, 1928 год: математическая переменная;

· Клод Шеннон – передача сигнала для устранения неопределенности;

· Норберт Виннер, 1948 год: обозначение содержания, полученного нами из внешнего мира в процессе приспосабливания к нему. «Информация – это информация, а не материя или энергия»;

· Виктор Михайлович Глушков: совокупность сведений, которые циркулируют в природе и обществе;

· Борис Коллендер: определенное разнообразие.

Федеральный закон №149:

1) Информация – сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления;

2) Информационные технологии – процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов;

3) Информационная система – совокупность содержащейся в базах данных информации и обеспечивающих ее обработку информационных технологий и технических средств;

4) Информационно-телекоммуникационная сеть – технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации.

Информация – это новые сведения о чем-либо, полученные при помощи некоторого метода интерпретации данных, считанных с материального носителя.

Данные – это сигналы, зафиксированные на материальном носителе, искусственным или естественным образом.

Сигнал – это событие, повлекшее изменение некоторой физической величины.

Метод интерпретации накладывает определенную структуру на данные и предписывает определенные действия для извлечения полезных сведений из данных. Без метода интерпретации невозможно получить сведения из данных. Если же методов несколько, то возможно получение различных сведений из одних данных.

Свойства информации

· Объективность информации. Информация объективна, если она не зависит ни от методов ее фиксации, чьего-либо мнения.

· Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

· Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной.

· Полнота информации. Если информации достаточно для понимания и принятия решения, информация полная.

· Актуальность информации – ее важность в настоящее время

· Полезность информации –ее нужность.

· Синтаксическая адекватность. (вписать с фотки)

· Связанность. Информация не бывает изолированной от материальных объектов, а всегда характеризуется связанностью со своим носителем.

· Осмысленность. Смысл информации сохраняется независимо от формы ее представления.

· Неисчерпаемость. Информация не подвержена физическому старению, обладает возможностью неограниченного тиражирования и накопления.

Информатика (обобщенно) (первая концепция) – междисциплинарное научное направление, изучающее вопросы производства, хранения, накопления, передачи, обработки и использования информации.

Информатика (вторая концепция) – это методология работы с информацией, определяющая информационную культуру личности человека.

Коды представления чисел

Прямой код

Предназначен для отображения целых и дробных чисел со знаком. Сначала ставится знаковый разряд (0 – положительное, 1 – отрицательное). На бумаге знаковый разряд отделяется точкой. Затем записывается само число. Например,

0.1011,1_2ПР = 11,5₁₀;

1.1011,1_2ПР = -11,5₁₀.

Обратный код

Положительные числа в обратном коде выглядят так же, как и в прямом, отрицательные формируются следующим образом: ставится знаковый разряд (1), а затем записывается положительное число с инвертированными цифрами (0 à 1, 1 à 0). Например,

1010_2ОБР = 10₁₀;

1.0101_2ОБР = -10₁₀.

N-битное число в обратном коде содержит N-1 значащих разрядов и 1 знаковый!

Дополнительный код

Применяется для представление целых и дробных чисел со знаком. Образуется следующим образом:

· Положительные числа выглядят так же, как и в прямом коде

· В знаковый разряд отрицательных чисел ставится единица, далее берется число в обратном коде, и к младшему разряду арифметическим образом прибавляется единица.

-14₁₀ = 1.0010_2ДОП

-8₁₀ = 1.1000_2ДОП

Альтернативный способ перевода. Нужно переписать все биты исходного числа справа налево до первой единицы, включая ее. Остальные биты инвертировать. Поставить знаковый разряд.

1. Есть только +0

2. Дополнительный код N-разрядного отрицательного числа есть дополнение модуля этого числа до 0.

3. Есть невостребованная комбинация (-8 требует уже 5 бит).

Модифицированные коды

Для придания однозначности записи числа могут использоваться модифицированный обратный и дополнительный код. В модифицированных кодах используются два знаковых разряда:

· 00 – положительное число

· 11 – отрицательное число

· 01 – положительное число с переполнением

· 10 отрицательное число с переполнением

Правила вычислений в модифицированных кодах такие же.

Код со смещением

Позволяет сдвинуть числовую шкалу, содержащую как отрицательные, так и положительные числа, полностью в область положительных чисел.

Вставить таблицу с примером

Если n – доступное количество разрядов, то

При выполнении арифметических операций необходимо учитывать смещение. Чтобы получить в конце верный результат, смещение необходимо вычесть.

Разрядная сетка

Разрядная сетка – это множество двоичных разрядов, выделяемых в памяти для изображения чисел. Величина разрядной сетки зависит от разрядности процессора.

От того, как именно она используется, зависят диапазон и точность представления чисел. При выполнении арифметических операций возможны случаи, когда результат не помещается в разрядную сетку.

Если число вышло за пределы РС слева, говорят о переполнении разрядной сетки. Если число вышло за пределы разрядной сетки справа, то говорят о возникновении машинного нуля.

Лекция №4

Формы представления чисел

Форма представления чисел – это вариант распределения разрядов имеющейся разрядной сетки между отдельными структурными элементами в записи числа.

Разрядная сетка

Разрядная сетка – это множество двоичных разрядов, выделяемых в памяти для хранения чисел. Ее величина зависит от разрядности процессора. Если число вышло за пределы разрядной сетки слева, говорят о переполнении разрядной сетки. Если число вышло за пределы разрядной сетки справа, говорят о возникновении машинного нуля.

Форма с плавающей точкой

Арифметические операции

· Сложение и вычитание: сначала производится выравнивание порядков (меньший по модулю порядок числа увеличивается до величины большего, а мантисса уменьшается в такое же количество порядков), а затем происходит сложение и вычитание мантисс.

· Умножение: порядки складываются, мантиссы перемножаются.

· Деление: из порядка делимого вычитается порядок делителя, а мантисса делится на мантиссу делителя.

В конце арифметических действий производится нормализация результата.

Стандарт IEEE 754

IEEE 754 — широко распространённый стандарт, описывающий формат представления чисел с плавающей точкой. Используется в программных и аппаратных реализациях арифметических. Форматы стандарта:

· Число половинной точности (разрядная сетка 2 байта)

· Число одинарной точности (разрядная сетка 4 байта)

· Число двойной точности (разрядная сетка 8 байт)

· Число четверной точности (разрядная сетка 16 байт)

Представление мантиссы

В записи числа используется нормализованная мантисса. Но реализация нормализации отличается от общей идеи. Дело в том, что в традиционном нормализованном числе единица в старшем бите мантиссы есть всегда. Следовательно, ее можно не сохранять, но «подразумевать». Поэтому стандарт определяет мантиссу следующим образом: она состоит из неявного бита, который всегда равен 1, двоичной точки и остальных разрядов. Получается, что мантисса охватывает диапазон чисел [1, 2). Мантисса представляется в прямом коде.

При выполнении арифметических операций с мантиссами не забывать про мнимые единицы!

Представление порядка

Порядок числа записывается в смещенном коде, т.е., к нему прибавляется фиксированное число, чтобы порядок был всегда неотрицательным. Это упрощает выполнения операций над порядками, избавляет от знакового разряда порядка.

Истинный порядок может быть и положительным, и отрицательным. Все доступные разряды порядка разделяются поровну между его положительными и отрицательными значениями. При выполнении арифметических операций процессор учитывает сдвиг.

Одна комбинация резервируется для специальных нужд.

Формат двойной точности

Под порядок выделено 11 бит, поэтому смещение: .

Словесный способ

Значения функции в зависимости от ее аргументов описываются выражением на естественном языке. Например, «Функция от трех переменных истинна, если хотя бы любые две переменные имеют значение истина».

Табличный способ

(при помощи таблицы истинности)

Векторный способ (первый)

Функция задается только перечислением своих значений на различных наборах. Количество переменных и сами наборы однозначно восстанавливаются по количеству значений функции.

Векторный способ (второй)

Функция задается перечислением номеров своих наборов, на которых она принимает значение истина (или ложь). Нумерация с нуля (0,0,0,0 à 0; 1,1,1,1 à 15).

Заметим: комбинация переменных переводится в десятичную систему.

Аналитический способ

Новая функция задается формулой, в которой логические переменные являются аргументы для уже известных логических функций.

Графический способ

	0	1	2	3	4	5	6	7

Изображается циклограмма (временная диаграмма) работы устройства, которое воспроизводит данную функцию. При этом предполагается, что наборы значений подаются на вход устройства в порядке, задаваемом таблицей истинности.

Схемотехнический способ

Задается комбинационная схема, которая реализует ту же логическую функцию.

Однозначность взаимопреобразований

Аргументы

Моделирование схемы СДНФ

Схемотехническое представление  изображено ниже.

Моделирование схемы СКНФ

Схемотехническое представление  изображено ниже.

СДНФ	СКНФ

Логические законы и правила

· Коммутативный

,

·

,

· Дистрибутивный

,

·

· Закон идемпотентности

,

,

,

· ,

,

,

· Правило склеивания

,

· Правило свертки

,

· Правило поглощения

,

· Законы де Моргана

,

,

· Правило раскрытия импликации

· Правила раскрытия эквивалентности

,

· Правило раскрытия строгой дизъюнкции

Лекция №5

Типы интервалов

Интервал размера 1

Вырожденный случай. Упрощения не происходит. Интервал может встречаться на любых диаграммах.

Интервал размера 2

Упрощается одна переменная. Интервалы могут встречаться на любых диаграммах.

Интервал размера 4

Упрощается 2 переменных. Некоторые интервалы встречаются, начиная с диаграммы Вейча для функции от 3 переменных.

Интервалы размером 8

Упрощается 3 переменных. Некоторые интервалы встречаются, начиная с диаграммы Вейча для функции от 4 переменных.

Алгоритм минимизации

1. Нарисовать исходную таблицу диаграммы и сделать ее разметку в зависимости от количества переменных функции.

2. Заполнить таблицу значениями функции с учетом цели минимизации (удобно выписывать только 1 для МДНФ и только 0 для МКНФ).

3. Выделить контурами интервалы из единиц (МДНФ) или нулей (МКНФ), соблюдая следующие правила:

a. Необходимо стараться выделить максимально большие интервалы;

b. Каждый новый интервал должен содержать хотя бы одно значение, принадлежащее только ему;

c. Необходимо выделить минимально возможное количество интервалов.

4. Выписать формулу МДНФ (МКНФ), для чего:

a. Для каждого интервала выписать конъюнкт (дизъюнкт), в который будут входить только те переменные или их отрицания, которые сохраняют свое значение на интервале. Остальные переменные упростятся.

b. Соединить выписанные конъюнкты (дизъюнкты) через дизъюнкцию (конъюнкцию).

Дешифраторы

Дешифратор – комбинационная схема, обладающая -адресными входами, одним разрешающим входом и  выходами. На адресные входы подается двоичное число, которое в своем десятичном представлении задает номер выхода, на котором формируется значащий сигнал. Предназначена для преобразования -разрядного двоичного кода в унитарный двоичный код разрядности .

В унитарном коде только один разряд из множества может принимать значение 1 (или 0). Это означает, что двоичное число (в своем десятичном представлении) задает номер того выхода, на котором появится 1 (или 0, если выходы инверсные).

Таблица истинности

1	0	0	1	0	0	0
1	0	1	0	1	0	0
1	1	0	0	0	1	0
1	1	1	0	0	0	1
0	x	x	0	0	0	0

Функциональная схема

Традиционное применение

· В составе схем управления другими устройствами для последовательной подачи разрешающих сигналов;

· В составе схем преобразователей кодов;

· Для реализации логических функций.

Мультиплексоры

Мультиплексор – комбинационная схема, у которой имеется  информационных входов,  адресных входов, может присутствовать разрешающий вход и имеется 1 выход. Представляет собой управляемый переключатель, т.е. осуществляет подключение одного из информационных входов к единственному выходу под управлением адресных и разрешающего кодов. Сигнал на разрешающем коде управляет мультиплексором в целом: либо разрешает прохождение сигналов на выход, либо нет (в этом случае на выходе обычно 0).

Идея работы

На данной схеме:

·  – информационные входы;

·  адресные входы;

·  – разрешающий вход;

·  – результат на выходе.

Таблица истинности мультиплексора 4-1

1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1
0	x	x	0

Функциональная схема

В основе мультиплексора лежит дешифратор.

Традиционное применение

· «Ленивая» реализация логических функций, когда минимизацией можно пренебречь. Удобно для разработчика, но приводит к дополнительным затратам.

· В качестве коммутатора  к 1:

o Для преобразования параллельного входа в последовательный;

o Для поочередного подключения многих источников информации к одному потребителю.

Демультиплексоры

Демультиплексор – комбинационная схема, у которой имеются: один информационный вход,  адресных входов,  выходов, может присутствовать разрешающий вход. Осуществляет коммутацию единственного информационного входа к одному из выходов под управлением адресных и разрешающего входов. Сигнал на разрешающем входе управляет демультиплексором в целом: либо разрешает прохождение сигналов на выход, либо нет. В виде самостоятельной схемы не выпускаются. Реализуются на базе дешифратора.

Таблица истинности

1	0	0	D	0	0	0
1	0	1	0	D	0	0
1	1	0	0	0	D	0
1	1	1	0	0	0	D
0	x	x	0	0	0	0

Функциональная схема

Функциональная схема

Традиционное применение

· В качестве коммутатора 1 к  (для поочередного подключения одного источника информации ко многим потребителям);

· Для реализации логических функций (получается реализация на дешифраторах)

Шифраторы

Шифратор – комбинационная схема, выполняющая обратную дешифратору функцию, имеющая:  информационных входов,  выходов. Преобразует номер информационного входа, на котором сформирован значащий уровень сигнала, из десятичной системы счисления в двоичную. Виды шифраторов:

· Полные формируют весь доступный по разрядности диапазон двоичных чисел;

· Неполные ориентированы на ограниченный диапазон (например, 10-4 формирует числа от 0000 до 1010);

· Простые – правильная комбинация задается унитарным кодом;

· Приоритетные – если на входе любая комбинация, но на выходе будет код, соответствующий старшему входному сигналу.

Таблица истинности

1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	0	0	0	0	0	1
0	0	1	0	0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	1	0	0	0	0	0	1	1
0	0	0	0	1	0	0	0	1	0	0
0	0	0	0	0	1	0	0	1	0	1
0	0	0	0	0	0	1	0	1	1	0
0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	1

Комбинационная схема

Традиционное использование

· Получение кодов нажатых клавиш;

· В составе преобразователей кодов.

Преобразователь кодов

С помощью дешифратора и шифратора приоритетов можно создать преобразователь кодов – комбинационную схему, возвращающую значения в зависимости от входных сигналов, решающую поставленную задачу.

Задача: разработать преобразователь кодов 3-хразрядных отрицательных чисел из прямого кода в дополнительный.

Таблица истинности	Реализация
X2 X1 X0 Y2 Y1 Y0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1

Лекция №7

Триггеры

Триггер – это простейший цифровой автомат, который представляет собой элементарную ячейку памяти и может хранить один бит информации. Может находиться в одном из двух состояний – 0 или 1. Реализуется на базисных элементах (И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Эффект запоминания возникает благодаря наличию обратных связей между элементами. Триггеры могут использоваться как самостоятельно в составе других устройств, так и образовывать более сложные устройства (например, счетчики).

Классификация

1. По логическому функционированию: RS, D, T, JK (основные типы);

2. По способу записи информации:

a. Асинхронные:

Запись информации осуществляется в момент подачи сигнала на информационные входы.

b. Синхронные:

Сигнал синхронизации – это последовательность дискретных импульсов стабильной частоты.

i. Со статическим управлением (стробируемые):

Воспринимает информационные сигналы во время действия активного уровня на входе C, т.е. пока C=1, происходит постоянная перезапись информации, а когда C=0, происходит фиксация состояния триггера.

ii. С динамическим управлением (тактируемые) (фронтовые триггеры):

Воспринимает информационные сигналы в моменты переключений синхроимпульса (0 à 1 или 1 à 0), т.е. в моменты прихода переднего или заднего фронта сигнала.

Запись возможна только в присутствии разрешающего сигнала C (Clock), т.е. сигнала синхронизации. Вход C называется прямым динамическим, если переключение триггера происходит в момент прихода переднего фронта, инверсным динамическим – если переключение происходит в момент прихода заднего фронта. Для цифровых автоматов синхронизация очень важна, поскольку позволяет согласовывать во времени процессы чтения и записи, происходящие в разных частях схемы, реализуя, таким образом, алгоритм работы устройства.

3. По количеству ступеней:

a. Одноступенчатые:

Для запоминания используется только одна ступень. Возникают проблемы при записи и считывании информации в пределах одного такта. Что считано: старая информация или новая?

b. Двухступенчатые:

Состоят из двух одноступенчатых, работающих в противофазе. Работают в 2 раза медленнее, но решают проблему одноступенчатых триггеров: когда вторая ступень еще хранит старую информацию, первая уже может принимать новую.

Поскольку реальные времена срабатывания элементов зависят от незначительных отклонений в процессе их изготовления, то при включении питания триггер непредсказуемо принимает одно из двух состояний. Это приводит к необходимости выполнять первоначальную установку триггера в требуемое исходное состояние.

Хранение

Схема 3

Сброс

Схема 4

Хранение

Схема 5

D-триггер

Триггер-задержка – хранит предыдущее состояние до прихода очередного синхроимпульса.

T-триггер

Триггер-счетчик – с приходом очередного счетного импульса меняет свое состояние на противоположное. Таблица истинности для синхронного T-триггера:

Схема 14

Счетчики

Счетчик – это цифровой автомат, реализованный на триггерах. Подсчитывает некое количество импульсов. Счет хранится в двоичном коде. Параметры счетчика:

· Модуль счета  – максимальное количество единичных импульсов, которое может быть сосчитано счетчиком. Счетчик обнуляется, когда приходит -ый импульс.

· Шаг счета – приращение значения счетчика при приходе очередного импульса.

· Направление счета – в сторону увеличения или уменьшения значений.

Классификация

Временная диаграмма

Схема 16 у Олега

Синтез счетчиков

Синтезируем счетчик со следующими параметрами:

· Максимальное значение: 9

· Шаг счета: 4

· Направление счета: вычитание

Таблица истинности

В этом шаге идет построение таблицы истинности счетчика. Соответствующая элементам левого столбца группа значений правого столбца – это значение, которое должен будет хранить счетчик на следующем такте.

0	0	0	0	0	1	1	0
0	0	0	1	0	1	1	1
0	0	1	0	1	0	0	0
0	0	1	1	1	0	0	1
0	1	0	0	0	0	0	0
0	1	0	1	0	0	0	1
0	1	1	0	0	0	1	0
0	1	1	1	0	0	1	1
1	0	0	0	0	1	0	0
1	0	0	1	0	1	0	1
1	0	1	0
1	0	1	1
1	1	0	0
1	1	0	1
1	1	1	0
1	1	1	1

Минимизация функций Q_i(t+1)

Получили 4 логические функции. Для синтеза оптимального счетчика имеет место минимизация логических функций. Заметим, что в нашем случае . Остальные фун

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов