Как применяются компьютеры в сельском хозяйстве?

Имея компьютер, фермер может легко и быстро рассчитать требуемое для посева количество семян и количество удобрений, спланировать свой бюджет и вести учет домашнего скота. Компьютерные системы могут планировать севооборот, расчитывать график полива сельхозкультур, управлять подачей корма скоту и выполнять много других полезных функций.

На наших глазах происходит технологическая революция в сельском хозяйстве — компьютеры и индивидуальные микродатчики позволяют контролировать состояние и режим каждого отдельного животного и растения. Это высвобождает значительные материальные и людские ресурсы, резко улучшает качество жизни человека.

В качестве примера приведем портативный компьютер AgGPS 170 компании Trimble, предназначенный для применения в самых тяжелых условиях, сопутствующих сельскохозяйственным работам. Этот компьютер можно использовать как в ручном варианте, так и монтировать в автомобиль. C его помощью можно управлять сельскохозяйственными работами, просматривать карты полей, регистрировать различные данные о состоянии почвы и посаженных сельскохозяйственных культур и др. Основные характеристики компьютера AgGPS 170:

• полностью герметичный и ударостойкий (выдерживает падение с высоты в 1,2 м);
• функционирует в температурном диапазоне от -30 до +60 градусов Цельсия;

Сельскохозяйственный
компьютер AgGPS 170

• ресурс работы от батарей — до 40 часов;
• данные сохраняются на съемном картридже памяти;
• работает под управлением ОС MS Windows CE; используется специальное программное обеспечение для сельского хозяйства;
• с помощью компьютера можно записывать рельеф местности и создавать полевые топографические карты, используя данные геоинформационных систем, вычислять площади полей и обрабатывать статистические данные по полевым работам;
• при соединении с системой разбрызгивателей компьютер может регистрировать данные о применении химикатов и автоматически генерировать соответствующие карты и отчеты;
• с помощью соответствующего ПО возможно регистрировать данные со считывателей штрих-кодов, датчиков слежения за состоянием окружающей среды и погоды и др.

Вопросы для самоконтроля

9.1. Расскажите об основных направлениях использования компьютеров в жилищах людей.

9.2. Как вы представляется себе информационное общество?

9.3. Какие функции обеспечения жизнедеятельности жилища возлагаются сегодня на компьютер?

9.4. Какие виды повседневных информационных потребностей людей обеспечивают компьютеры?

9.5. В чем суть процесса информатизации образования?

9.6. Какие задачи решаются с помощью автоматизированных обучающих систем?

9.7. Что такое дистанционное обучение?

9.8. Назовите основные перспективные направления использования СНИТ в образовании.

9.9. Расскажите об областях применения систем виртуальной реальности.

9.10. Назовите основные компоненты компьютерных офисных технологий.

9.11. Какие преимущества имеет электронная почта по сравнению с обычной почтой?

9.12. Назовите функции координатора системы телеконференций.

9.13. Назовите темы телеконференций, в которых вы хотели бы участвовать.

9.14. Каким вам представляется информационное наполнение баз данных вашего учебного заведения?

9.15. Какие медицинские технологии и способы лечения стали возможны с развитием компьютерной техники?

9.16. Перечислите основные компоненты автоматизированного офиса.

9.17. Что такое POS-система? Какие виды услуг предоставляет система электронных денег?

9.18. Какие функции выполняет система торговли без наличных?

9.19. Как устроена кредитная карточка?

9.20. Какие функции реализуют автоматические клиринговые компьютерные сети?

9.21. Назовите преимущества и недостатки системы компьютеризированных банковских расчетов.

9.22. Какие примеры эффективного применения компьютеров в сельском хозяйстве вы можете назвать?

ЧИСЛОВОЕ КОДИРОВАНИЕ

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Лекция 8. ОСНОВЫ ЧИСЛОВОГО КОДИРОВАНИЯ…………………………………………….120

Схемы кодирования…………………………………………………………………………………..120

Аналоговое кодирование……………………………………………………………………………..121

Табличное кодирование………………………………………………………………………………121

Числовое кодирование………………………………………………………………………………..121

Системы счисления…………………………………………………………………………………...121

КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ И ТЕКСТОВ…………………………………………………………….122

Кодирование положительных целых чисел………………………………………………………...122

Кодирование целых чисел со знаком………………………………………………………………..122

Кодирование действительных чисел………………………………………………………………...123

Кодирование текстов…………………………………………………………………………………124

ТАБЛИЦА КОДИРОВАНИЯ ASCII………………………………………………………………...124

СИСТЕМА КОДИРОВАНИЯ WINDOWS 1251……………………………………………………124

Кодирование изображений…………………………………………………………………………...124

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ………………………………………………..124

РАЗРЕШЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ……………………………………………………………………125

ПСИХОФИЗИОЛОГИ ЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ…………………………………….125

Форматы записи изображений……………………………………………………………………….126

Кодирование и запись видео…………………………………………………………………………127

Кодирование и запись звука………………………………………………………………………….128

Лекция 9. ФАЙЛЫ И КАТАЛОГИ.………………………………………………………………….129

Лекция 10 СЖАТИЕ ДАННЫХ...……………………………………………………………………132

Лекция 11 "КОМПЬЮТЕРНЫЕ ВИРУСЫ"...……………………………………………………....133

Лекция 9.1 ОСНОВЫ ЧИСЛОВОГО КОДИРОВАНИЯ

 

Информация становится знанием, когда она упорядочена и сохранена. Сохраняется информация в процессе, который называ­ется записью. При этом информация пре­образуется в данные. Запись — это управ­ляемый процесс регистрации данных, представляющих информацию.

Схемы кодирования

В процессе записи информационный объект становится данными. Напри­мер, число записывают последовательнос­тью цифр, слово — последовательностью букв, а предложение — последовательнос­тью слов и знаков препинания. Примеры можно продолжать, но вывод уже ясен: чтобы информация стала данными, необ­ходим информационный метод, устанавли­вающий соответствие между элементами информационного объекта и элементами данных, полученных в ходе записи. Этот информационный метод называется мето­дом кодирования информации, а процесс преобразования элементов информацион­ных объектов в элементы данных называ­ется кодированием информации.

Существуют три основные схемы, в кото­рые укладывается большинство методов кодирования информации: аналоговое ко­дирование, табличное кодирование и чис­ловое кодирование. В рамках табличного кодирования есть свои схемы, например символьное кодирование и цифровое коди­рование.

Аналоговое кодирование

Аналоговое кодирование — это метод регистрации непрерывной последова­тельности сигналов известной физической природы в виде подобной ей последова­тельности данных другой физической при­роды.

Характерными системами, реализую­щими аналоговое кодирование, являются: фотографические устройства (кроме циф­ровых), магнитофоны, видеокамеры (не цифровые), устройства передачи радиосиг­налов и другие. Согласно определению, принцип аналогового кодирования имеет две характер­ные особенности:

· как исходная последовательность сиг­налов, так и результирующие данные имеют непрерывный характер;

· результирующие данные подобны исходным сигналам по избранному критерию подобия.

Табличное кодирование

Схемы табличного кодирования информации не встречаются в живой природе — это изобретение общества. В их основе лежат предварительно созданные таблицы образцов сигналов. Кодируемый сигнал сравнивается с образцами таблицы, из них выбирается ближайший похожий, и запи­сывается не сам сигнал, а его образец.

Поскольку при кодировании элемент информации заменяется элементом дан­ных, теоретически всё равно, какую при­роду имеет этот элемент — он может быть рисунком, символом, комбинацией зна­ков. Он также может быть записан и ком­бинацией цифр. Например, мы можем построить таблицу, в которой каждой бук­ве будет соответствовать её порядковый номер в алфавите. Это пример таблично-цифровой схемы кодирования. Подобные схемы очень удобны, когда речь идёт о ко­дировании информационных объектов, от­носящихся не к природе, а к обществу, например для кодирования текстов доку­ментов и сообщений.

Важно обратить внимание на то, что хотя при таблично-цифровом кодировании эле­менты информации и записываются груп­пами цифр, у полученных групп нет чис­ловой природы - - их природа остаётся символьной. Чтобы подчеркнуть, что ре­зультатом таблично-цифрового кодирова­ния являются не числа, а группы цифр, этот вид кодирования называют цифро­вым кодированием.

Числовое кодирование

 

Совместить достоинства аналогового и цифрового кодирования позволяет так называемое числовое кодирование. Согласно этой схеме кодирования элементы инфор­мации записываются числами, значения которых пропорциональны величине заре­гистрированного сигнала. Дан­ные, образующие числовую запись, очень удобны для автоматической обработки средствами вычислительной техники.

Сохранение подобия необходимо для за­писи информации естественного происхож­дения, переносимой электромагнитными или упругими волнами. Это предопределя­ет применение числового кодирования для записи фотографической, звуковой и ви­деоинформации с целью обработки данных на компьютере.

Системы счисления

Вопросы, касающиеся записи чисел и действий с ними, относятся к арифметике. Она вводит в этой области следующую сис­тему понятий.

• Набор правил представления (изображения) и наименования чисел называ­ется системой счисления.

• Знаки, используемые для записи чисел, называют цифрами.

• Если значение, описываемое цифрой, зависит от ее положения в записи чис­ла, система счисления называется по­зиционной.

• Положение цифры в записи числа в позиционной системе счисления назы­вают разрядом.

Основным параметром, характеризую­щим ту или иную систему счисления, явля­ется её основание. Основание позиционной системы счисления — это множитель, ко­торый определяет изменение значения, описываемого цифрой, при переносе её в следующий по старшинству разряд. Следу­ющий по старшинству разряд располагается слева от данного. Основание системы счисления совпадает с количеством разных цифр, используемых в ней для записи чисел.

В математике и в быту общепринята по­зиционная десятичная система счисле­ния. Единица старшего разряда (например, в числе 10) соответствует десяти единицам младшего разряда. Запись чисел производится при помощи десяти разных цифр: О, 1,2,3,4,5,6,7,8,9.

Для представления числовых данных в компьютере используется двоичная систе­ма счисления. Основание этой системы равно двум. Соответственно, для записи чисел в этой системе используются только два символа (цифры): 0 и 1.

Если в разряде числа содержится мини­мальное число, для которого в системе счисления определён символ, значение это­го разряда называется пустым. Если в раз­ряде числа содержится максимальное чис­ло, для которого в системе счисления определён символ, значение этого разряда называется полным. Таким образом, осо­бенностью двоичной системы счисления является то, что двоичные разряды всегда являются либо полными, либо пустыми.

Если при записи информации использо­вано числовое кодирование, а запись полу­ченных чисел выполнена в двоичной сис­теме счисления, можно сделать следующие выводы.

1. Поскольку разряд числа, записанного в двоичной системе, всегда либо по­лон, либо пуст и, в отличие от других систем счисления, не имеет промежуточных состояний, можно утверждать, что неопределённость значения двоичного разряда теоретически яв­ляется минимально возможной и рав­на 1/2. В любых иных системах счис­ления неопределённость значения разряда выше, поскольку в них возможны промежуточные состояния разряда.

2. Поскольку неопределённость состоя­ния разряда двоичного числа теоретиче­ски является минимально возможной, можно утверждать, что в закрытой информационной системе (только в закрытой) количество информации, снимающее эту неопределённость, является минимально возможным регистрируемым количеством инфор­мации.

3. Поскольку при записи информации образуются данные, мы можем утверждать, что содержание двоичного раз­ряда является минимальным количе­ством данных, которым может быть представлено минимальное количе­ство информации при её записи. Из сказанного вытекает, что двоичный разряд можно считать:

а) минимальной единицей измерения количества данных;

б) минимальной единицей представле­ния информации при записи.

Полезные особенности двоичного разря­да были заслуженно отмечены. Он получил индивидуальное название -- бит. Слово «бит» происходит от английского слова bit, которое, в свою очередь, является произ­водным от словосочетания bynary digit, что на русский язык переводится как двоич­ная цифра.

Бит — это двоичный разряд. Его инфор­мационным содержанием является его состояние (полон/пуст). Допустимо также говорить, что бит установлен/сброшен, включён/выключен. Можно говорить и о его числовом значении (1 или 0).

В вычислительной технике наиболее устоявшейся является единица, называе­мая байтом. Байт — это композиция из восьми взаимосвязанных битов.

Байт, в отличие от бита, может быть весь­ма разнообразным по информационному содержанию. Прежде всего, его информа­ционным содержанием являются 256 раз­личимых состояний (2⁸ = 256). При коди­ровании положительных целых чисел информационным содержанием байта является число от 0 до 255. Но поскольку кодировать можно не только положитель­ные числа, байт может выражать отрица­тельное число, символ алфавита, цвет точ­ки, высоту звука и многое другое.

Обратите особое внимание на то, что байт — это не группа из восьми последова­тельных битов, а именно композиция. Байт имеет собственное информационное содержание.

Байт — это технический термин, связан­ный с определённым уровнем развития техники. Байт не всегда считался восьми­разрядным. В прошлом существовали компьютеры, в которых данные представ­лялись семиразрядными и шестиразряд­ными байтами. В настоящее время пред­ставление о байте как о восьмибитовой композиции общепринято, и нет основа­ний предполагать, что оно может изме­ниться в ближайшем будущем,

Производными единицами измерения количества данных являются: килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт), терабайт (Тбайт) и другие. В математике и физике принято считать, что приставка кило- перед обозначением единицы изме­рения обозначает более крупную единицу измерения, отличающуюся от исходной в тысячу раз (приставка мега — в миллион раз). Однако в информатике используется иной подход. Здесь соответствие между основной единицей измерения и производ­ной устанавливается через масштабный множитель, являющийся степенью двой­ки. Так, например, 1 Кбайт = 2¹⁰ байт, то есть, если быть точным, 1Кбайт = 1024 бай­та. Как видите, отличие от тысячи невели­ко (менее 3%), и для инженерных задач полученная погрешность вполне приемле­ма. Но при переходе к более крупным про­изводным единицам точность начинает быстро падать, и это явление приходится учитывать.

1 Кбайт = 2^ю байт = 1024 байт

1 Мбайт = 2²⁰ байт = 1 048 576 байт

1 Гбайт = 2³⁰ байт = 1 073 741 824 байт

 

КОДИРОВАНИЕ ЧИСЕЛ И ТЕКСТОВ

 

В качестве схем кодирования данных для компьютеров используют цифровые схемы (табличные) или числовые. И в том, и в другом случае аналоговая информация представляется битами, байтами или ком­позициями байтов. В этом разделе мы познакомимся с методами цифрового и числового кодирования основных видов информации при её записи. Рассматривать мы будем их в хронологическом порядке -именно так, как учёные создавали и вне­дряли методы кодирования.