Передача информации Информатика 10 класс Токар И.Н. Информатика ФГОСС

Информатика ФГОСС
Передача информации
Передача информации
Информатика 10 класс
Токар И.Н.
Ключевые слова
• Модель передачи информации К.
Шеннона
• Пропускная способность канала
• Шум и защита от шума
Схема передачи информации
Любой процесс передачи информации упрощённо
можно представить следующей схемой:
Источник
информации
тот, кто передаёт
информацию
Информационный
канал
•органы чувств
человека
•телефон
•телевизор
•компьютер и т.д.
Приёмник
информации
тот, кто получает
информацию
Помехи при передаче
информации
помехи
Источник
информации
Информационный канал
Приемник
информации
Помехи при передаче информации :




искажение звука в телефоне,
шум, влияющий на работу радиоприёмника,
искажение или затемнение изображения в телевизоре,
ошибки при передаче по телеграфу.
В результате, передаваемая информация
может быть потеряна или искажена.
Хранение информации
Основной характеристикой каналов
передачи информации является их
пропускная способность (скорость
передачи информации).
Пропускная способность канала равна
количеству информации, которое может
передаваться по нему в единицу
времени.
Пропускная способность измеряется в
бит/с, байт/c, Кбит/c, Кбайт/c, и т.д.
Хранение информации
Классификация компьютерных
каналов связи:
• По
способу
кодирования:
цифровые, аналоговые
• По способу коммуникации:
выделенные
(постоянное
соединение), коммутируемые
(временное соединение)
• По способу передачи сигнала:
проводные
(электрические
кабели),
оптические
(световоды), радиоканалы.
Хранение информации
Основные характеристики каналов
связи:
• Скорость передачи данных – максимально
возможный
объем
передаваемой
информации за 1 секунду
• Надёжность
• Стоимость
• Резервы развития.
Хранение информации
Организация и структура
компьютерных сетей
Компьютерная сеть - совокупность компьютеров,
соединённых между собой специальной аппаратурой,
обеспечивающей обмен информацией между ПК данной
группы.
Виды сетей
Локальные
(внутри
одного
учреждения)
Региональные
(внутри
города,
страны,
континента)
Глобальные
(между ПК
всего мира)
Хранение информации
витая пара
вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько
пар изолированных проводников, скрученных между собой,
покрытых пластиковой оболочкой. скручивание проводов
уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на
передаваемые сигналы. Используется в телекоммуникациях
и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во
многих технологиях, В настоящее время, благодаря своей
дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым
распространённым решением для локальных сетей.
Хранение информации
коаксиальный
кабель
кабель, в котором внутренний провод для снижения
радиопомех окружен вторым экранирующим проводом.
способен передавать сигнал на расстояние до 180 м.
Данный тип кабеля применяются для передачи
радиочастотных сигналов на расстояние.
Хранение информации
ОПТОВОЛОКОННЫ
Й КАБЕЛЬ
кабель состоит из двух волокон с отдельными коннекторами.
Одно из них служит для передачи, а другое — для приема.
Жесткость волокон увеличена покрытием из пластика, а
прочность — волокнами из кевлара. Оптоволоконный кабель
идеально подходит для создания сетевых магистралей, и в
особенности для соединения между зданиями, так как он
нечувствителен к влажности и другим внешним условиям.
Хранение информации
Любой канал связи имеет ограниченную
пропускную способность, это число
ограничивается свойствами аппаратуры и
самой линии (кабеля). Объём переданной
информации I вычисляется по формуле:
I  qt
q- пропускная способность канала
(бит/с)
t- время передачи (сек)
Хранение информации
Информатика ФГОСС
Передача информации
Клод Шеннон(англ. Claude Elwood
Shannon;
• 30
апреля
1916,
Петоцки
(англ.)русск.,
Медфорд,
Массачусетс,
США)
—
американский инженер и математик,
его работы являются синтезом
математических идей с конкретным
анализом чрезвычайно сложных
проблем их технической реализации.
Информатика ФГОСС
Передача информации
Основы
современного
понимания
информации
были
заложены
Клодом
Шенноном в работе «Математическая теория
связи» . Под информацией Шеннон понимал
только те передаваемые сообщения, которые
уменьшают неопределенность у получателя
информации. Таким образом, информация
измеряется разностью энтропий системы до и
после получения информации, а сама
информация выступает как мера отношения и
взаимосвязи между системами, явлениями и
процессами.
Информатика ФГОСС
Передача информации
На сегодняшний день все системы цифровой
связи
проектируются
на
основе
фундаментальных
принципов
и
законов
передачи
информации,
разработанных
Шенноном.
В
соответствии
с
теорией
информации вначале из сообщения устраняется
избыточность, затем информация кодируется
при помощи кодов, устойчивых к помехам, и
лишь потом сообщение передается по каналу
потребителю. Значительно была сокращена
избыточность телевизионных, речевых и
факсимильных сообщений, именно благодаря
теории
информации.
Информатика ФГОСС
Передача информации
Шеннон первым начал рассматривать
передаваемые сообщения и шумы в каналах
связи с точки зрения статистики, рассматривая
как конечные множества сообщений, так и
непрерывные множества сообщений. Развитая
Шенноном теория информации помогла решить
главные проблемы, связанные с передачей
сообщений, а именно: устранить избыточность
передаваемых
сообщений,
произвести
кодирование и передачу сообщений по каналам
связи
с
шумами.
Решение
проблемы
избыточности подлежащего передаче сообщения
позволяет
максимально
эффективно
использовать канал связи.
Информатика ФГОСС
Методы
снижения избыточности в системах
Передача информации
телевизионного вещания на сегодняшний день
позволяют передавать свыше 20щ цифровых
программ, в полосе частот, которую занимает
обычный
сигнал
аналогового.
Решение
проблемы передачи по каналам связи с шумами
при
заданном
соотношении
мощности
полезного сигнала к мощности сигнала помехи
в месте приема, позволяет передавать по
каналу со сколь угодно малой вероятностью
ошибочной
передачи
сообщения.
Это
отношение определяет пропускную способность
канала, обеспечивается применением кодов,
устойчивых к помехам, при этом скорость
передачи по данному каналу должна быть ниже
Информатика ФГОСС
Передача информации
Шеннон задался простой целью: улучшить
процесс
передачи
информации
по
телеграфному или телефонному каналу,
находящемуся
под
воздействием
электрических возмущений или шума. Он
пришел к выводу, что наилучшее решение
заключается
не
в
техническом
усовершенствовании линий связи, а в более
эффективной упаковке информации.
Информатика ФГОСС
Передача информации
Шеннон показал, что это измеримая величина:
количество информации, содержащейся в
данном сообщении, есть функция вероятности,
что из всех возможных сообщений будет
выбрано данное. Он назвал общий потенциал
информации в системе сообщений как ее
“энтропию”. В термодинамике это понятие
означает степень случайности (или, если
угодно, “перемешанности”) системы. Шеннон
сказал,
что
понятием
энтропии
ему
посоветовал воспользоваться математик Джон
фон Нейман, указавший, что, т. к. никто не
знает, что всегда будет преимущество в спорах,
касающихся его теории.)
Информатика ФГОСС
Передача информации
Шеннон
определил
основную
единицу
количества информации, названную потом битом,
как сообщение, представляющее один из двух
вариантов: например, “орел” — “решка”, или “да”
— “нет”. Бит можно представить как или 0, или как
присутствие или отсутствие тока в цепи.
На этом математическом фундаменте Шеннон
затем показал, что любой канал связи имеет свою
максимальную пропускную способность для
надежной
передачи
информации.
В
действительности он доказал, что, хотя можно
приблизиться к этому максимуму за счет искусного
кодирования, достичь его невозможно.
Информатика ФГОСС
Передача информации
Этот максимум получил известность как
предел Шеннона, Каким образом можно
приблизиться к пределу Шеннона? Первый шаг
заключается в том, чтобы воспользоваться
избыточностью кода. Подобно тому как
влюбленный мог бы лаконично написать в своей
любовной записке “я лбл в”, путем эффективного
кодирования
можно
сжать
информацию,
представив ее в наиболее компактной форме. С
помощью специальных методов кодирования,
позволяющих проводить коррекцию ошибок,
можно гарантировать, что сообщение не будет
искажено шумом.
Передача информации
Задание 1
Скорость передачи информации
Скорость передачи информации измеряется в битах в секунду и
вычисляется по формуле:
V = I/t, где -V скорость передачи информации,
I - количество информации в сообщении,
t - время передачи сообщения.
1. Скорость передачи данных модемом по протоколу V.92 составляет
56000 бит/с. Передача файла при помощи данного протокола заняла 10
секунд. Определите размер файла в байтах.
Решение: В байте 8 бит. За секунду передаётся 56000 : 8 = 7000 байт.
За 10 секунд передаётся 7000 · 10 = 70000 байт.
Ответ: 70000 байт.
2. Скорость передачи данных модемом по протоколу V.34 составляет
28800 бит/с. При помощи данного протокола необходимо передать файл
размером 90000 байт. Определите время передачи файла в секундах.
Решение: 90000 · 8 = 720000 бит.
720000 : 28800 = 25 с.
Ответ: 25 с.
Передача
информации
Задание 2
Кодирование текстовой информации
Для кодирования текстовой информации используются специальные
таблицы, в которых каждому символу поставлен в соответствие некоторый
номер. Так как эти номера хранятся в двоичном виде, принято говорить,
что каждому символу соответствует свой двоичный код. Длина этих
двоичных кодов одинакова для всех символов таблицы. Основной
(традиционной) таблицей кодирования символов является таблица ASCII
(американский стандартный код обмена информацией, читается «АСКИ»).
В ней для хранения каждого символа выделено 8 бит (1 байт). Общее
количество различных символов , которое кодируется таблицей ASCII,
равно 28 =256. Для кодирования русских букв, в зависимости от
операционной системы, используется одна из разновидностей таблицы
ASCII (кодовая страница) : КОИ – 8, Windows – 1251, ISO, DOS, MAC. Изза ограниченности количества различных символов в таблице ASCII, на
смену приходит кодовая таблица Unicode (Юникод). В ней для хранения
каждого символа используется 16 бит(2байта). Общее количество
различных символов , которое кодируется таблицей Unicode, равно 216 =
65536.
Передача информации
Задание 3
Стартовал Год Учителя. Целый год посвящён творчеству учителя.
Решите
следующую задачу.
1. В кодировке КОИ – 8 каждый символ кодируется одним байтом.
Оцените информационный объём предложения (в битах): 2010 – год
Учителя.
Решение:
19 · 8 = 152 бит.
Ответ: 152 бит.
2. Считая, что каждый символ кодируется одним байтом, определите, чему
равен информационный объем следующего высказывания Жан-Жака
Руссо ( в битах):
Тысячи путей ведут к заблуждению, к истине – только один.
Решение: 57 · 8 =456 бит.
Ответ: 456 бит.