Данни и кодиране на съобщения

Данни и кодиране на съобщения

Разпространяване на информация се реализира като процес на предаване на съобщения. За този процес от съществено значение е начинът на записване на информацията, т.е. кодиране и контролът на тези съобщения при тяхното пренасяне от източника към приемника на информация, т.е. защита на информацията.
Дискретна информация и дискретизиране – информацията може да се представи под формата на разнообразни съобщения (текстове, числа, карти, рисунки, чертежи). Особен интерес в компютърната информатика представлява информацията, която се представя с краен брой знакове от определено множество. Така представена, информацията се нарича дискретна. Синоним на дискретна информация е числовата. Дискретната информация е удобна за автоматична обработка. Процесът на преобразуване на непрекъснатата информация в дискретна се нарича дискретизация.
Пример: топка с представена сквратчета
Данни – дискретна информация представена по определени правила се нарича „данни“.
За да могат хората да обменят информация е необходимо тя да бъде представена под формата на данни. Данните са информация, когато се разглеждат в даден контекст.
Измерване на информация – използва се единицата bit (бит). Един bit се нарича количеството информация, определящо, кое от две равно вероятни събития се е случило. Това е най-малката единица за количество информация.
Byte (B) 1B= 8bit
Използват се и производни единици като Kb и KB
1Kb=1024bit
1Mb= 1024Kb
1Gb= 1024Mb
1Tb= 1024 Gb
Кодиране – идва от думата кодекс, което означава закон. Код е всеки алгоритъм за превеждане на едно съобщение в друго.
Код се нарича множество от думи, образувани от знаковете на дадена азбука. Интересуваме се от тези кодове, които еднозначно възстановяват оригиналното значение, без загуби. Кодиране е процеса на трансформиране на оригиналното съобщение, а обратният процес е декодиране.
Пример: код на Юлий Цезар – всеки знак от азбуката се замества с втория А=В ; Б=Г ; Я=Б; Ю=А и т.н.
Причини за кодиране на информация – една от причините е, за да се запише по-кратко и да не заема много място при съхраняване (компресиране).
Другата причина е за засекретяване на достъпа до информация. За да се улесни извършването на различни операции при обработката й
Защита на информацията - осигурява се, като съдържанието на съобщението се подчинява на точно определени правила. Тогава нарушаването на тези правила свидетелстват за изкривяване на съобщението. Това изкривяване може да е следствие от наличие на шум в канала за връзка. Пред съобщението се слага бит за четност. Ако броя на единиците е четен, слага се бит 1; ако не е четен слага се бит 0.
Що е код?
Трябва да можем да смятаме с единиците за информация.
48B= 48.8 bit. =544

История на изчислителната техника

Развитието на изчислителните средства преминава през 4 етапа.
Пред механичен
Механичен
Електромеханичен
Електронен
Наименованието им е свързано с физическото естество на производство на сметачните машини в съответната епоха.
Пред механичен етап – започва от дълбока древност и продължава до средата на 17в.
Първото средство за пресмятане се нарича рабош. Представлява пръчка с нарязани знакове по нея. След него се появява абак (сметачна дъска). Това е дъска с вдлъбнатини, в които се поставят камъчета. Изчисленията са се извършвали като се преместват камъчетата в други вдлъбнатини по определени правила.
С течение на времето се появява сметалото от въженце с нанизани мъниста.
Механичен – започва, когато през Средновековието редица изобретатели обмислят създаването на машина, която да извършва изчисления по механичен път. За родоначалник на механичния етап се смята Блез Паскал , който през 1641 конструира първата механична сумираща машина и в знак на почит към делото му на него е кръстен език за програмиране . Негови последователи доразвиват машината му. Един от тях е Годфрид Лайбниц, който представя машина, която за първи път извършва по механичен път четирите аритметични действия. Пред 1818г. Карл Томас създава машина, наречена аритмометър и организира фабричното й производство. През 20в. тези аритмометри са електрифицирани. И са наричани електронни калкулатори.
В началото на 19в. в Европа става популярно използването на таблици, съдържащи предварително изчислените стойности на някои функции. Чарлз Бебидж се запознава с това производство и замисля създаването на аналитична машина, която самостоятелно да извършва произволни пресмятания като й се задава алгоритъм и начални данни. Частите на тази машина са следните: склад, който да съхранява междинните числови данни; фабрика, която извършва аритметичните действия с числата от склада; управляващо устройство, което организира изпълнението на алгоритъма ; периферни устройства за вход и изход на данните. Идеята на Бебидж е в основата на съвременните устройства. Машината на Бебидж е работила с перфокарти . Чрез пробивки на перфокартите на устройството за управление на машината е трябвало да бъде задаван алгоритъма за извършване на необходимата последователност от операции.Дъщерята на лорд Байрон – Августа Ада разработила програми, които да управляват аналитичната машина на Бебидж при решаване на някои математически задачи. Тя е известна в историята като първия програмист и на нея е кръстен език за програмиране – ада.
Електромеханичен – през втората половина на 19в. се разработва теоретично редица въпроси, свързани с електричеството и неговото първо приложение в производството на сметачни машини е като движеща сила за задвижване на механизми. През 1938г. Конрад Цузе създава цифрова сметачна машина, наречена Z-1 с електромагнитни релета. След нея се създават и др.
Електронен – започва в края на 19в., когато започва да се развива електрониката. Идеята за използване само на електронни компоненти в изчислителните машини е на Джон Винсент Атанасов. През 1938г. Джон Атанасов и помощникът му Клифърд Бери започват работа по конструиране на машина, способна автоматично да решава 29 линейни уравнеият варния с 29 неизвестни. През 1942г.е готов първият вариант на машината, наречена АВС и е съкратено от Атанасов – Бери компютър. Тази машина е била първата с изцяло електронна конструкция, съхраняваща вътрешно числовите данни в двоична бройна система. През 1943 Джон Мокли създава изчислителна машина, наречена ENIAC. През 1946г, Джон фон Нойман представя свой проект за изчислителна машина, наречена EDVAC. Тази машина се основава на следните принципи:
Машините с електронни елементи трябва да работят в двоична бройна система, а не в десетична.
аритметичното устройство на машината се конструира на основата на електронна схема за извършване на операция събиране, защото останалите аритметични действия са производни на събирането.
Програмата, управляваща работата на машината се съхранява в паметта на машината заедно с междинните числови резултати.
Поколения компютри – прието е компютрите да се делят на поколения, в зависимост от физическото естество на елементите, които съставляват конструкцията им.
нулево поколение – машини, в чието производство са използвани релета.
Първо поколение – конструктивен елемент е електронната вакуумна лампа. Такива са машините, конструирани до края на 50-те години на 20в.
Второ поколение – транзистор. Такива са машините, създавани до края на 60-те години на 20в.
Трето поколение – използват се интегрални схеми с малка и средна степен на интеграция.
Четвърто поколение – на базата на интегрални схеми с висока степен на интеграция. Това са днешните компютри.

Кои са етапите, през които преминава развитието на изчислителната техника?
Кои са основните компоненти на аналитичната машина на Бебидж?
Кой е първият програмист?
Кои са принципите, на които се основава автоматичната изчислителна машина на Джон фон Нойман?
Кой е изобретателя на първия електронен компютър ?
Установете съответствие между поколения компютри и технологичната им основа.

Основната памет е предназначена за съхранение на данните, необходими за изпълнението на даден алгоритъм, както и кодирания на езика на компютъра запис на самия алгоритъм, наричан машинна програма. Основната памет е изградена от запомнящи елементи с две устойчиви състояния, които се означават с двоичните цифри 0 и 1 . Всеки запомнящ елемент съхранява един бит информация и затова тези запомнящи елементи носят наименованието битове. Съвременните памети са изградени от интегрални схеми с висока и свръхвисока степен на интеграция. Запаметяването се основава на ел. принципи. Основната памет изпълнява две операции : запомняне (запис на данните в паметта) и възпроизвеждане (четене) на данните в паметта. В зависимост от принципа на запаметяване и четене, компютърните памети биват два вида: асоциативни и адресни. Асоциативните памети наподобяват човешката памет. Тя се запомня с някакъв ключ. Използват се ограничено в компютрите.
Адресните памети, за да се разграничават помежду си, всяка памет има адрес. Те (битовете) се групират в клетки и всяка клетка съдържа равен брои битове. Всяка клетка си има и адрес. Адресирането започва от 0 до 2 на n , където n е броя. На жиците в адресната шина. Броя битове, от които се състои една клетка се нарича размерност на клетката.
Основни функционални характеристики на основна памет:
Основната памет съхранява данните и програмата , с която работи централния процесор в момента ;
Основната памет може да чете или променя съдържанието на произволна клетка след задаване на адреса от централния процесор;
Времето за намиране на коя да е клетка по нейния адрес е едно и също. Това се нарича цикъл на паметта;
ОП осигурява висока скорост на обмен на данни с ЦП;
ОП има относително малък обем и това налага за дълготрайно съхраняване на програми и данни да се използва външна памет(вторична);
ОП се изгражда от интегрални схеми с висока и свръх висока степен на интеграция. За достигане на висока скорост тези схеми използват електричество. По тази причина се използват различни технологии на ИХ( интегрални схеми).
ИХ, които допускат промяна на запаметяването се наричат изменяема памет (РАМ Random Access Memory ). РАМ е енерго зависима. При гасенето на компютъра съдържанието им се губи. Запомняне на основните програми и данни, необходими, за да започне работа компютъра при включването му се използват друг вид ИХ , наречени постоянни (РОМ Read only Memory) и тяхното съдържание не се губи при изключване на компютъра, но не позволяват записаното в тях да се променя. В зависимост от принципа на изработване на запомнящият елемент ОП (оперативна памет) бива 2 вида : статична и динамична. При статичната (static RAM)запомнящият елемент е изграден от транзистори .При динамичната памет запомнящият елемент е изграден от кондензатори (D RAM).
Централен процесор. (CPU Central Processing Unit)
ЦП е предназначен да изпълнява зададените му машинни програми и е съставен от управляващо устройство, аритметико-логическо устройство и регистровблог (регистри).
ЦП се изработва в