23 сентября 2018

Урок 4

Тема. Архітектура пам`яті комп`ютера.

 «Класифікація видів пам’яті ПК»


  Пам'ять комп'ютера побудована з двійкових запам'ятовуючих елементів — бітів, об'єднаних в групи по 8 бітів, які називаються байтами.
Розрізняють два основні види пам'яті - внутрішню і зовнішню. До складу внутрішньої пам'яті входить оперативна пам'ять, кеш-пам'ять і постійна пам'ять.
Оперативна пам'ять (ОЗП) — це пристрій, що швидко запам'ятовує інформацію не дуже великого об'єму, безпосередньо пов'язаний з процесором і призначений для запису, прочитування і зберігання виконуваних програм і даних, що обробляються цими програмами.
Оперативна пам'ять використовується тільки для тимчасового зберігання даних і програм, оскільки, коли машина вимикається, все, що знаходилося в ОЗП, пропадає. 
  Постійна пам'ять (ПЗП) — незалежна пам'ять, використовується для зберігання даних, які ніколи не  змінюються. З ПЗП можна тільки читати інформацію.
У ПЗП записують програми управління роботою самого процесора (управління дисплеєм, клавіатурою, принтером, зовнішньою пам'яттю, програми запуску і зупинки комп'ютера, тестування пристроїв).
  Найважливіша мікросхема постійної пам'яті — модуль BIOS ( базова система введення-виведення) — сукупність програм, призначених: автоматичного тестування пристроїв після включення живлення комп'ютера; завантаження операційної системи в оперативну пам'ять. 
  Кеш-пам'ять — це невелика за розміром буферна пам'ять, яка дозволяє пришвидшувати процеси обміну даними між МП і ОП за рахунок значно меншого, ніж до ОП, часу доступу до даних та розташування в ній даних, які найчастіше використовуються.

Внутрішня пам'ять комп'ютера.
У пам'яті комп'ютера зберігаються програми й оброблювана інформація. 
Основними характеристиками різних типів і пристроїв пам'яті є їхні обсяг і швидкодія.
Усю пам'ять комп'ютера за особливостями організації та використання можна поділити на внутрішню (основну) пам'ять, регістри процесора і зовнішню пам'ять.

Оперативна пам'ять
        Існує багато різних типів оперативної пам'яті (RAM – Random Access Memory), але за фізичними принципами роботи розрізняють динамічну пам'ять (DRAM) і статичну пам'ять (SRAM).
        Комірку динамічної пам'яті (DRAM) можна подати як набір мікроконденсаторів, що можуть накопичувати заряд на своїх пластинах. Це найбільш розповсюджений і економічно доступний тип пам'яті. Недоліки цього типу пам’яті пов'язані, по-перше, з тим, що як заряджання, так і розряджання конденсаторів потребує певного часу, тобто записування даних відбувається порівняно повільно. Другий важливий недолік пов'язаний з тим, що заряди конденсаторів мають властивість розсіюватися в просторі, причому дуже швидко. Якщо оперативну пам'ять постійно не «дозаряджати», відбувається втрата даних. Для цього у комп'ютері здійснюється постійна регенерація (дозаряджання) комірок оперативної пам'яті. Регенерація здійснюється кілька десятків разів за секунду і викликає непродуктивну витрату ресурсів обчислювальної системи.
       Комірку статичної пам'яті (SRAM) можна подати як набір електронних мікроелементів – тригерів, що складаються з кількох транзисторів. У тригері зберігається не заряд, а стан (ввімкнено/вимкнено), тому цей тип пам'яті забезпечує більш високу швидкодію, хоч технологічно вона складніша і відповідно дорожча.
       Мікросхеми динамічної пам'яті використовують як основну оперативну пам'ять комп'ютера. Мікросхеми статичної пам'яті використовують як допоміжну пам'ять (так називану кеш-пам'ять), призначену для оптимізації роботи процесора.
       Кожна комірка пам'яті має свою адресу (номер), що виражається числом. У сучасних процесорів адреси подаються за допомогою 32 двійкових розрядів, а це означає, що усього незалежних адрес може бути 232= 4 Гбайт. 
       Оперативна пам'ять у комп'ютері розміщується на стандартних панельках, так званих модулях пам’яті. Модулі оперативної пам'яті встановлюються у відповідні гнізда на материнській платі 




        Основними характеристиками модулів оперативної пам'яті є її обсяг і швидкість передавання даних. Сьогодні найбільш поширені модулі обсягом 128-512 Мбайт. Швидкість передавання даних визначає максимальну пропускну здатність пам'яті (у Мбайт/с або Гбайт/с). При цьому враховується час доступу до пам'яті, ширина шини пропускання і додаткові можливості, такі як передавання кількох сигналів за один такт роботи. Час доступу до пам'яті вимірюється в мільярдних частках секунди (наносекундах, нc). Для сучасних модулів пам'яті це значення може складати 5 нc, а для особливо швидкої пам'яті – 2-3 нc.

    Система BIOS
       У момент ввімкнення комп'ютера в його оперативній пам'яті немає ні даних, ні програм, оскільки оперативна пам'ять не може нічого зберігати, коли живлення комп’ютера вимкнено, але процесору для роботи потрібні команди, у тому числі й у перший момент після ввімкнення. Тому відразу після ввімкнення комп'ютера процесор звертається до постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) за першою командою і далі починає працювати за програмами – відповідними наборами команд.
        Комплект програм, що знаходяться в цьому ПЗП, складають базову систему введення-виведення (BIOS – Basic Input Output System). Основне призначення програм цього пакета:
     -перевірити склад і придатність до роботи комп'ютерної системи (самодіагностика);
     -забезпечити взаємозв’язки з клавіатурою, монітором, пристроями для збереження даних та іншими складовими комп’ютера;
     -забезпечити пошук з наступним завантаженням операційної системи. 
       За програмами, що входять до BIOS, через звукові сигнали і тексти на екрані виводяться повідомлення про хід діагностики та запуску комп'ютера, а також про дозвіл втручатися в цей процес за допомогою клавіатури.
       Починаючи з 1996 року у всіх комп'ютерах BIOS записується на мікросхему Flash ROM. Програми в цій мікросхемі можна стирати і перепрограмовувати без програматора. Використовування Flash ROM дозволяє записати нову версію BIOS з дискети, безпосередньо на системній платі без видалення і заміни мікросхеми. Оновлення програм BIOS завантажуються з WEB-сервера виробника системної плати.

Зовнішня пам'ять

       Зовнішня пам'ять (ВЗП) призначена для тривалого зберігання програм і даних, і цілісність її вмісту не залежить від того, включений або вимкнений комп'ютер.
       До складу зовнішньої пам'яті комп'ютера входять: накопичувачі на жорстких магнітних дисках; накопичувачі на гнучких магнітних дисках; накопичувачі на компакт-дисках; накопичувачі на магнітооптичних компакт-дисках; накопичувачі на магнітній стрічці (стримери), флеш і ін.
Розрізняють два основні види пам'яті - внутрішню і зовнішню. До складу внутрішньої пам'яті входить оперативна пам'ять, кеш-пам'ять і постійна пам'ять.Оперативна пам'ять (ОЗП) — це пристрій, що швидко запам'ятовує інформацію не дуже великого об'єму, безпосередньо пов'язаний з процесором і призначений для запису, прочитування і зберігання виконуваних програм і даних, що обробляються цими програмами.Оперативна пам'ять використовується тільки для тимчасового зберігання даних і програм, оскільки, коли машина вимикається, все, що знаходилося в ОЗП, пропадає.   Постійна пам'ять (ПЗП) — незалежна пам'ять, використовується для зберігання даних, які ніколи не  змінюються. З ПЗП можна тільки читати інформацію.У ПЗП записують програми управління роботою самого процесора (управління дисплеєм, клавіатурою, принтером, зовнішньою пам'яттю, програми запуску і зупинки комп'ютера, тестування пристроїв).  Найважливіша мікросхема постійної пам'яті — модуль BIOS ( базова система введення-виведення) — сукупність програм, призначених: автоматичного тестування пристроїв після включення живлення комп'ютера; завантаження операційної системи в оперативну пам'ять.   Кеш-пам'ять — це невелика за розміром буферна пам'ять, яка дозволяє пришвидшувати процеси обміну даними між МП і ОП за рахунок значно меншого, ніж до ОП, часу доступу до даних та розташування в ній даних, які найчастіше використовуються.
Внутрішня пам'ять комп'ютера.У пам'яті комп'ютера зберігаються програми й оброблювана інформація. Основними характеристиками різних типів і пристроїв пам'яті є їхні обсяг і швидкодія.Усю пам'ять комп'ютера за особливостями організації та використання можна поділити на внутрішню (основну) пам'ять, регістри процесора і зовнішню пам'ять.
Оперативна пам'ять        Існує багато різних типів оперативної пам'яті (RAM – Random Access Memory), але за фізичними принципами роботи розрізняють динамічну пам'ять (DRAM) і статичну пам'ять (SRAM).        Комірку динамічної пам'яті (DRAM) можна подати як набір мікроконденсаторів, що можуть накопичувати заряд на своїх пластинах. Це найбільш розповсюджений і економічно доступний тип пам'яті. Недоліки цього типу пам’яті пов'язані, по-перше, з тим, що як заряджання, так і розряджання конденсаторів потребує певного часу, тобто записування даних відбувається порівняно повільно. Другий важливий недолік пов'язаний з тим, що заряди конденсаторів мають властивість розсіюватися в просторі, причому дуже швидко. Якщо оперативну пам'ять постійно не «дозаряджати», відбувається втрата даних. Для цього у комп'ютері здійснюється постійна регенерація (дозаряджання) комірок оперативної пам'яті. Регенерація здійснюється кілька десятків разів за секунду і викликає непродуктивну витрату ресурсів обчислювальної системи.       Комірку статичної пам'яті (SRAM) можна подати як набір електронних мікроелементів – тригерів, що складаються з кількох транзисторів. У тригері зберігається не заряд, а стан (ввімкнено/вимкнено), тому цей тип пам'яті забезпечує більш високу швидкодію, хоч технологічно вона складніша і відповідно дорожча.       Мікросхеми динамічної пам'яті використовують як основну оперативну пам'ять комп'ютера. Мікросхеми статичної пам'яті використовують як допоміжну пам'ять (так називану кеш-пам'ять), призначену для оптимізації роботи процесора.       Кожна комірка пам'яті має свою адресу (номер), що виражається числом. У сучасних процесорів адреси подаються за допомогою 32 двійкових розрядів, а це означає, що усього незалежних адрес може бути 232= 4 Гбайт.        Оперативна пам'ять у комп'ютері розміщується на стандартних панельках, так званих модулях пам’яті. Модулі оперативної пам'яті встановлюються у відповідні гнізда на материнській платі.


        Основними характеристиками модулів оперативної пам'яті є її обсяг і швидкість передавання даних. 
Об’єм вказує на кількість даних, які можуть міститися на цьому пристрої.
Для сучасних ПК мінімально допустимим розміром оперативки можна вважати 4Gb.
Такий об’єм може досягатися установкою однієї плати на 4Gb, двох плат по 2Gb, або чотирьох по 1Gb.
Колись були ще плати по 512 і 256 Mb, але зараз вони вже вважаються раритетними.
Наприклад, для середнього домашнього компа можна порекомендувати купити оперативну пам’ять DDR3 4Gb.
Для ігрових і мультимедійних ПК варто починати з оперативної пам’яті 8Gb.
Тут потрібно зробити два важливих зауваження:
  • 32-ох розрядні операційні системи Windows не “бачать” оперативну пам’ять більше 3,25Gb. Тому встановлювати на такі ПК оперативку більше 4Gb немає сенсу.
  • Якщо у Вас є вибір встановити одну або дві планки оперативної пам’яті (наприклад, 1х8Gb або 2х4Gb), завжди краще вибирайте дві планки. Оскільки, якщо раптом одна з них «вилетить», ви завжди зможете ще деякий час попрацювати на другій.
Крім того, багато материнок підтримують так званий Dual Mode (двоканальний режим), який дозволяє підвищувати швидкодію за рахунок більш ефективного використання модулів оперативної пам’яті..
    Система BIOS       У момент ввімкнення комп'ютера в його оперативній пам'яті немає ні даних, ні програм, оскільки оперативна пам'ять не може нічого зберігати, коли живлення комп’ютера вимкнено, але процесору для роботи потрібні команди, у тому числі й у перший момент після ввімкнення. Тому відразу після ввімкнення комп'ютера процесор звертається до постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП) за першою командою і далі починає працювати за програмами – відповідними наборами команд.        Комплект програм, що знаходяться в цьому ПЗП, складають базову систему введення-виведення (BIOS – Basic Input Output System). Основне призначення програм цього пакета:     -перевірити склад і придатність до роботи комп'ютерної системи (самодіагностика);     -забезпечити взаємозв’язки з клавіатурою, монітором, пристроями для збереження даних та іншими складовими комп’ютера;     -забезпечити пошук з наступним завантаженням операційної системи.        За програмами, що входять до BIOS, через звукові сигнали і тексти на екрані виводяться повідомлення про хід діагностики та запуску комп'ютера, а також про дозвіл втручатися в цей процес за допомогою клавіатури.       Починаючи з 1996 року у всіх комп'ютерах BIOS записується на мікросхему Flash ROM. Програми в цій мікросхемі можна стирати і перепрограмовувати без програматора. Використовування Flash ROM дозволяє записати нову версію BIOS з дискети, безпосередньо на системній платі без видалення і заміни мікросхеми. Оновлення програм BIOS завантажуються з WEB-сервера виробника системної плати.
Зовнішня пам'ять
       Зовнішня пам'ять (ВЗП) призначена для тривалого зберігання програм і даних, і цілісність її вмісту не залежить від того, включений або вимкнений комп'ютер.       До складу зовнішньої пам'яті комп'ютера входять: накопичувачі на жорстких магнітних дисках; накопичувачі на гнучких магнітних дисках; накопичувачі на компакт-дисках; накопичувачі на магнітооптичних компакт-дисках; накопичувачі на магнітній стрічці (стримери), флеш і ін.


Практична робота " Діагностування пам`яті та отримання інформації про неї."

  • Зайдите в поиск (лупа правее Пуск), либо нажмите Win + S и наберите там «диагностика». Не успеете ещё вбить до конца все буквы, как появится нужный результат.Диагностика проблем оперативной памяти ПК
  • Жмём скорее и получим на выбор две опции. Собственно, мы видим, то ПК предлагаем нам аналог теста POST. Почему? Потому что часть секторов занята операционной системой.Варианты проверки ПК
  • При запуске ПК увидите такую картину.Средство диагностики памяти Windows
  • Какое-то время нужно подождать для получения результата.
Затем ОС загрузится. По результатам проверки предпринимаются действия для замены линеек. Нужную отобрать не сложно, поэтому не будем останавливаться на этом (перебирайте по очереди, если не знаете иного пути). После загрузки получите ещё одно сообщение /
Информация о тестировании
Это уже окончательно покажет, что именно нужно предпринять.
В Просмотре событий выберите «Журналы Windows» — «Система» и найдите сведения о результатах проверки памяти — MemoryDiagnostics-Results (в окне сведений по двойному клику или внизу окна вы увидите результат, например, «Память компьютера проверена с помощью средства проверки памяти Windows; ошибок не обнаружено». 
Нажмите на кнопку «Пуск» для открытия меню, откройте «Панель управления», " Система и безопасность" и  из списка компонентов панели управления выберите «Администрирование» и из списка административных компонентов стоит выбрать «Просмотр событий»)
Результаты проверки памяти в просмотре событий Windows
Примечание! Та же самая оснастка открывается при поиске по словосочетанию «средство проверки памяти» или через средство Выполнить (Win + R) вводом mdsched.
До зошита записати протокол перевірки.
Дати відповіді на питання:
  • Які типи пам'яті існують?
  • Яку функцію в персональному комп'ютері виконує оперативна пам'ять?
  • Назвіть основні характеристики оперативної пам'яті.
  • Якими засобами можна тестувати пам'ять?
  • Яку функцію в персональному комп'ютері виконує кеш пам'ять?

Урок 3
Тема. Система числення.

1. Інформація та інформаційні процеси.
Поняття систем числення.
Переведення чисел з двійкової системи числення в десяткову і навпаки.( з 6:27)


За час свого існування, людина використовувала різні системи числення (вісімкова, шістнадцятирична і т. д), але найбільш зручною на практиці виявилася саме десяткова система.
Напевно, це було якось пов'язано з фізіологією людського тіла - у нього людини на руках і ногах по десять пальців.

Але, все ж, не всі системи використовують таку систему.

Наприклад, електронні обчислювальні машини надзвичайно ефективно використовують двійкову систему числення, в якій використовуються лише дві цифри - 0 і 1.

Причина проста - з точки зору техніки машину з двома станами простіше створити, причому спрощуються розрізнення цих станів.

Сукупність методів і прийомів для запису чисел цифровими знаками називають системою числення.

Вони розділяються на позиційні і непозиційні.

У позиційній системі числення використовуються число в певному порядку для позначення яких-небудь чисел, а значення кожного символу залежить розташування цього символу по відношенню до інших в тому ж числі. Приклад - арабська десяткова система числення.

У непозиційній системі усе навпаки - значення кожного символу не залежить від його розташування по відношенню до інших в тому ж числі. Двійкова система числення

І так, як вже було сказано, комп'ютер використовує двійкову система числення. У такій системі використовуються лише два символи - 0 і 1.

І цей метод відмінно «товаришує» з технічними даними різних цифрових схем. Виявилось, що представляти різні складові інформації двома станами дуже зручно:Тіло намагнічене або розмагнічене (дискети, жорсткі диски, магнітні стрічки)Отвір є або ні (перфокарта)Рівень сигналу великий або маленькийЧорний колір або білий

Для відображення таких станів у цифрових системах треба мати електросхеми, які будуть приймати два стани і чітко розрізняти значення електричної величини - потенціали або струм. Кожному з таких значень відповідає або 0 або 1 (зазвичай «0» представляє низький рівень потенціалу, а «1» - високий).
Простота створення електросхем з двома електричними станами і є причиною того, що двійкове представлення чисел «лідирує» у світі сучасної цифрової техніки.
Також існують терміни, які широко використовуються в обчислювальній сфері, - біт, байт, слово.
Біт - це один двійковий розряд. Крайній ліворуч біт числа - старший розряд (найбільша вага), крайній праворуч - молодший (найменша вага).
Восьмибітна одиниця є байт.
Сучасні комп'ютери переробляють інформацію порціями (словами) по 8, 16 або 32 біта (1, 2 і 4 байти) і так далі.

Завдання:

Записати до зошита відповіді на питання:

1. Що таке система числення?
2. Позиційні і непозиційні системи числення.
3. Що являє собою двійкова система числення?

4. Переведіть з десяткової системи в двійкову такі числа: 

348, 12, 83, 9, 190, 123. 

Та перевірити за допомогою переводу двійкової системи в десяткову.

Урок 2

Тема.  Кодування графічної інформації.


З появою графічних станцій у вигляді комп'ютера розпочався новий етап в освоєнні ПК -машини як засобу обробки графічної інформації.

Адже комп'ютер здатний не тільки вирішувати обчислювальні завдання, але і показувати, візулізувати будь-які процеси на дисплеї.

Графічний інтерфейс користувача став стандартом програмного забезпечення різних програмних областей.

Можливо, це пов'язане з людською психікою: наочність сприяє швидкому вивченню і розумінню.

Форми графіки

Будь-яка графіка представляється в аналоговій або дискретних формах.

Аналогова форма - це мальовниче полотно, дискретне зображення – малюнок, виконаний на струменевому принтері, яке складаєтсья з безлічей різнобарвних маленьких крапок.

Зображення з аналогової форми (папір, фото-, кіноплівка) у цифрову (дискретну) форматується шляхом дискретизації – наприклад, шляхом сканування.

Кодування графічної інформації
Кодування - це перетворення символів однієї знакової системи в іншу. Всі комп'ютерні зображення розділяють на два основні типи: растрові і векторні.


В растровій графіці зображення в процесі кодування розбивається на маленькі крапки або пікселі. Кожному пікселю привласнюється код кольору.

Інформація про кожну таку крапку містить комп'ютерна відеопам'ять.

Векторна графіка створюється із примітивних об'єктів таких як лінія, крива, крапка, прямокутник, трикутник, коло тощо.

Ці елементи (і їх обсяг) описуються за допомогою математичних формул.





Характеристики графічних зображень:



- Графічна інформація являє собою зображення, побудоване з конкретного числа крапок (пікселів) – це і є просторова дискретизація.



Цей процес можна зрівняти із зображеннями, побудованих з мозаїки. У такому зображенні кожній мозаїці (крапці) привласнюється свій код кольору

- Чим більше крапок тим якісніше зображення. Чим менша за розміром крапка, тим більше роздільна здатність, а значить знову - вища якість зображення. 

- Якість зображення залежить і від кількості кольорів. Чим більше несе в собі інформацію кожна крапка про кількість кольорів, тим розширенішою буде палітра кольорів зображення.

Кодування кольору

При кодуванні кольору відбувається його розкладання на основні складові - їх три (червоний, синій, зелений). Змішуючи ці кольори виходять різні відтінки.
У процесі дискретизації використовуються різні палітри.

Похожее изображение




Кожний колір розглядається як майбутній стан крапки.

Кількість кольорів N і кількість інформації I, зв'язані між собою і обчислюються по формулі: N=2i. Такі вихідні дані необхідні для кодування кольору кожної окремо крапки.
Наприклад, у найпростішому випадку палітра кольорів складається із двох - чорного і білого.
Значить кожна крапка на екрані приймає або «чорне» або «біле» стан.
По заданій формулі можна обчислити кількість інформації, необхідну для кодування кольору кожної крапки.

Кількість біт, необхідних для кодування кольору пікселя - це глибина кольору.

Кольорові зображення будуються із двійковим кодом кольору кожної крапки. Ця інформація зберігається у відеопам'яті. Такі зображення змінюють глибини кольору - 8, 16, 24 і 32 біта.

Кольорова картинка народжується на екрані шляхом змішування трьох базових кольорів: червоного, зеленого та синього. Ця колірна модель називається RGB (по перших буквах англійських назв квітів - Red, Green, Blue)



Для одержання безлічі відтінків (відповідно виходить і багата палітра кольорів) основним або базовим кольорам задаються різні інтенсивності (яскравість, контрастність, насиченість).

Наприклад, при глибині кольору в 24 біта (по 8 біт на кожний колір або канал) виходить N=28 =256 рівнів інтенсивності, задані двійковими кодами - від 00000000 (мінімальної ) до 11111111 (максимальної).


Графічні режими моніторів

Розглянемо формування растрового зображення на екрані монітора, розміром 800х600 крапок.

Розраховуємо необхідний обсяг відеопам'яті для графічного режиму 800х600 і глибиною кольору в 24 бита.

Усіх крапок на екрані 480 000 (800 множимо на 600).
Обчислюємо необхідний обсяг відеопам'яті: 24 біт х 480 000 = 11 520 000 біт = 1,37 Мегабайт

По такій же аналогії розраховуються обсяги відеопам'яті і для інших популярних графічних режимів – 1024х768, 1280х1024, 1440х900, 1600х1200 і т.д.


Для довідки: в Windows є можливість вибору графічних режимів; також можна налаштовувати відеосистему комп'ютера (монітор і відеоадаптер).

 Тема . Кодування звукової інформації.




Поняття звуку

Застосування комп'ютера як інструменту для обробки звукової інформації почалося набагато пізніше, ніж, наприклад, числової або текстової.

Звук є хвилею з частотою, яка постійно змінюється - амплітудою.

Чим більша амплітуда, тим звук голосніший, при рості частоти - вищий тон.

Звукові хвилі в нашому довкіллі абсолютно різноманітні.

Складні сигнали досить точно можна представити у вигляді простих синусоїдальних коливань.

Причому, кожна синусоїда може бути точно задана певним набором чисел - амплітуда, фаза, частота - які розглядають код звуку у будь-який момент часу.
Кодування звукової інформації

Комп'ютер - це цифровий (а значить електронний) пристрій з робочим дискретним сигналом.

Машини оперують такими сигналами, які несуть двійкові значення, наприклад, «так або ні» (на електричному рівні: 0 вольт і N вольт). За допомогою одного двійкового сигналу за один раз передається інформація про одне з двох положень : 0 («так»), 1 («ні»).

Якість двійкового кодування звукової інформації визначається частотою дискретизації і також глибиною кодування.

Частота дискретизації - це кількість змін рівня сигналу за певний проміжок час.

А кількість рівнів гучності визначає глибину кодування.

Сучасні звукові адаптери (карти) забезпечують 24-бітову глибину кодування. При цьому, кількість рівнів гучності рівняється N = 2і = 216 = 65536.

Яким же чином аналоговий звуковий сигнал перетворюється в цифрову форму?

Реальний звуковий сигнал є дуже складним за формою коливанням.

Для комп'ютерної обробки аналоговий сигнал має бути перетворений в певну послідовність двійкових чисел (тобто, перейорматуватися у двійкове кодування).

Процес перетворення аналогового звуку в цифрову форму називається аналогово-цифровим перетворенням (оцифрування).

Метод такого перетворення полягає в наступних позиціях:
дискретизація (вимір величини амплітуди аналогового звуку з певним часовим проміжком)
квантування (запис отриманих значень амплітуди в числовий вигляд).

Чим вищі частота дискретизації і число розрядів для кожного відлілу, тим точніше будуть перетворені звукові сигнали. При цьому, пропорційно збільшуватиметься і фізичний розмір самого звукового файлу.

Тому через це (залежно від характеру звуку і його вимог) обирають деякі існуючі альтернативні варіанти.

Урок 1

 Поняття інформаційного процесу



Сприйняття та засвоєння інформації є необхідною умовою існування будь-якого організму. Живі істоти здатні не тільки приймати сигнали з реального світу за допомогою органів чуттів, але й обмінюватися цими даними між собою. 


Інформаційні процеси характерні не тільки для живої природи. Створені людиною автоматичні машини також працюють у режимі одержання, зберігання й передачі інформації. Наприклад, датчик руху в стандартному режимі сканує приміщення, і у випадку виявлення змін у позначеному периметрі включає або відключає сигналізацію. 



Властивості інформаційних процесів



Незалежно від способу одержання й використання інформація має єдині властивості:

1. Накопичується

2. Не зберігається (сама по собі)

3. Самоорганізовується (це породжує нову інформацію).



Виходить, інформаційний процес – це будь-які дії, виконувані з інформацією.



Типи інформаційних процесів


Розділяють три типи інформаційних процесів:
1. Пошук
2. Обробка
3. Зберігання
4. Використання
5. Передача
6. Інформаційний захист


На етапі пошуку або збору відбувається вивчення й аналіз інформації про який-небудь предмет чи явище. Після цього створюється загальний образ об'єкта, проводиться його оцінка.
Основна мета пошуку – відфільтрувати, розділити корисну й потрібну інформацію від «інформаційного сміття». Можна назвати деякі методи збору інформації: спостереження, спілкування, читання, перегляд та прослуховування.


Обробка виявляє загальні й конкретні властивості об'єкта, що представляє інтерес для людини.

Вона проводиться за логічними законами, а також за неформальними правилами («здоровий глузд», інтуїція, узагальнений досвід, стереотипи в суспільстві тощо). Кінцевим результатом такого процесу є інформація, але вже в іншому вигляді: структурована за певними ознаками або ж містить в собі відповіді на запитання для розв'язку конкретних завдань.

Процес зберігання інформації можна позначити як перенос її в часі. На цьому етапі інформацію запам'ятовують або фіксують для подальшого відтворення. 


При використанні інформація потрібна для прийняття яких-небудь рішень для вирішення задач або як підштовхувач для конкретних дій. Але все залежить від правдивості, повноти, вірогідності отриманої інформації – лише тоді інформація допоможе людині зробити правильні висновки.


Етап передачі інформації відсилає повідомлення від відправника до одержувача. Відбувається «копіювання» інформації у вигляді якого-небудь сигналу в природному середовищі – акустичними (звуковими), електричними, електромагнітними й оптичними (зоровими) шляхами. Адже, з давніх часів люди з покоління в покоління передавали свої знання, передвіщали небезпеку, обмінювалися відомостями.
Згадайте хоча б історію про марафонського бігуна - грецький воїн Фідіппід без зупинок пробіг 42 кілометра (від міста Марафону до Афін), щоб повідомити про перемогу греків. Людина проробила стільки шляху, заради звістки! Можете собі уявити, наскільки була важлива ця інформація!
Отже, можливість обмінюватися інформацією - одна з важливих і втрішальних умінь людини.

Крім того, здатність чітко і ясно викладати думки (інформацію) завжди цінувалася в будь-яку епоху і у будь-якому типі суспільства.

Захист інформації – заборона доступу до неї особам з несанкціонованим доступом для запобігання зміни або руйнування інформації.
Для захисту інформації використовують різні методи:
  • Шифрування
  • Контроль
  • Дублюванні каналів зв'язки (дзеркала)

2. Кількість інформації.
Повідомлення може містити інформацію, але інформативним воно буде лише тоді, коли воно містить нові, цікаві та зрозумілі відомості.
Повідомлення називається інформативним, якщо воно поповнює знання людини, несе для неї інформацію. (Повідомлення може містити інформацію, але не нести інформацію для людини.)
Якщо повідомлення неінформативне для людини, то кількість інформації в ньому, з точки зору цієї людини дорівнює нулю (для іншої людини може й ні).
Кількість інформації в неінформативному повідомленні дорівнює нулю.
Кількість інформації в інформативному повідомленні більше нуля.
Введемо одиницю вимірювання інформації з суб’єктивної точки зору. Для цього використаємо імовірнісний підхід.
Якщо нас цікавить деяке питання, то з одержанням інформації неповнота наших знань (невизначеність питання) зменьшується.
Якщо при цьому досягнута повна ясність в даному питанні (невизначеність зникла), то говорять, що одержана вичерпна інформація.
Якщо після одержання інформації невизначеність залишилася колишньою (знання, які повідомлялися, були відомі, або не стосувалися справи), то інформації не було одержано.
З’ясуємо, що означає невизначеність знань у деяких частинних випадках.
При підкиданні  монети  можливі 2 варіанти,  якщо кидати гральний кубик – то 6, якщо витягувати білет на екзамені – то 30 (якщо білетів 30). Всі варіанти причому рівноімовірні.
Невизначеність знань про результати деякої події – це число можливих варіантів результата.
Людина, яка підкидає монету і спостерігає, якою стороною вона впаде, одержує певну інформацію. Після того як монета впала (подія відбулася) невизначеність зникла (дорівнює нулю) і досягнута повна ясність.
Отримання повідомлення про результати підкидання монети зменьшило невизначеність знань в 2 рази: перед підкиданням монети було 2 рівноімовирних варіанта. Після отримання повідомлення про результат підкидання залишився 1 варіант.
Повідомлення, що  зменьшує  невизначеність  знань в 2 рази, несе 1 біт інформації.
Було два можливих варіанта (невизначеність дорівнювала 2). Після одного підкидання невизначеність знань про подію зникла і ми одержали 1 біт інформації .
Але як визначити скільки біт інформації ми одержуємо, якщо при підкиданні грального кубика випало 4 очки або на екзамені витаскуємо екзаменаційний білет № 17 із 30 можливих?
Виведемо формулу для обчислення кількості інформації, розглянувши наступний приклад.
Дехто задумав одне із чисел 0, 1, 2, …, 7. Потрібно вгадати число. Можливі 8 варіантів. Будемо задавати людині такі запитання, щоб невизначеність знань кожного разу зменьшувалася вдвічі і ми при цьому отримували 1 біт інформації.
Нехай загадане число 5.
      0    1    2    3     4    5    6    7
Задумане число знаходиться в першій або другій половині. На запитання людина повинна відповідати “так” чи “ні”.
1. Це число більше 3?  Так. (1 біт інформації).
0    1    2    3     4    5    6    7
2. Це число більше 5?  Ні. (1 біт інформації).         
0    1    2    3     4    5    6    7
3. Це число більше 4?  Так.  (1 біт інформації).
Це число 5.

Отже, для того, щоб вгадати число потрібно було отримати 3 біта інформації.
8 можливих варіантів результата – потрібно 3 біта інформації.
2 можливих варіанта результата – потрібно 1 біт інформації.
Невизначеність знань з кожним разом зменьшується вдвічі.
23=8
21=2
Загальна формула для визначення кількості інформації: 2 iN, де
N – невизначеність знань (число рівноімовірних варіантів результата);
i – кількість інформації у повідомлення про те, що відбулася одна із N рівноімовірних подій.