Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 0.51 Mb.
|
При временном мультиплексировании или разделении по времени каждому каналу выделяется некоторый квант времени, при частотном -некоторая полоса частот. В системе передачи данных передающая среда является физическим путём между передатчиком и приёмником. Передающие среды делят на направляемые, представляющие физический канал связи, по которому и распространяется сигнал (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно), и ненаправляемые {беспроводные), в которых передача производится через атмосферу, открытый космос или воду. В зависимости от среды передачи данных различают линии связи: • проводные (воздушные); • кабельные (медные и волоконно-оптические); • радиоканалы наземной и спутниковой связи; • инфракрасные лучи. Проводные ЛС представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплёток, подвешенные на столбах и закреплённые с помощью изоляторов и специальной арматуры. По таким ЛС традиционно передают телефонные и телеграфные сигналы, однако их можно использовать и для передачи данных между отстоящими на расстоянии друг от друга компьютерами. Скорость передачи и помехозащищённость таких ЛС являются низкими, поэтому они быстро вытесняются кабельными ЛС. Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию, Кабелем называют изделие, содержащее проводники, заключённые в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической и, возможно, климатической. В компьютерных сетях применяют три основных типа кабеля: а) на основе скрученных пар медных проводов {витая пара) в двух вариантах - экранированном и неэкранированном. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Витая пара характеризуется отличным соотношением качества к стоимости и простотой монтажа; б) коаксиальный кабель: в проводник, имеющий форму полого цилиндр3 (внешний) вложен другой, изолированный от него проводник (внутренний); в) волоконно-оптический кабель состоит из волокон диаметром в несколько микрон, окружённых твёрдым покрытием и помещённых в защитную оболочку.Для передачи информации по оптоволоконному кабелю используется свет. Первые оптоволоконные кабели изготовлялись из стекла, в настоящее время уже разработаны кабели на основе пластиковых волокон.Источником распространяемого по оптическим кабелям света являются светодиод или инжекционный лазерный диод, а кодирование информации осуществляется изменением интенсивности света. На принимающем конце кабеля детектор преобразует световые сигналы в электрические. Светодиод дешевле, функционирует в большем температурном диапазоне и служит дольше. Инжекционный диод, работающий по принципу лазера, более эффективен и может поддерживать более высокие скорости передачи данных. Оптоволоконный кабель является наиболее помехозащищённым, позволяет передавать информацию на большие расстояния и с большой скоростью (до 10 Гбит/с и выше), однако этот кабель дорогой, сложный в установке и обслуживании. 27. Модуляция сигналов: понятие, общая модель процесса, виды модуляции. Пример. Модуляция цифровых данных аналоговым сигналом. 28. Цифровое кодирование (передача цифровых данных с помощью аналоговых сигналов). 29. Кодирование информации. Основные понятия. Требования к кодированию. Типы кодов. Под кодированием информации будем понимать преобразование формы представления информации с целью обеспечения удобства её передачи по каналам связи или хранения. Простым примером является передача сообщения в виде телеграммы.Декодирование информации - операция восстановления принятого сообщения. Для передачи сообщения по КС необходимо иметь устройства для кодирования (кодеры) и для декодирования (декодеры) сообщений. В широком смысле под кодированием понимают представление символов одного алфавита символами другого. Например, десятичное число 92 (символы 9 и 2) можно представить в символах двоичного алфавита: 92 = 0101 1100, Будем рассматривать кодирование как представление дискретных сообщений в виде некоторых комбинаций, составленных по определённымправилам из определённого числа символов - элементов кода. Число различных элементов, из которых слагаются комбинации, назовём основанием кода (q). Так, элементами двоичного кода являются символы 0 и 1 (q=2). В этом случае дискретные сообщения представляются в виде последовательности двоичных символов 0 и 1.Основными требованиями к кодированию являются следующие: • среднее число символов, приходящихся на единицу сообщения, должно быть минимальным. При отсутствии помех это требование приводит к выигрышу во времени при передаче сообщения или к сокращению объёма памяти запоминающего устройства при хранении. Такое кодирование называется безызбыточным или оптимальным; • кодирование должно обеспечивать заданную достоверность при передаче либо хранении информации. Однако это требует избыточности в представлении сообщения, и такое кодирование называется избыточным или помехоустойчивым. Помехоустойчивость кодов достигается введением избыточности в кодовые комбинации (вводят дополнительные разряды). Если, например, для кодирования всех символов внешнего алфавита достаточно иметь m-разрядный первичный код, то для обеспечения помехоустойчивости к его "in" разрядам добавляют "к" избыточных разрядов. При этом длина результирующей КК становится равной n=m+k. Коды, не обладающие избыточностью, не способны обнаруживать и тем более исправлять ошибки.Таким образом, от способа кодирования сообщения зависят и время его передачи, и достоверность.Для разрешения противоречия в системах передачи дискретных сообщений (данных) используют два алфавита: один имеет достаточно большой объём, применяется для представления сообщения на языке источника и получателя информации и называется внешним алфавитом; второй используют непосредственно для передачи информации по каналу, он содержит небольшое число символов и называется внутренним алфавитом. Чем меньше символов содержит внутренний алфавит, тем легче их различать в условиях помех. Проблемы помехоустойчивого кодирования решаются специальными методами. 30. Кодирование как средство контроля передаваемой информации. При передаче кодовых сообщений между устройствами ЭВМ пути транспортировки кодов являются короткими. При передаче кодовых сообщений от одной ЭВМ к другой эти пути могут оказаться длинными. При прохождении сообщения по каналу связи на него воздействуют помехи. При кодировании сообщений безызбыточными равномерными двоичными кодами длиной n используются все 2^n возможных КК, т.е. любой из 2^n кодовой комбинации сопоставляется какой-либо символ внешнего алфавита. Изменение полярности одного или более символов в какой-либо кодовой комбинации приводит к ошибочному её декодированию. Наиболее опасными для кодовых сообщений являются импульсные помехи, под действием которых 0 может быть принят за 1, и наоборот. Пример. Передать по КС с помехами сообщения А, Б, В, Г, используя безызбыточное кодирование. Для кодирования четырёх сообщений выберем 2-разрядные двоичные коды, позволяющие образовать четыре различных КК, и присвоим сообщениям следующие коды: А - 00, Б - 01, В - 10, Г -11. Если под действием помехи один из элементов кодовой комбинации, например 00, соответствующий А, изменится, то она превращается (трансформируется) в другую разрешенную комбинацию, например 01, которую декодер интерпретирует как сообщение Б (рис. 3.45), и ошибка не будет обнаружена. И так может быть с каждой из четырёх кодовых комбинаций. Безызбыточные коды не обладают помехозащищённостью и не позволяют обнаруживать ошибки. Для обнаружения и исправления ошибок в принимаемых комбинациях необходимо вводить избыточность. Помехоустойчивость избыточного кода обеспечивается благодаря тому, что для передачи информации используются не все 2" кодовых комбинаций равномерного кода, а лишь часть из них, получившая название разрешённых КК. Следовательно, число разрядов в КК должно быть таким, чтобы общее число комбинаций m=2n превышало число разрешенных тр, используемых для передачи информации, т.е. m>mp. Оставшаяся часть комбинаций m - mp , составляющая запрещённые КК, при передаче информации не применяется. В разрешенных комбинациях полярность элементов должна отличаться друг от друга, по крайней мере, в двух разрядах. Если в результате помех разрешённая комбинация превратится в запрещённую, то ошибка может быть обнаружена или исправлена. Следовательно, 3-разрядный двоичный код является помехоустойчивым и позволяет обнаруживать однократные ошибки в сообщениях А, Б, В, Г. Кратностью ошибки называют количество искаженных символов в КК. Для защиты сообщений А, Б, В, Г от двукратных ошибок избыточность КК необходимо увеличить, т.е. кодировать их более длинными кодовыми комбинациями, например 4-разрядными, выбрав при этом из общего числа возможных комбинаций (т=2 ) четыре разрешённых. Конечно, и при избыточном кодировании ошибка может быть не обнаружена, если одна разрешённая комбинация трансформируется в другую разрешённую. Однако вероятность такого события гораздо меньше, чем вероятность превращения разрешённой в запрещённую. Существуют и другие способы обнаружения ошибок в кодовых комбинациях, например контроль на чётность. В этом случае каждому из сообщений А, Б, В, Г ставится в соответствие кодовая комбинация, в которой сумма элементов по mod 2 с учётом избыточного контрольного разряда у равна 0. Tаким образом, можно сделать вывод, что все четыре сообщения приняты без ошибок. 31. Систематические коды. Оценка корректирующей способности кода через кодовое расстояние. 32.Вероятностная оценка корректирующей способности кода. 33. Исправление ошибок при передаче сообщения. Декодирование данных 34. Методы эффективного кодирования. Кодирование по Шеннону - Фано, Пример. 35. Представление информации в ЭВМ. Типы численных данных. Перевод чисел из одной СС в другую. Пример. 36. Представление информации в ЭВМ. Числа с фиксированной точкой: форматы, диапазон, точность представления. 37. Представление информации в ЭВМ. Числа с плавающей точкой: форматы, диапазон, представление Б памяти ЭВМ. 38.Машинные коды. Особенности, использование, правила образования. Для представления чисел со знаком используются специальные машинные коды. Причём важен такой способ кодирования чисел, при котором их знак и значащие двоичные цифры при сложении кодов чисел обрабатывались бы одинаково. Этим условиям удовлетворяет дополнительный код, который используется для хранения чисел и выполнения арифметических операций над ними. Следует отметить, что ЭВМ работает не с числами а с их кодами. Чтобы отличить запись числа от записи кода, используют квадратные скобки, например дополнительный код числа X обозначают в виде [X]дк. Ещё одной особенностью, отличающей запись кода от записи числа, является точка, отделяющая знаковый бит от значащих. Точка не является частью кода, в машинной сетке не ставится и используется лишь при ручной записи кодов. Образование ДК 16-ричных чисел. 39. Память ЭВМ. Логическая организация ОП. 40. Компьютер как средство автоматизированной обработки информации. Структурная организация Фон-Неймановской ЭВМ. Характеристика основных блоков. Основными блоками ЭВМ являются: • центральный процессор (ЦП); • память (основная - ОП и внешняя - ВЗУ); • устройства ввода-вывода (УВВ). Центральный процессор (ЦП) - основной (центральный) блок компьютера. Он осуществляет управление взаимодействием всех основных компонентов ЭВМ и непосредственно осуществляет обработку информации в соответствии с заданным алгоритмом, выполняя следующие операции: • организация обращения к ОП: выборка команды, дешифрирование ее и производство вычислений (выполнение команд); • инициирование работы внешних устройств; • организация системы прерываний (приём и обработка запросов на прерывание). Выбрав команду из памяти, ЦП выполняет указанную в ней операцию, например сложение, вычитание и т.д. Если операнд размещен в памяти, то центральный процессор, а именно ЦУУ, формирует его адрес и осуществляет выборку операнда из ОП. После выборки текущей команды процессор формирует адрес следующей команды. После завершения работы ПОП состояние ЦП восстанавливается, позволяя продолжить выполнение прерванной команды. Под памятью ЭВМ понимают устройства, служащие для запоминания и представления информации, а именно входных и промежуточных значений и окончательных результатов, а также программ. Память разделяют на основную (ОП) и внешнюю (ВЗУ). ОП предназначена для хранения программ и данных, имеет ограниченную емкость и включает в себя ЗУ двух типов: оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или запоминающее устройство с произвольной выборкой (ЗУПВ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). ОЗУ хранят программы и данные, участвующие в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования компьютера, которые могут быть изменены в произвольный момент времени. Исполняемый в текущий момент фрагмент программы обязательно находится в ОП. ОЗУ работает в трех режимах: запись, чтение, хранение и является энергозависимым типом памяти, т.е. информация теряется после отключения питания. ПЗУ служит для хранения неизменной информации (загрузочные программы ОС, программы тестирования устройств компьютера, подпрограммы, микропрограммы, константы и т.п.). Изменить содержимое ПЗУ пользователь не может. ПЗУ работает в двух режимах: чтение и хранение и является энерго/Жзависимым типом памяти, т.е. хранит информацию после отключения питания. Внешняя память (ВП) или внешнее запоминающее устройство (ВЗУ) отличается практически неограниченной ёмкостью, т.к. число блоков ВП можно наращивать по мере необходимости, и реализуется на основе устройств с подвижным носителем информации (магнитные и оптические диски, магнитные леиты (МЛ) и др.). Носитель - материальный объект, способный хранить информацию. По типу носителя все ВЗУ можно разделить на накопители на магнитной ленте (МЛ) и дисковые. Дисковый носитель может иметь жёсткую (НЖМД) или гибкую основу (НГМД) - дискеты (флоппи-диски), компакт-диски (compact-disk) или просто CD - диски с оптическим способом записи информации, имеющие достаточно большую емкость (650 - 800 МБ) и DVD-диски (Digital Versatile Disk, цифровой диск общего назначения), с емкостью до 17 ГБ данных. Все современные компьютеры имеют привод CD-ROM. Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода, представляющего сочетание механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Устройства ввода-вывода обеспечивают взаимодействие машины с пользователем, объектами управления и другими компьютерами и включают: 1) диалоговое средство пользователя: • видеомонитор (дисплей) - устройство для отображения вводимой-выводимой информации; • устройство речевого ввода (звуковые мыши со сложным ПО, позволяющие распознавать воспроизводимые человеком буквы и слова); 2) устройства ввода: • клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации; • сканеры - устройства ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного носителя (тексты, схемы, рисунки, графики, фото); сканер подобно копировальному аппарату создаёт копию изображения бумажного документа, но не на бумаге, а в электронном виде, т.е. создаётся электронная копия изображения; • указатели (графические манипуляторы (мышь, планшет, световое перо и т.п.)); 3) устройства вывода: • дисплеи; • принтеры - печатающие устройства для вывода информации из компьютера (матричные, струйные, лазерные); 4) устройства связи и телекоммуникации: • адаптеры (контроллеры) - специальные электронные схемы, обеспечивающие подключение периферийных устройств (дисплей, жесткий диск и др.) к системной шине (магистрали) компьютера. Устройство для подключения компьютера к локально-вычислительной сети (ЛВС) называется сетевым адаптером; • аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи; • сетевые интерфейсные платы и карты; • мультиплексоры передачи данных; • модемы. |
