Физические сигналы являются непрерывными функциями времени. Чтобы преобразовать непрерывный, в частности, аналоговый сигнал в цифровую форму используются аналого-цифровые пребразователи (АЦП). Процедуру аналого-цифрового преобразования сигнала обычно представляют в виде последовательности трех операций: дискретизации, квантования и кодирования.

Операция дискретизации заключается в определении выборки моментов времени измерения сигнала. Операция квантования состоит в считывании значений координаты сигнала в выбранные моменты измерения с заданным уровнем точности, а операция кодирования - в преобразовании полученных измерений сигнала в соответствующие значения некоторого цифрового кода или кодовой комбинации, которые затем передаются по каналам связи.

Процедуру восстановления непрерывного сигнала из цифрового представления также можно представить в виде двух операций: декодирования и демодуляции. Операция декодирования выполняет операцию обратную операции кодирования, т.е. преобразует последовательность заданных значений кодовой комбинации (кодовых слов) в последовательность измерений, следующих друг за другом через заданные интервалы времени дискретизации. Операция демодуляции выполняет интерполяцию или восстановление непрерывного сигнала по его измерениям. Преобразование сигнала из цифровой формы в непрерывный сигнал осуществляется цифро-аналоговыми пребразователями (ЦАП). Считается, что система аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований адекватна сигналу, если восстановленный непрерывный сигнал (копия) соответствует исходному непрерывному сигналу (оригиналу) с заданной погрешностью.

Квантование по уровню

При квантовании по уровню непрерывное множество значений функции x(t) заменяется множеством дискретных значений. Для этого в диапазоне непрерывных значений функции x(t) выбирается конечное число дискретных значений этой функции (дискретных уровней) и в процессе квантования значение функции x(t) в каждый момент времени заменяется ближайшим дискретным значением. В результате квантования образуется ступенчатая функция x_g(t).

Квантование по уровню практически может осуществляться двумя способами. При первом способе квантования мгновенное значение функции x(t) заменяется меньшим дискретным значением. При втором способе квантования мгновенное значение функции x(t) заменяется ближайшим меньшим или большим дискретным значением в зависимости от того, какое из этих значений ближе к мгновенному значению функции. В этом случае переход ступенчатой функции с одной ступени на другую происходит в те моменты, когда первоначальная непрерывная функция x(t) пересекает середину между соответствующими соседними дискретными уровнями.

Расстояние между дискретными соседними уровнями называется интервалом или шагом квантования

Различают равномерное квантование по уровню, при котором шаг квантования постоянен, и неравномерное квантование по уровню, когда шаг квантования непостоянен. На практике преимущественное применение получило равномерное квантование в связи с простотой его технической реализации.

Вследствии квантования функции по уровню появляются методические погрешности, так как действительное мгновенное значение функции заменяется дискретным значением. Эта погрешность, которая получила название погрешности квантования пол уровню или шума квантования, имеет случайный характер. Абсолютное её значение в каждый момент времени определяется разностью между квантованным значением x_g(t) и действенным мгновенным значением x(t) функции

Закон распределения этой погрешности зависит от закона распределения x(t).

Квантование по времени

Рассмотрим сущность понятия дискретизации сигнала x(t) применительно к детерминированной функции.

Дискретизация сигнала x(t) связана с заменой промежутка изменения независимой пременной некоторым множеством точек, т.е. операции дискретизации соответствует отображение
x(t) x(t_i)
x(t) – функция, описывающая сигнал
x(t_i) – функция, описывающая сигнал, полученный в результате дискретизации,

то есть в результате дискретизации исходная функция x(t) заменяется совокупностью отдельных значений x(t_i). По значениям x(t_i) можно восстановить исходную функцию x(t) с некоторой погрешностью. Функция, полученная в результате восстановления (интерполяции) по значениям x(t_i) , называется воспроизводящей и обозначается через V(t).

При обработке сигналов дискретизация по t должна производится таким образом, чтобы по отсчетным значениям x(t_i) можно было получить воспроизводящую функцию V(t), которая с заданной точностью отображает исходную функцию x(t).

При дискретизации сигналов приходится решать вопрос о том, каков должен быть шаг дискретизации:
=t_i-t_i-1

При малых шагах дискретизации количество отсчетов функции на отрезке обработки будет большим и точность воспроизведения – высокой. При больших количество отсчетов уменьшается, но при этом снижается точность восстановления. Оптимальной является такая дискретизация, которая обеспечивает представление исходного сигнала с заданной точностью при минимальном количестве выборок.

В этом случае все отсчеты существенны для восстановления исходного сигнала. При неоптимальной дискретизации имеются еще и избыточные отсчеты, которые не нужны для восстановления сигнала с заданной точностью и загружают канал передачи информации. Задача сокращения избыточных отсчетов может рассматриваться как задача описания непрерывных сигналов с заданной точностью минимальным числом дискретных характеристик.

Режимы обработки информации

1) Пакетный режим автоматизированной обработки информации

2) Диалоговый режим автоматизированной обработки информации

3) Сетевой режим автоматизированной обработки информации

1. Пакетный режим автоматизированной обработки информации Пакетный режим был наиболее распространен при централизованной организации решения экономических задач, когда большой удельный вес занимали задачи отчетности о производственно-хозяйственной деятельности экономических объектов разного уровня управления. Организация вычислительного процесса при пакетном режиме строится без доступа пользователя к ЭВМ. Его функции ограничиваются подготовкой исходных данных по комплексу (пакету) задач и передачей их в центр обработки, содержащий задание для ЭВМ на обработку, программы и нормативно-справочные данные. Пакет вводится в ЭВМ и реализуется в автоматическом режиме в соответствии с приоритетами задач без участия пользователя, что позволяет минимизировать время выполнения заданного набора задач. При этом работа ЭВМ может проходить в однопрограммном или многопрограммном режиме, что предпочтительнее, так как обеспечивается параллельная работа основных устройств машины. В настоящее время пакетный режим реализуется применительно к электронной почте и формирование регулярной отчетности.

2. Диалоговый режим автоматизированной обработки информации Диалоговый режим взаимодействия пользователя и ЭВМ обеспечивает возможность оперативного вмешательства человека в процесс обработки информации на ЭВМ. При коллективном диалоге с вычислительной системой управленческий персонал организации (фирмы) может использовать в автоматизированном процессе решения производственно-хозяйственных задач большой набор слабо формализуемых факторов в соответствии со своим опытом и знаниями реальной экономической ситуации. Особенно это касается экспертных систем. Диалог представляет собой обмен информационными сообщениями между участниками процесса, когда прием, обработка и выдача сообщений происходят в реальном масштабе времени. Он может быть парным, когда число его участников равно двум, и множественным при большем числе участников. В основе машинной диалоговой технологии обработки информации лежит взаимодействие человека и ЭВМ во время решения задачи посредством передачи и приема сообщений через терминальные устройства. При диалоге типа «человек ЭВМ» целью пользователя является получение результатных данных в процессе решения задачи. Цель использования ЭВМ оказание помощи пользователю при выполнении рутинных операций. Если роли участников диалога заданы жестко, то такой диалог называется жестким, например, режим работы «вопрос ответ» с указанием того, кому из партнеров принадлежит инициатива. Альтернативная жесткая структура задает множество предписанных вариантов диалога, представляемых пользователю в виде меню, как правило, иерархической структуры, из которого он выбирает направление решения задачи. Такой диалог называется гибким. Свободным называется диалог, позволяющий участникам общения обмениваться информацией произвольным образом. Эксплуатационные характеристики диалоговых систем должны удовлетворять следующим требованиям: - легкая адаптация пользователя к системе; - единообразие вычислительных, логических процедур и терминологии; - снабжение пользователя справочной информацией и необходимыми инструкциями, выводимыми на экран видеотерминала или печатающее устройство с указанием моментов получения помощи от ЭВМ или необходимости проведения ответных действий; - использование кратких форм диалога; - наличие защитных средств информации в системе, реализуемых операционными системами и специальными программами. Технология обработки данных в диалоговом режиме на ЭВМ предполагает: организацию в реальном времени непосредственного диалога пользователя и машины, в ходе которого ЭВМ информирует человека о состоянии решаемой задачи и предоставляет ему возможность активно воздействовать на ход ее решения; обеспечение реактивности, т.е. оперативной циркуляции сообщений как между функциональными задачами (программами), так и между задачами и пользователем; создание для конечных пользователей специалистов управления достаточно прозрачной диалоговой системы, требующей от них лишь выполнения привычных служебных действий. Для решения практических задач структура диалога включает различные возможные способы обмена информацией между пользователем и ЭВМ, т.е. диалоговая система содержит множество запросов и соответствующих им ответных сообщений. Каждому запросу соответствует несколько альтернативных ответных сообщений. Схема диалога разрабатывается обычно сразу на весь комплекс решаемых задач. Каждому пользователю выделяются отдельные части схемы диалога с целью автоматического контроля его полномочий и для предотвращения несанкционированного доступа. Наиболее распространенными типами организации диалога являются меню, шаблон, команда, естественный язык. Реализация диалога типа «меню» возможна через вывод на экран видеотерминала определенных функций системы. Выбор конкретной функции пользователем может осуществляться: - набором на клавиатуре требуемой директивы или ее сокращенного обозначения; набором на клавиатуре номера необходимой функции; - подведением курсора в строку экрана с нужной пользователю функцией; - нажатием функциональных клавиш, запрограммированных на реализацию данной функции. Шаблон это режим взаимодействия конечного пользователя и ЭВМ, на каждом шаге которого система воспринимает только синтактически ограниченное по формату входное сообщение пользователя. Варианты ответа пользователя ограничиваются форматами, предъявляемыми ему на экране видеотерминала. Диалог может быть реализован через: - указание системой на экране дисплея формата вводимого пользователем сообщения; - резервирование места для сообщения пользователя в тексте сообщения системы на экране терминала. Диалог «шаблон» используется для ввода данных, значения которых или понятны (например, поле для записи даты, фамилии, названия предприятия и т.д.), или являются профессиональными терминами, известными пользователю по его предметной области. Диалог типа «команда» инициируется пользователем. При этом выполняется одна из допустимых на данном шаге диалога команда пользователя. Их перечень отсутствует на экране, но легко вызывается на экран с помощью специальной директивы или функциональной клавиши (обычно F1). При вводе ошибочной команд (нет в списке, не тот формат или синтаксис) выдается сообщена об ошибке. Естественный язык это тип диалога, при котором запрос и ответ со стороны пользователя ведется на языке, близком к естественному. Пользователь свободно формулирует задачу, но с набором установленных программной средой слов, фраз и синтаксиса языка. Система может уточнять формулировку пользователя. Разновидностью диалога является речевое общение с системой. Массовое применение ПЭВМ в режиме диалога обеспечивает отказ от использования традиционных бумажных носителей информации. Использование ПЭВМ в местах возникновения информации (на складах, в цехах, в функциональных управленческих отделах и др.) позволяет автоматизировать процесс изготовления и заполнения первичной документации. При составлении первичного документа пользователь в диалоговом режиме с помощью ПЭВМ выбирает нужную ему из ряда предлагаемых системой форму документа и выводит ее на экран монитора. Последующая работа заключается в заполнении формы данными, вводимыми с клавиатуры либо с помощью другого устройства ввода (светового пера, манипулятора типа «мышь» и т.п.). Данные могут быть записаны на жесткий или гибкие магнитные диски. Готовый документ может быть при необходимости выведен на печать.

if ($this->show_pages_images && $page_num < DocShare_Docs::PAGES_IMAGES_LIMIT) { if (! $this->doc['images_node_id']) { continue; } // $snip = Library::get_smart_snippet($text, DocShare_Docs::CHARS_LIMIT_PAGE_IMAGE_TITLE); $snips = Library::get_text_chunks($text, 4); ?>

Диалоговая технология для системы обработки данных на базе ПЭВМ обеспечивает проведение автоматизированного сбора, регистрации и предварительной обработки данных непосредственно на рабочих местах специалистов управления (создание АРМ). В режиме диалога на ПЭВМ может работать не только оператор, но и конечный пользователь, знающий предметную область решаемой задачи, способный визуально обнаружить ошибки, как возникшие при вводе, так и не выявленные ранее непосредственно в первичных документах.

3. Сетевой режим автоматизированной обработки информации Сеть - это совокупность программных, технических и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов. Сеть позволяет: - построить распределенные хранилища информации (базы данных); - расширить перечень решаемых задач по обработке информации; - повысить надежность информационной системы за счет дублирования работы ПК; - создать новые виды сервисного обслуживания, например электронную почту; - снизить стоимость обработки информации. Характеристики сетей: - открытость. Заключается в обеспечении возможности подключения в контур сети любых типов современных ПК; - ресурсы. Значимость и ценность сети должны определяться набором хранимых в ней знаний, данных и способностью технических средств оперативно их представлять либо обрабатывать; - надежность. Трактуется как обеспечение высокого показателя «наработки на отказ» за счет оперативных сообщений об аварийном режиме, тестирования, программно-логического контроля и дублирования техники; - динамичность. Заключается в минимизации времени отклика сети на запрос пользователя; - интерфейс. Предполагается, что сеть обеспечивает широкий набор сервисных функций по обслуживанию пользователя и предоставлению ему запрашиваемых информационных ресурсов; - автономность. Понимается как возможность независимой работы сетей различных уровней; - коммуникации. К ним предъявляются особые требования, связанные с обеспечением четкого взаимодействия ПК по любой принятой пользователем конфигурации сети. Сеть обеспечивает защиту данных от несанкционированного доступа, автоматическое восстановление работоспособности при аварийных сбоях, высокую достоверность передаваемой информации и вычислительных процедур.

Важнейшей характеристикой сети является топология, определяемая структурой соединения ПК в сети. Различают два вида топологии физическая и логическая. Под физической топологией понимается реальная схема соединения узлов сети каналами связи, а под логической структура маршрутов потоков данных между узлами. Наиболее обширно представлена классификация сетевых технологий по признаку «охват территории». Использование персональных компьютеров (ПК) в составе локальных вычислительных сетей (ЛВС) обеспечивает постоянное и оперативное взаимодействие между отдельными пользователями в пределах коммерческой либо научно-производственной структуры. Все ее компоненты сети (ПК, каналы коммуникаций, средства связи) физически размещаются на небольшой территории одной организации или ее отдельных подразделений. Территориальной (региональной) называют сеть, компьютеры которой находятся на большом удалении друг от друга, как правило, от десятков до сотен километров. Иногда территориальную сеть называют корпоративной или ведомственной. Такая сеть обеспечивает обмен данными между имеющими доступ к ресурсам сети абонентами по телефонным каналам сети общего назначения, каналам сети «Телекс», а также по спутниковым каналам связи. Количество абонентов сети не ограничено. Им гарантируется надежный обмен данными в режиме «реального времени», передача факсов и телефонных (телексных) сообщений в заданное время, телефонная связь по спутниковым каналам. Основная задача федеральной сети создание магистральной сети передачи данных с коммутацией пакетов и предоставление услуг по передаче данных в реальном масштабе времени широкому кругу пользователей, к числу которых относятся и территориальные сети. Глобальные сети обеспечивают возможность общения по переписке и телеконференции. Основная задача глобальной сети обеспечение абонентам не только доступа к компьютерным ресурсам, но и возможности взаимодействия между собой различных профессиональных групп, рассредоточенных на большой территории.

КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Единицы информации

Компьютер тоже пользуется знаковой системой, которая состоит всего из двух цифр двоичной системы счисления: 1 и 0. Цифра двоичной системы называется битом ( Binary digit ).

Бит – наименьшая единица информации, известная в природе. Сообщение о том, что произошло одно из двух возможных событий, дает получателю один бит информации: опаздывает поезд или нет, будет дождь или нет и т.п. С помощью битов можно представить любой знак и любое число. Значение бита – 0 или 1 – может быть истолкован, как альтернатива: Есть сигнал – 1, нет сигнала – 0. включено-выключено, Нет-Да, Ложь-истина. Процессор, как электронная схема, способен воспринимать только наличие или отсутствие электрического сигнала: есть сигнал – единица (1), нет сигнала – ноль (0). Ответ на вопрос – «ноль или единица ?» – несет бит информации. Аппаратными средствами биты группируются по 8 в одну ячейку регистра процессора (или ОП), образуя байт информации. Пример – перфокарта или перфолента: в отверстия проходит свет– есть сигнал (1), нет отверстия – нет сигнала (0); в одной колонке/строчке 8 позиций, т.е. 8 комбинаций нулей и единиц –1 байт.

Такую совокупность из нулей и единиц, записанных определенным образом для ПК, называют кодом. Для каждого тип ПК существует своя система кодовых обозначений.

Итак, компьютер способен распознавать только 0 и 1. Но, как правило, компьютер работает не с отдельными битами, а с восемью сразу. Эта совокупность из восьми битов, воспринимаемая компьютером как единое целое, называется байтом. То есть байт это восьмиразрядное двоичное число или восьмиразрядная комбинация нулей и единиц, например 10101110. один байт способен закодировать значение одного символа из 256 возможных (256=2⁸).

Вся работа компьютера это управление потоками байтов, которые вводятся в машину с клавиатуры, или дисков, или по линии связи, преобразуются по командам программы, временно запоминаются или записываются, а затем выводятся на экран в виде символов или цветных точек графического изображения, или на бумагу принтера.