Ақпараттың ЭЕМ-де бейнеленуі. Санау жүйелері

                                             

Жоспар

КІРІСПЕ...........................................................................................................3                                                                                                      

1.Ақпарат ұғымы. Қасиеттері. Типтері........................................................4                                                   

2.Ақпарат мөлшері. Ақпараттың өлшенуі .................................................7                                                

3.Бит – ақпараттың ең кіші өлшем бірлігі ...................................................9                                               

4.Ақпарат энтропиясын өлшеу. Ақпаратты сандық бағалаудағы

Хартли формуласы .......................................................................................11                                                                                 

5.Ақпараттың ЭЕМ-де бейнеленуі. Санау жүйелері .............................13                                

ҚОРЫТЫНДЫ ..............................................................................................17                                                                                           

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ...............................................................18                                                             

 

 КІРІСПЕ

 
         Ақпаратты шындығында да ғылыми ұғым ретінде қарастыруға болады. Өйткені бұған дейін ақпараттың кұрылымы мен қасиеттері барлық ғылым салаларында зерттелінді. Мысалы, физика - ақпарат таситын сигналдардың қасиеттерін зерттейді. Табиғаттағы көптеген құбылыстардың сигнал шығаратыны белгілі. Ал тіркелінген сигналдар белгілі бір мәліметтерді құрайды. Мәліметтер түрленіп, тасымалданып, әдістердің көмегімен қолданыс табады. Мәліметтер мен әдістердін өзара әсерлесуінен ақпарат түзіледі. Өлі табиғаттағы процестер үздіксіз энергия алмасу түрінде өтеді. Энергия алмасумен қатар тірі табиғатта бағытталған зат алмасу процесі жүреді. Зат алмасу мен энергия алмасу процестерінің арасындағы өзара байланыс ақпарат алмасу турінде өтеді немесе оны ақпараттық процесс деп атайды. 
        Ақпарат – қарастылатын жүйе қалпы. Хабар – заттанған ақпарат. Ақпарат жіберушіден қабылдаушыға бағытталған хабардың сапасы болып табылады. Ақпарат әрқашан бірнәрсе (параметр өлшемі, оқиғаның болғаны, т.б.) туралы. Осылай қарастырылған ақпарат мағынасы ұқыпты болуы шарт емес. Ол ақиқат немесе жалған, тіпті сүюдің даусы болуы мүмкін. Тіпті үзілісті шудың байланыс арнасын толтыруы, түсініспеушілік әкелу мүмкіндігі осы мағынасы бойынша ақпарат болып есептеледі. Дегенмен, жалпы айтсақ, ақпарат мөлшері көбейген сайын хабар дәлірек болады. Бұл модель белгілі жіберуші және кем дегенде бір қабылдаушы бар деп есептейді. Осы модельдың көптеген толықтырмаларында жіберуші мен кем дегенде бір қабылдаушының ортақ тілі барын жорамалдайды. Ақпараттың өзгеше маңызды анықтамасы оны қабылдаушы түсінетіндей жіберушіден шыққан хабар деп анықтайды. Бірақ, белгілi жіберуші болуын талап ететін “ақпарат - хат” моделі ақпараттың қоршаған ортадан, байқау, өлшеу, т.б. арқылы, алынатын нәрсе болуы мүмкіндігіне мән бермейді. Ақпарат ұғым ретінде контекстіне байланысты көптеген мағына білдіреді, дегенмен ол әдетте мағына, білім, тапсырма, байланыс, бейнелеу, сезіну дегендермен тығыз байланысты. Қысқа қайырғанда, қабылданған және түснікті хабар. Дерек хақында айтылса, ақпарат деп әлдебір түйін жасауға болатындай ақиқаттар жиынтығын қарастыруға болады. Оқу, тәжірибе немесе тапсырмалар арқылы ақпарат алынатындықтан оның т.б. түсініктемелері болуы мүмкін. Қалай боланда да ақпарат деректерді өңдеу, реттеу және оларды қабылдаушыға жаңа білім болатындай ұйымдастыру нәтижес болып табылады. Байланыс теориясы нәтиженің (шығыстың) анықсыздығының сандық өлшемі болып табылады. Мысалға, “мыңдаған биттерден тұратын ақпарат” деп айта аламыз.

 

 

1.   Ақпарат ұғымы. Қасиеттері. Типтері

 

       Ақпарат ұғымын оның берілу  үрдісін сызбалық сипаттаудан  анықтайық. Яғни, ақпарат ұғымы таратқыш, қабылдағыш және байланыс арнасы арқылы берілетін хабар (сурет 2).

        Хабарды таратқыш және қабылдағыш адамдар немесе техникалық құрылғылар болуы мүмкін. Яғни, ақпаратты бейнелеуге және түсінуге болады. Сондықтан әрбір ақпараттың бейнелену пішімі және мазмұны болады.

         Хабар – белгілі пішімде көрсетілген және беруге арналған ақпарат, яғни ақпараттың бейнелену пішімі. Хабар материалды-энергетикалық пішімде – сызбалар, мәтін, дыбыс, жарық, қимыл және т.б. түрінде беріледі. Яғни, хабар қандай да бір қатынас тілінің өрнегі болады, олар – табиғи тілдер, математика тіл, әуез тілі, мимика белгілері және т.б.

         Ақпарат түрлері. Хабар таратқыштан қабылдағышқа жеткізілуі үшін ақпарат тасушы қажет. Тасушы көмегімен берілетін хабар сигнал деп аталады. Сигнал – уақыт ішінде өзгеретін физикалық үрдіс (мысалы, тізбекте жүретін электр тогы, жарықтың таралу үрдісі). Ақпарат физикалық үрдістің, яғни сигналдың бір немесе бірнеше параметрлерінің мәнімен беріледі.

         Егер сигнал параметрі берілген аралықта кез келген аралық мән қабылдай алатын болса (уақытқа байланысты үздіксіз функциямен анықталса), онда сигнал үздіксіз ал мұндай сигналмен анықталған хабар да үздіксіз деп аталады. Бұл жағдайда таратқышпен берілген ақпарат үздіксіз түріне ие болады.

         Егер сигнал параметрі берілген аралықта жеке бекітілген мәндерді қабылдаса, онда сигнал дискретті, ал мұндай сигналмен анықталған хабар да дискретті деп аталады. Бұл жағдайда таратқышпен берілген ақпарат дискретті түріне ие болады. Сонымен біз ақпарат берілуінің екі негізгі түрін (пішімін) - үздіксіз және дискретті ақпаратты анықтадық.

        Кез келген үздіксіз хабарды үздіксіз функция түрінде бейнелеуге болады.  Үздіксіз хабарды дискреттеу үрдісінің көмегімен дискретті түріне көшіруге болады. Дискреттеу дегеніміз – функцияның (сигнал параметрінің) шексіз көп мәндері жиынынан барлық қалғандарын жуық мінездей алатын белгілі бір мәндерін таңдап алу.

Мысалы:  функцияның анықталу облысы    нүктелерімен тең ұзындықты кесінділерге бөлінеді, ал әрбір кесіндідегі функция мәні тұрақты және оның осы кесіндідегі орта мәніне тең деп алынады. «Баспалдақтарды» ордината өсіне проекцияланғаннан шыққан    мәндері үздіксіз функцияның дискретті түрін анықтайды. Үздіксіз хабарды дискреттеу мүмкіндегі информатика үшін өте маңызды, себебі есептеу техникасымен өңделетін ақпарат дискретті болуы қажет.

Үздіксіз ақпаратпен жұмыс жасайтын арнайы ЭЕМ-дер бар, олар аналогтық машиналар деп аталады. Бірақ олар арнайы есептер кластарымен жұмыс атқаратындықтан көпшілік қолданушыларға кең таныс емес. Ақпарат берілуінің басқа пішімдері:

-  таңбалы – мәтіндік (әріп, цифр, таңбалар т.б.);

-  графикалық (суреттер, бейнелер көмігімен, т.б. көмегімен);

-  дыбыстық. 

Сонымен қатар бізді қоршаған алуан ақпаратты  әртүрлі белгілерге байланысты топтастыруға, яғни түрлерге жіктеуге болады.

Пайда болу және қолдану аумақтарына байланысты түрлері:

-  биологиялық;

-  әлеуметтік;

-  ғылыми;

-  экономикалық  т.с.с.

Берілу  және қабылдау тәсілдеріне байланысты түрлері:

- визуальды  (таңбалар мен бейнелер арқылы);

- аудиальды  (дыбыс арқылы);

- тактильдік  (сезім арқылы);

- органалептикалық  (дәм мен иіс арқылы);

- машиналық (есептеу техникасының құралдары арқылы)  т.с.с.

Ақпараттың қасиеттері.  Кез келген ақиқат өмірдегі объектілерге тән ішкі және сыртқы қасиеттерін анықтауға болады. Сыртқы қасиеттер объектінің басқа объектілермен әсерлесу барысында анықталатын қасиеттер болғандықтан, ақпарат үшін маңызды сыртқы қасиеттер оны тұтынушы (қабылдағыш) көзқарасынан анықтайтын қасиеттер. Ақпараттың аталған қасиеттері:

Объектілік және субъектілік қасиеті. Ақпараттың  жеке көзқарастар мен талқылаудан тәуелсіздігін анықтайтын қасиет

Толықтық қасиеті.  Ақпараттың объектіні немесе үрдісті толық мінездеу қасиеті. Бұл қасиет ақпараттың сапасын және оның қажетті шешім қабылдауға жеткіліктігін анықтайды.

Өзектілік (дәлуақыттылық) қасиеті. Ақпараттық ағымдық уақыт мезетіне сәйкестік дәрежесін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақпараттың толықтығымен біріге отырып оның құндылығын анықтайды.

Ақиқаттық қасиеті.  Ақпаратта жасырын қателіктердің болмауы қасиеті.  Ақпарат қабылдағыш алған уақытта белгілі мөлшерде «ақпараттық шуыл» болуы мүмкін, ол неғұрлым аз болса, ақпараттың ақиқаттығы жоғарылайды.

Қатынау мүмкіндігі қасиеті.  Пайдаланушының ақпаратты алу мүмкіндігі дәрежесін анықтайтын қасиет. Ақпаратқа қатынау мүмкіндігінің жоқтығы оны қатынауға мүмкін емес етеді.

Адекваттық қасиеті.  Ақпараттың өзі бейнелейтін объектіге немесе құбылысқа, үрдіске бірмәнді сәйкестігін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақиқаттық және қолданушы мұқтаждығына сәйкес келу қасиеттерімен анықталады.

Эргономдық қасиеті. Белгілі қолданушы үшін ақпараттың пішімі мен көлемінің ықғайлылық дәрежесін көрсететін қасиет.

Ақпараттың ішкі қасиеттерінің маңыздылары оның ішкі құрылымы және көлемі (мөлшері) болып табылады.

Ішкі  құрылымына байланысты:

- мәліметтер немесе қарапайым логикалық реттелмеген мағлұматтар жиынтығы;

- логикалық реттелген, ұйымдастырылған мәліметтер жиынтығы.

Информатикада ақпарат ұғымымен бір  қатарда «мәліметтер» және «білім» ұғымдары орналасады.

Мәліметтер – мүмкін өңдеу үрдістеріне адекватты белгілі бір пішімде берілген ақпарат (немесе формальданған, ықғайлы түрге келтірілген және техникалық құралдардың (ЭЕМ-де) көмегімен өңдеуге берілген ақпараттар.). Мәліметтер – тіркелген сигналдар. Мәліметтердің реттелуі оларға белгілі бір құрылымдарды орнатумен жүзеге асырылады, яғни мәліметтер құрылымдары анықталады.

Білім – берілген типті объектідегі барлық қарастырылып отырған жағдайлардың жиыны және бір объектіден екінші объектіге өту сипаттамасын беретін ақпарат.

Білім ақпараттың ерекше логикалық реттелген, ұйымдастырылған құрылымын анықтайды. Білім – логикалық талқылаудың негізінде белгілі бір шешімдер қабылдауға мүмкіндік беретін ақпараттар.

 

 

 

 

 

 

 

2. Ақпарат мөлшері. Ақпараттың өлшенуі

Ақпарат көлемі (мөлшері). Жоғарыда айтылғандай ақпараттың ішкі қасиеттерінің бірі – оның көлемі (мөлшері). «Ақпарат көлемі (мөлшері)» ұғымын анықтауда екі негізгі көзқарас бар:

- энтропиялық (ықтималдық) тұрғыдан;

- көлемдік тұрғыдан;

К.Шеннон дамытқан ақпарат мөлшерін өлшеудің энтропиялық тәсілі ақпараттар теориясында  кеңінен қолданылады, ал ЭЕМ-ң шығуы  көлемдік тәсілді кеңінен қолдануға  әкелді. Сондықтан біз көлемдік тұрғыдан ақпарат мөлшерін өлшеуді қарастырамыз.

Көлемдік  тұрғыдан анықталған ақпараттың сандық өлшемі ақпарат көлемі деп аталады. Хабардағы ақпарат көлемі – ондағы таңбалардың санымен анықталады. Хабар бір мазмұнды әртүрлі тәсілдермен (әртүрлі алфавиттерді қолдана отырып) беруі мүмкін, мысалы:

«он үш»

13

XIII

Мысалдан бұл тәсілдің хабарды  беру пішіміне тәуелді екендігін  көруге болады. Есептеу техникасында өңделетін және сақталатын ақпарат (оның шығу тегіне байланыссыз)  екілік жүйеде көрсетілетіндіктен (0 және 1-ден (бит) тұратын алфавиттің көмегімен) сәйкес өлшем бірліктері енгізілген, олар бит және байт. Бит – ақпараттың ең кіші өлшем бірлігі болса,байт – негізгі өлшем бірлігі. Байт – 8 биттен тұратын топ.

Ақпарат дегеніміз — белгілі  бір объект туралы толық мәліметті  дәлелдейтін деңгей. Философия тілімен  айтқанда, ақпарат — өмірдің айнасы. Ақпаратты кодтау тәсілдері мен  оны сақтау жинақтағыштан белгілі  бір ақпараттық процестердің орындалуы, басқару жүйесінің тиімді функциясына  тәуелді. Басқару жүйесінде ақпарат  ережеге сәйкес бірнеше рет өзгерістерге ұшырайды, және өзінің орнын өзгертуі мүмкін. Ақпараттың көлемі хабарланудағы  алфавит бойынша қабылданған  символдардың санымен өлшенеді. Көп  жағдайда ақпарат сандық кодтармен  кодталады. Әлбетте, бірдей разрядтар  саны түрлі санау жүйелерінде  өзгеше жағдайда берілуі немесе жазылуы  мүмкін:

 

N=m·n

мұндағы, N —  барлық мүмкін болатын жағдайлар  саны; m — санау жүйесінің негізі; n — хабарламадағы символдар саны.

Сондықтан, әртүрлі санау жүйесіндегі бір  ғана разряд бірнеше көлемде болуы  мүмкін, сәйкесінше бірнеше көлемдегі  деректерді өлшеу бірлігі өзгереді. Екілік санау жүйесінде өлшем  бірлігі ретінде бит (2 разрядтық) ал 10 санау жүйесінде дит (10 разряд).

Ақпараттың  өлшенуі

      Ақпарат қалай өлшенеді, мысалы,  "Соғыс және Бейбітшілік"  романының мәтінінде,  Рафаэля  немесе адамның  генетикалық  коды бола ма? Осы сұрақтың  жауабын ғылым  түсіндіріп  бере алмады. Ал, бірақ ақпаратты  өлшеуге болады?  Қандай да  бір алфавитті пайдаланып ақпарат  жазуды кодтау деп атайды. Бір  ғана ақпаратты әртүрлі жолда  жазуға болады. Бір белгі тобынан  екінші белгі тобына көшіру  жолын код деп атайды.  Ақпараттың  сақталу, қабылдану, берілу және  өңделу жолдары ақпараттың кодталу  түріне көп тәуелді болады.

Бір ақпарат өлшемін Клод Шеннон бір  бит    (ағылшын тілінде. bit — binary digit — екілік таңба ) деп  қабылдады. Ақпарат теориясында  Бит  — ақпараттың өлшемі.Есептеу  техникасында  "0" мен"1" –ден тұратын екілік сан таңбалары  арнайы терминмен бит деп аталады.

Бит — ақпараттың ең кіші өлшем бірлігі. ЭЕМ –де қолданылатын символдық  таңбаларды бейнелейтін сегіз разрядты екілік сан  —  байт,  сегіз  битке тең. Үлкен көлемдегі ақпараттың өлшем бірліктері:

• 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,

• 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,

• 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.

Соңғы кездерде мына төмендегі өлшем бірліктер  де қолданылады:

• 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,

• 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.

Ақпаратпен  келесідей амалдарды орындауға  болады: