Помехоустойчивое кодирование

  • Две стратегии

o метод исправления ошибок (Forward Error Correction)

o метод обнаружения ошибок с запросом на повторную передачу (Automatic Repeat Request)

  • Два класса кодов

o блоковые – каждый блок кодируется отдельно

o непрерывные – код зависит от всех предыдущих символов

  • Два крайних случая

o проверка четности – минимум избыточности

  • Многократное дублирование – минимум ошибок

12. Представление целых чисел в ЭВМ. Сложение и вычитание.

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

13. Представление вещественных чисел. Умножение и деление.

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

  1. Представление текста в ЭВМ. Кодировки и обработка текстов.

  • Совокупность всех символов, используемых при обработке текстовой информации называется алфавит
  • Каждому символу алфавита сопоставляется натуральное число, которое называется его кодом
  • Для удобства сортировки коды возрастают в алфавитном порядке
  • Присвоение кода символам – вопрос соглашения, которое фиксируется в стандарте
  • Для английского алфавита давно сложился стандарт ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
  • Для русского и некоторых других алфавитов ситуация сложнее

Помехоустойчивое кодирование

Действия со строками

  • Неструктурированная последовательность символов называется строка (String)
  • Количество символов (длина строки) может быть различной, поэтому надо либо сохранять длину строки в памяти, либо выделить особый код для конца строки
  • Сравнение строк осуществляется в лексикографическом порядке, пробел – первый в любом алфавите
  • Почти все языки программирования имеют операции поиска подстроки, выделение нужного числа позиций, замены одной подстроки на другую, слияния двух строк
  • Языки программирования SNOBOL, AWK, Icon, Perl созданы для описания сложных действий со строками, сопоставления с переменными образцами, условных замен, создания текстовых отчетов, генераторов строк, целенаправленного перебора вариантов

Обработка текстов

  • Структурированная последовательность символов – текстовый документ (текст)
  • Линейная структура – разбиение на разделы, главы, секции, параграфы, абзацы, списки и т.п.
  • Плоская структура – расположение на странице, поля, колонтитулы, переносы по строкам, таблицы, рисунки
  • Объемная структура – индексы, указатели, гиперссылки
  • Инструментальные средства:

15. Представление графики и звука в ЭВМ.

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

Помехоустойчивое кодирование

Представление звука

Помехоустойчивое кодирование

  1. Основные типы данных и процедуры их обработки.

Скалярные типы

  • Целые числа (с арифметическими действиями и сравнениями)
  • Вещественные числа (с элементарными функциями и строгими сравнениями)
  • Перечисления (первый, следующий, предыдущий, последний, сравнения)
  • Даты (сравнение, разность, прибавление целого числа)
  • Строки (сравнение, вхождение, конкатенация, замена)
  • Логический (конъюнкция, дизъюнкция, отрицание)

Структурные типы

  • Массив (array) – совокупность однотипных элементов, индексированная интервалом целых чисел
  • Количество элементов – размер массива фиксировано в данный момент времени
  • Типовая процедура – цикл с известным числом повторений (цикл FOR), переменная-счетчик цикла используется в индексах
  • Если не используется цикл FOR, то нет надобности использовать массив
  • Для вложенных массивов (матриц) – вложенные циклы FOR
  • Запись (record) – упорядоченная последовательность элементов разных типов
  • Концептуально – карточка в картотеке
  • Для доступа к элементам разных типов удобнее вместо числового индекса использовать текстовый селектор (имя поля, атрибут)
  • например item.name понятнее чем item[3]
  • Типовая процедура – последовательное обращение к полям по очереди (составной оператор)
  • Оператор WITH сокращает время обращения
  • Массив записей – реляционная модель базы данных (см. последующую лекцию)
  • Запись с вариантами (размеченное объединение) – запись, у которой состав полей может изменятся, и определяется полем-флагом
  • Концептуально – анкета для различных категорий людей, в ней часть полей одинакова для всех, а часть зависит от категории
  • Анализ вариантов осуществляется оператором выбора (CASE, SWITCH)
  • Дальнейшее развитие абстракции типа запись привело к понятию объекта данного класса

Динамические типы

  • Последовательный файл – потенциально неограниченная упорядоченная совокупность однотипных элементов
  • Количество элементов неизвестно в данный момент времени
  • Типовая процедура – цикл с неизвестным числом повторений (цикл WHILE), окончание цикла проверяется по логическому условию, после чего сдвигается указатель очередного элемента
  • Основные действия:
  • перейти к началу
  • взять следующий
  • проверить достижение конца файла
  • добавить новый элемент в конец файла
  • удалить все элементы из файла (пустой файл)
  • Рекурсивные типы

    • Абстрактный тип список состоит из «головы» и «хвоста», причем «голова» может иметь или скалярный тип (атом), или быть списком, а «хвост» обязательно имеет тип список
    • База такого рекурсивного определения – пустой список []
    • Типовая процедура – рекурсивный вызов функции к голове и хвосту, с проверкой на не пустоту списка
    • Если «голова» только скалярного типа, то это линейный список, а в общем случае это двоичное дерево
    • Основные действия
    • Выделение «головы» и «хвоста»
  • Слияние «головы» и «хвоста» в новый список
  • 17. Основные алгоритмы обработки массивов.

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    18. Основные алгоритмы обработки динамических структур.

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    19. Системы управления базами данных. Реляционная модель.

    Основные задачи СУБД

    • База данных (БД) – структурированная совокупность сведений о состоянии и взаимосвязях объектов рассматриваемой предметной области
    • СУБД – комплекс программных и организационных средств, предназначенных для функционирования БД во взаимодействии со множеством пользователей
    • Каждому пользователю СУБД предоставляет средства для поиска, добавления и удаления данных
    • Для взаимодействия со множеством пользователей:
    • обеспечение секретности
    • защита целостности
    • синхронизация
    • защита и восстановление
  • Сбор и анализ статистики
  • Уровни анализа СУБД

    • Концептуальная модель – набор представлений о БД для различных групп пользователей, включая возможные ситуации ее использования и список типичных запросов (требования)
    • Логическая схема – абстрактное отображение объектов и их взаимосвязей в терминах, соответствующих одной из структур:
    • Иерархическая схема (дерево, узел, родитель…)
    • Многокольцевая схема (многосвязанные списки)
    • Реляционная схема (таблица, отношение)
    • Объектно-ориентированная схема (класс, свойство, метод, наследование, агрегация)
    • Схема знаний (факты, правила вывода, аксиомы, доказательство)
  • Физическая реализация – распределение файлов и процессов по компьютерам, а также средства сжатия, шифрования, сортировки и т.п.
  • Реляционная алгебра

    Помехоустойчивое кодирование

    20. Функциональные зависимости и нормальная форма БД.

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    22 Объекты и классы. Объектно-ориентированная методология программирования.

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование Объектно-ориентированный подход Помехоустойчивое кодирование

    Помехоустойчивое кодирование Помехоустойчивое кодирование

    23 Технические средства хранения и передачи информации.

    Технические средства хранения:

    Основной принцип хранения информации можно сформулировать следующим образом: сохраненная информация всегда имеет форму следа, оттиска на каком-нибудь носителе.

    Тип носителя роли не играет. Это может быть камень, дерево, бумага, магнитная лента или фотопленка. След в форме некоторого знака на камне, дереве и бумаге может быть нанесен непосредственно человеческой рукой, вооруженной резцом, кистью или карандашом. Он виден невооруженным взглядом и может быть легко прочитан.

    Использование в качестве носителей информации фотопленки, магнитной ленты и лазерного диска требует специальных устройств — преобразователей информации. Так, для записи информации на фотопленку требуется фотоаппарат, а для считывания информации — проектор. Магнитные запись и считывание информации осуществляются с помощью магнитофона.

    Характерной чертой всех этих типов носителей является необходимость наличия специальных технических устройств как для записи, так и для считывания информации. Это означает возможность механизации и автоматизации процессов записи и чтения информации, делает их независимыми от присутствия человека.

    Сегодня совершенствование компьютера как универсального средства обработки информации привело к созданию целого ряда устройств, специально предназначенных для хранения информации в электронной форме.

    Такие современные материалы, как фотопленка и магнитная лента, способны удовлетворить большинству требований, но они не лишены недостатков. Общеизвестно, что со временем фотоснимки темнеют, прослушивание грампластинок сопровождается потрескиванием, а магнитные записи начинают шуметь после многократного проигрывания. Сегодня самый распространенный способ хранения информации — магнитная запись. Но и она может быть испорчена под воздействием температуры или магнита. Для хранения небольших порций информации используют гибкие магнитные диски (floppy disks), на смену которым приходят Zip дискеты. Для хранения больших объемов информации применяют жесткие диски (hard disks), иногда называемые винчестерами.

    Со временем объем информации, с которой работал человек и которую ему надо передать другому человеку, возрастал. Это привело к созданию нового типа носителя — лазерного диска.

    Лазерный диск — трехслойный диск, изготовленный из стекла или прочной пластмассы. В нем между двумя тонкими защитными слоями пластмассы (стекла) помещен тонкий слой металлической фольги из серебра или даже из золота. Запись информации на такой диск осуществляется лучом лазера. Но записать информацию на лазерный диск можно всего один раз.

    В последние годы найдены материалы, сочетающие в себе достоинства магнитного и оптического носителей и позволяющие перезаписывать информацию, хранящуюся на диске. Основными достоинствами магнитооптических дисков являются большая информационная емкость, компактность, мобильность, возможность перезаписи хранящейся информации.

    Подробнее об устройствах, предназначенных для хранения информации на ЭВМ, рассказывается в разделе Периферийные и внутренние устройства.

    Технические средства передачи:

    Для передачи и распространения электронных данных используются различные средства и системы связи и телекоммуникации.

    Приведем виды связи и используемые в них виды информации. Это:
    1) почтовая (буквенно-цифровая и графическая информация),
    2) телефонная (передача речи (включая буквенно-цифровые данные),
    3) телеграфная (буквенно-цифровые сообщения),
    4) факсимильная (буквенно-цифровая и графическая информация),
    5) радио и радиорелейная (речевая, буквенно-цифровая и графическая информация),
    6) спутниковая связь (тоже и видоинформация).

    Связь в организации подразделяется на:
    проводную и беспроводную,
    внутреннюю (местную) и внешнюю,
    симплексную, дуплексную и полудуплексную.

    Дуплексный режим – это когда можно одновременно говорить и слышать собеседника.
    Полудуплексная передача (Half-Duplex) — метод двунаправленной передачи данных (в двух направлениях по одному каналу), при котором в каждый момент времени информация может передаваться только в одну сторону.
    Это двухчастотный симплекс, или полудуплекс. С точки зрения конечного пользователя он эквивалентен симплексу.
    Симплексный режим – это когда абоненты говорят между собой по очереди.

    Линия связи – физические провода или кабели, соединяющие пункты (узлы) связи между собой, а абонентов – с ближайшими узлами.

    Каналы связи образуется различным образом.
    Канал может создаваться на время соединения двух абонентов телефонной или радиосвязи и проведения между ними сеанса голосовой связи. В радиосвязи этот канал может представлять среду передачи данных, в которой одновременно может работать несколько абонентов, а также в ней может одновременно осуществляться несколько сеансов связи.

    При этом:
    1) проводная связь включает: телефонную, телеграфную связь и системы передачи данных;
    2) беспроводная связь включает:
    а) подвижную радиосвязь (радиостанции, сотовая и транковая связь и др.);
    б) стационарную радиосвязь (радио-релейная и космическая (спутниковая) связь);
    3) оптическая неподвижная связь по воздуху и волоконно-оптическим кабелям связи.

    Кабели связи

    Витая пара – изолированные проводники, попарно свитые между собой для уменьшения наводок между ними. Существует пять категорий витых пар: первая и вторая используются при низкоскоростной передаче данных; третья, четвертая и пятая – при скоростях передачи, до 16, 25 и 155 Мбит/с.

    Коаксиальный кабель – медный проводник внутри цилиндрической экранирующей защитной оболочки свитой из тонких медных проводников, изолирован-ной от проводника диэлектриком. Скорость передачи до 300 Мбит/с. Значительная стоимость и сложность прокладки ограничивают его использование.
    Волновое сопротивление кабеля (отношение между амплитудами падающих волн напряжения и тока) составляет 50 Ом.

    Оптоволоконный кабель состоит из прозрачных волокон оптически прозрачного материала (пластик, стекло, кварц) диаметром в несколько микрон, окружённых твердым заполнителем и помещённых в защитную оболочку. Коэффициент преломления этих материалов изменяется по диаметру таким образом, чтобы отклонившийся к краю луч возвращался обратно к центру.
    Передача информации осуществляется преобразованием электрических сигналов в световые с помощью, например, светодиода. При этом обеспечивается устойчивость к электромагнитным помехам и дальность до 40 км.

    Телефонная связь – самый распространённый вид оперативно-управленческой связи.
    Официально появилась 14 февраля 1876 г., когда Александр Белл (США) запатентовал изобретение первого телефонного аппарата.
    Диапазон передаваемых звуковых сигналов по отечественным телефонным каналам составляет полосу частот 300 Гц–3,4 кГц.

    Автоматическая телефонная связь образуется с помощью узлов коммутации, роль которых выполняют автоматические телефонные станции (АТС), и соединяющих эти узлы каналов (линий) связи.
    В совокупности с абонентскими линиями (телефонная линия от абонента к ближайшей АТС) она составляет телефонную сеть. Телефонная сеть имеет иерархическую структуру – оконечные (внутриучрежденческие, местные, районные и т.п.), городские, региональные (областные, краевые, республиканские), государственные и международные АТС. АТС соединяются между собой с помощью соединительных линий.

    Телефонная станция (АТС) – здание с комплексом технических средств, предназначенных для коммутации телефонных каналов.
    На АТС производится соединение телефонных каналов абонентов на время их переговоров, а затем, по окончании пере-говоров, их разъединение. Современные ТС являются автоматическими техническими устройствами (в том числе – компьютерными).

    Учрежденческие АТС, как правило, обеспечивают не только внутреннюю связь подразделений между собой с возможностью выхода во внешние сети, но и различные виды производственной связи (диспетчерскую, технологическую, громкоговорящую и директорскую) для связи директора с подчинёнными, проведения совещаний и конференций, а также функционирование систем охранной и пожарной сигнализации.
    Особенность современных АТС заключается в возможности использования компьютерных техники и технологии; организации соединения с радиотелефонами и пейджерами. В учреждениях для преодоления высоких уровней электромагнитных полей и перегородок используются радиотелефоны, образующие инфракрасные каналы связи.

    Местные, внутриучрежденческие или офисные телефонные системы (УАТС или ЭАТС) широко применяются в организациях. Кроме большого набора сервисных возможностей они позволяют значительно сократить количество городских телефонных номеров, а также не загружать городские линии и АТС для ведения местных переговоров. Всё чаще находят себе применение мини- и микроофисные АТС.

    Коды Хэмминга — Григорий Кабатянский


    Похожие статьи.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями: