Информациялық жүйе

Тақырып:

1. Ақпараттың сандық бағасы
2. Сигналдардың математикалық моделі
3. Үздіксіз сигналдарды дискреттіге түрлендіру
4. Хабар көзінің және байланыс арнасының ақпараттық сипаттамалары
5. Бөгелусіз дискретті байланыс арнасы бойынша жіберу кезіндегі ақпараттарды кодылау
6. Бөгеуілді дискретті байланыс арнасы бойынша жіберу кезіндегі ақпаратты кодылау
7. Сызықты кодтар
8. Топты екілік кодты құру
9. Табушы кодтар
10. Корректілік топтық кодтар
11. Айналмалы кодтар
12. Қателер пакеттерін табу және түзету үшін айнымалы кодтар
13. Айналмалы кодтарды кодылау және декодерлеудің техникалық құралдары
14. Орамды (рекуретті) кодтар

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ақпараттың сандық бағасы

 

«Ақпарат» сөзі латын тілінен аударғанда түсіндіру, баяндау, түсінік деген ұғымды береді. Қазіргі кезде ақпарат адам өміріне, ғылымның əртүрлі салаларына кеңінен енді. Əсіресе ақпарат философия, экономика, физика, математика, информатика жəне т.б. ғылым салаларында кеңінен қолданылуда. Бірақ ақпарат ұғымы əр ғылым саласында əр түрлі мағынада қолданылып жүр.

Ақпарат алу  дегеніміз — бізді қоршаған дүниенің құбылыстары мен объектілерінің қасиеттері, құрылымы немесе олардың бір – біріне қатысуы жөнінде нақты мəліметтер мен деректер алу.

Ақпарат — белгілі  бір нəрсе (адам, жануар, зат, құбылыс  жəне т.б.) туралы таңбалар мен сигналдар түрінде берілетін мəліметтер тобы. Ақпараттар жинақталады, беріледі, сақталады жəне өңделеді. Ақпараттар арқылы орындалатын əрекеттер ақпараттық процестер деп аталады. Адам қабылдайтын ақпараттар таңба жəне образды түрде болуы мүмкін.

Образды ақпарат деп дəм, иіс, сезім сияқты табиғи ақпарат көздерінен алынатын ақпараттарды айтады. Таңба түріндегі ақпараттарға сөз, жазу жəне тағы басқа ақпараттар жатады. Жазба мəтін əртүрлі белгілерден (а, в, ".", "-" ...) тұрады. Сөздер дыбыстық белгілерден — фонемалардан тұрады. Фонемадан сөз жəне сөйлемдер құрастырылады. Сөз жəне жазу бір – біріне ұқсайды. Олар

əріптердің  сөз буындарының комбинацияларынан  құрастырылады. Таңба түрінде қатысуды қатынасу mілі дейді. Қатынасу тілдері табиғи жəне жасанды болып бөлінеді. Табиғи тілге кəдімгі ұлттардың жазба жəне сөйлесу тілдері жатады. Мысал 7 ретінде, қазақ, орыс, ағылшын жəне де басқа тілдерді атауға болады. Жасанды тілдерге формальды, математика, физика, музыка, компьютер тілдері жатады. Əр тілдің өзіне сəйкес алфавиттері, сөз құрастыратын белгілері (символдары) болады. Мысалы, қазақ тілінің 42 символы, орыс тілінің 33 символы, ағылшын тілінің 28 символы бар, ал морзе тілі екі – ақ белгіден: ".", "—" тұрады.

Сандарды құрастыратын алфавиттер көп. Мысалы: екілік, сегіздік, ондық жəне оналтылық. Жүйенің негізі қанша болса, ол жүйеге сонша символ енеді. Мысалы, екілік жүйеге тек екі символ: 0 жөне 1 енеді. Ақпараттар адамның қабылдау мүшесіне белгілі бір физикалық əсер ретінде: дыбыс, электромагниттік (сəуле, толқын жəне т.б.), химиялық, гравитациондық (қысым, тартыныс) түрде қоршаған табиғаттан беріледі. Бұл əсерлерді сигнал деп атайды. Сигнал — адамға немесе белгілі бір құрылғыға — ақпарат қабылдаушыға əсер ететін физикалық процесс. Сигнал — ақпарат тасушы.   

Ақпарат қабылдау деген —  сигналдардың тізбегін қабылдау. Сигналдар аналогтік (үздіксіз) жəне дискретті (үзілісті) болуы мүмкін. Аналогтік сигналдарға температураны, токты, тартылыс күшін алуға болады, бұлар уақыт мерзімі ішінде өзгеріп отырады. Дискретті сигналдарға ақпараттар сан қатары, алфавит əріптері, нота белгілері, түстің түрлері (палитралар) жəне басқа түрлер жатады. Дискретті сигналдарға кодталған ақпараттарда енеді. Кез – келген аналогтік ақпараттарды жуықтап дискретті түрге келтіруге болады. Мысалы, электр тоғының кернеуін (U) уақытқа (t) тəуелді үздіксіз етіп беруге де, дискретті түрге келтіруге де болады. Аналогті процесті дискретті процеске көшіргенде, сипатталатын процесс уақыты аралығын қанша ұзақ алған сайын, процесті көшіру дəлірек болады. Осы жолмен дискретті процесті аналогтік процеске көшіруге болады. Мұндай өзгерістер енгізудің маңызы өте зор, себебі, адам процесті аналогтік түрде, ал есептеуіш техникалары процесті дискретті түрде кабылдайды.

  Ақпарат беру – сигналдар беру деген сөз. Сигналдар əр түрлі текте болуы мүмкін: электрлік, сəулелік, акустикалық, механикалық, графикалық жəне т.б. Сигналда ақпарат оның физикалық параметрлері бойынша кодталады. Есептеуіш техникаларында кез-келген хабардың символдары екілік кодта жазылатыны бізге мəлім. Ендеше, сақталатын, берілетін, өңделетін ақпарат көлемі ондағы екілік белгілер санына тең. Мүндағы ең кіші өлшем               1 бит, яғни бір екілік белгі. Одан үлкенірек өлшем 1 байт, ол 8 битке тең. Практика жүзінде көбінесе үлкен өлшемдер пайдаланылады. Олар:

1 байт = 8 бит;

1 Кбайт (килобайт) = 1024 байт - 1000 байт;

1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайт  = 1 миллион байт;

1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайт  ~ 1 миллиард байт.

Мысалы, оқулықта 200 бет бар, бір бетте 38 жол, ал жолда 58 символ бар  десек, онда 200x38x58 = 440800 символ болғаны, яғни 440800 байт немесе 441 Кбайт ақпарат бар (суреттер жоқ деп есептедік) деген сөз.

Ақпарат өлшемі белгілі болғаннан кейін, бір  секундта канша ақпарат беріледі немесе өңделеді деген сұрақ туады, ал одан есептеуіш техниканың жылдамдығы деген үғым шығады. Ақпараттардың берілу жылдамдығы бит/сек, байт/сек, Кбайт/сек, Мбайт/сек, Гбайт/сек өлшеулерінің бірімен өлшенеді. Ақпараттың негізгі қасиеттері: дəлдігі мен толықтығы, бағалылығы мен қажеттілігі, анықтылығы мен түсініктілігі.

Информатика – ЭЕМ арқылы ақпаратты жинау, сақтау, түрлендіру, тасымалдау жəне оны пайдалану заңдылықтары мен тəсілдерін зерттейтін жаңа ғылыми пəн.

Ақпараттық  жүйе – қандай да бір объектіні басқаруға қажетті ақпаратты жинау, өңдеу, іздеу, жаңарту, енгізу және шығарып беру жүйесі.

CASE (Computer Aided Software Engeniering) – бағдарламалық жабдықтауды конструирлеудің инженерлік жүйесі.

Модель – модельдеу мақсаты тұрғысьrнан оқып үйренетiн объектiнiң,  құбылыстың кейбiр жақтарын ұқсастырып бейнелейтiн жаңа объект.

Модельдеу – кез – келген құбылыстардың, процестердің немесе объект жүйелерінің қасиеттері мен сипаттамаларын зерттеу үшін олардың үлгісін құру (жасау) және талдау.

Сенімділік  функциясы – бұл жүйе қасиеті. Ақпараттың қателіксіз құрылуына жауап береді.

Ақпараттық  жүйелердің спецификалық күшіне байланысты, олардың құрамындағы ең бір қажетті қасиеттерінің бірі оның сенімділік қасиеті болып табылады.

Сенімділік  функциясы – бұл жүйе қасиеті. Ақпараттың қателіксіз құрылуына жауап  береді. Ақпараттық жүйелердің сенімділік функциясы шығатын нәтижеден көрінеді, себебі ол жай қасиеті ғана емес, жеке тұрғыдан үлкен мағынаға ие болып, ақпаратқа қойылған талапқа сай және нақты шығарылуын қамтамасыз етеді.

Ақпарат сенімділігінің көрсеткіштері

Ақпарат сенімділігі  бірнеше тұрғыдан қарастырылуы мүмкін. Сондықтан анықтық үшін дұрыс және мақсатты түрде сенімділік көрсеткіштерін пайдаланамыз.

Біртекті ақпарат  сенімділігінің көрсеткіштері:

1. Қажетті нақты мәннің ықтималды сенімділігі - - берілген аралықты керекті нақтылықты бұзатын үлкен қателіктердің болмау ықтималдығы.
2. Ақпараттың істелінген жұмыс бойынша орташа қателігі – Q=1/P. Ақпаратта пайда болатын математикалық қателіктер мен ақпарат көлемі арасындағы байланыс.
3. Ықтималды қателік (қателіктер ағымының параметрлері) - - ақпарат жиынтығындағы кезекті қателіктің болу ықтималдығы.

Ақпараттық  жүйелердің сенімділігі – бұл  ақпаратта бейнеленетін шын объектілердің  қажетті нақтылық мәні. Ақпарат сенімділігі (D) қажетті ықтималды нақтылық бойынша  өлшенеді, яғни берілген ақпаратқа жанама параметрлер мен шын мәні арасындағы аралықпен анықталады. €[ ]}, 

   - бұл нақты көрсетілген параметрлер, [ ] – қажетті ықтималды нақтылық аралығы.

Толық түсіну үшін кейбір түсініктерге тоқталайық.

Ақпарат шынайылығы – бұл дұрыс және нақты ақпаратты  бейнелей отырып, оның бір жақты  қырын көрсету.

Ақпарат сенімділігін қамтамасыз ету – бірден-бір жолы оны бақылау болып табылады. Бақылау  – қажетті нәтижеге жету үшін объектіге қойылған талаптарды орындау процеcтеріне бақылау жүргізу. Біздің жағдайымызда бақылау объектісі – ақпарат сенімділігі.

 

Ақпараттық  жүйе ұғымы

Жүйе – әртекті элементтер  жиынының қойылған мақсаттарға жету барысында біртоптас және біріктірілген ретінде бір уақыт мезетінде қарастырылатын кез – келген объект түсінігі болады. Жүйелер өзара құрамы бойынша және бастапқы мақсаттар бойынша бір-бірінен айтарлықтай ерекшеленеді. Мысалы, әртүрлі элементтерден тұратын әртүрлі мақсаттарды жүзеге асыруға бағытталған бірнеше жүйелерді қарастырайық.

Кесте 1Әртүрлі элементтерден тұратын жүйелерге сипаттама

Жүйе	Жүйе элементтері	Жүйенің бастапқы мақсаты
Фирма	Адамдар, жабдықтар, материалдар, ғимараттар және т.б.	Тауарды өңдеу,өндіру
Компьютер	электрондық және электромеханикалық элементтер, байланыс линиясы және т.б.	Мәліметтерді  өңдеу
Телекомуникациялық  жүйе	Компьютерлер,модемдер,кабельдер, желілік бағдарламалық жасақтама  және т.б.	Ақпараттарды  беру
Ақпараттық  жүйе	Компьютерлер,компьютерлік желілер, адамдар, ақпараттық және бағдарламалық жасақтама және т.б.	Кәсіптік ақпаратты  өндіру

 

Информатикада жүйе түсінігі өте кең таралған және көптеген мағыналы мәндерге ие. Атап айтқанда, ол техникалық құралдармен бағдарламалар  жиынында өте жиі қолданылады.

Жүйе деп  компьютердің ақпараттық бөлігін айтуымызға болады, нақты қолданбалы есептерді  шешуге, құжаттарды жүргізудің қосымша  процедураларында және есептеулерді басқаруда  қолданылатын көптеген бағдарламаларды  алуымызға болады. Жүйе түсінігіне ақпараттық сөзін қосатын болсақ, оның құрылуымен функциялану (іс – қимыл жасауы) мақсаты бейнеленеді. Ақпараттық жүйе – қандай да бір объектіні басқаруға қажетті ақпаратты жинау, өңдеу, іздеу, жаңарту, енгізу және шығарып беру жүйесі.

Олар, сонымен  қатар, мәселелерді талдауға және жаңа өнімдерді құруға көмектеседі. Яғни, ақпараттық жүйе дегеніміз қойылған мақсаттарға жету барысындағы ақпараттарды сақтау, өңдеу, беру және т.б – лар үшін қолданылатын құралдар, әдістер және персональдің өзара байланысқан жиыны. Қазіргі кезде ақпараттық жүйені дербес компьютердің, ақпаратты өңдеуде қолданылатын негізгі техникалық құралдары ретінде қолданылып ұсынылады. Ірі ұйымдарда ақпараттық жүйенің техникалық қорларына, құрамына дербес компьютерлермен қатар Mainframe (мэйнфрейм) немесе супер Э.Е.М енеді. Ақпараттық жүйенің құрылуы үшін адам рольінің маңызы өте жоғары, яғни өндірілетін ақпараттың алынуымен ұсынылуы адам арқылы жүзеге асырылады. Компьютерлермен ақпараттық жүйелер арасындағы ерекшелікті түсіну өте маңызды болып табылады. Арнайы бағдарламалық жасақтамалармен жабдықталған компьютерлер ақпараттық жүйемен техникалық қорлар үшін негізгі құрал болып саналады.

Мәліметтерді автоматты түрде өндеуге арналған құрылғылардың жиынтығын есептеу техникасы деп атайды. Өзара карым – қатынаста болатын кұрылғылар мен программалар жиынтығын есептеу жүйесі деп атайды. Есептеу жүйесінің негізгі құрылғысы компьютер болып табылады.

Компьютерлер қолданылуына қарай мынандай топтарға бөлінеді: үлкен ЭЕМ (электрондық есептеу машинасы), мини-ЭЕМ, микро-ЭЕМ және дербес компьютерлер.

1999 жылдан бастап  дербес компьютерлер үшін халықаралық стандарт — РС99 спецификациясы жұмыс істейді. Жаңа стандарт бойынша дербес компьютерлерді келесідей топтарға бөледі:

•    бұқаралык дербес компьютер (Consummer РС);

•    іс дербес компьютері (Оffice РС);

•    ықшам компьютер (Мobil РС);

•    жұмыс бекеті (Workstation РС);

•   ойын ДК (Enteraiment РС).

Қазіргі кездегі колданыстағы компьютерлердің көпшілігі бұқаралық дербес компьютерлер тобына жатады. Іс дербес компьютерлерінің графиктік бейнелеу құралдарына қойылатын талаптар шағын болады. Ықшам компьютерлердің кұрамында байланыс кұралдары болуы міндетті түрде талап етіледі. Жұмыс бекетіне жататын компьютерлердің мәліметтерді сақтау құрылғыларына жоғары талаптар қойылады. Компьютерлерді өлшемдері бойынша үстелдік (desktor), ықшам (notebook), қалталық (palmtop) деп бөлуге болады.

Үйлесімділігі бойынша жүйелеу. Әлемде компьютерлердің көптеген түрлері мен типтері бар. Олар түрлі фирмаларда жасалып, түрлі бөлшектерден жинақталып, әр түрлі программалармен жұмыс атқарады. Мұндай жағдайда компьютерлердің үйлесімділігі ең басты мәселе болып табылады. Сан алуан компьютерлерге арналған кұралдардың өзара ауыспалылығы, программалардың бір компьютерден екіншісіне тасымалдану қабілеттілігі, әр типтес компьютерлердің ортақ мәліметтермен бірігіп жұмыс атқару мүмкіндіктері олардың үйлесімділігіне тікелей байланысты.

Аппараттық үйлесімділік. Аппараттық үйлесімділігі бойынша компьютерлер аппараттық платформаларға бөлінеді. Дербес компьютерлер саласында кең тараған екі негізгі аппараттық платформа бар: ІВМ РС және Арріе Масhintosh. Бұлардан басқа кейбір жеке алған региондар мен салаларда ғана қолданыс тапқан аппараттық платформалар да бар. Компьютерлердің бір аппараттық платформаға жатуы олардың үйлесімділігін күшейтеді.

Аппараттық үйлесімділіктен басқа операциялық жүйе деңгейіндегі үйлесімділік, программалық үйлесімділік, мәліметтер деңгейіндегі үйлесімділіктер де бар.

Бұл оқу құралы ІВМ РС платформасына жататын дербес компьютерлерді, олардың аппараттық және программалық жасақтамаларын окып үйренуге арналған.