Автор работы: Пользователь скрыл имя, 20 Сентября 2011 в 16:26, контрольная работа
1.Количество информации.Представление информации в компьютере.
Единица измерения количества информации.
Краснодар
2011 год
1.Количество информации.Представление информации в компьютере.
Единица измерения количества информации.
Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией. Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было (нулевая информация).
Приведенные рассуждения показывают, что между понятиями информация, неопределенность и возможность выбора существует тесная связь. Так, любая неопределенность предполагает возможность выбора, а любая информация, уменьшая неопределенность, уменьшает и возможность выбора. При полной информации выбора нет. Частичная информация уменьшает число вариантов выбора, сокращая тем самым неопределенность.
Пример. Человек бросает монету и наблюдает, какой стороной она упадет. Обе стороны монеты равноправны, поэтому одинаково вероятно, что выпадет одна или другая сторона. Такой ситуации приписывается начальная неопределенность, характеризуемая двумя возможностями. После того, как монета упадет, достигается полная ясность, и неопределенность исчезает (становится равной нулю).
Приведенный пример относится к группе событий, применительно к которым может быть поставлен вопрос типа «да-нет». Количество информации, которое можно получить при ответе на вопрос типа «да-нет», называется битом (англ. bit — сокращенное от binary digit— двоичная единица). Бит — минимальная единица количества информации, ибо получить информацию меньшую, чем 1 бит, невозможно. При получении информации в 1 бит неопределенность уменьшается в 2 раза. Таким образом, каждое бросание монеты дает нам информацию в 1 бит.
В качестве других
моделей получения такого же количества
информации могут выступать электрическая
лампочка, двухпозиционный выключатель,
магнитный сердечник, диод и т. п.
Включенное состояние этих объектов обычно
обозначают цифрой 1, а выключенное — цифрой
0. Рассмотрим систему, получающуюся при
бросании двух монет, результаты получаются
независимо друг от друга. Обозначим выпадение «решки» как
1, а появление «орла» как 0. Для такой системы
возможны следующие состояния:
Монета_A
0
0
1
1
Чтобы получить полную информацию о состоянии системы, необходимо задать два вопроса типа «да-нет» — по монете А и монете В соответственно. В этом случае количество информации, содержащейся в данной системе, определяется уже в 2 бита, а число возможных состояний системы — 4. Если взять три лампочки, то необходимо задать уже три вопроса и получить 3 бита информации. Количество состояний такой системы равно 8 и т. д.
Связь между количеством информации и числом состояний системы устанавливается формулой Хартли: i=log2N,
где i— количество информации в битах;
N — число
возможных состояний.
Ту же формулу
можно представить иначе: N=2i.
Группа из
8 битов информации называется байтом.
Если бит — минимальная единица информации,
то байт ее основная единица. Существуют
производные единицы информации: килобайт
(кбайт, кб), мегабайт (Мбайт, Мб) и гигабайт
(Гбайт, Гб).
1 кб = 1024 байта = 210 (1024) байтов.
1 Мб = 1024 кбайта = 220 (1024 х 1024) байтов.
1 Гб
= 1024 Мбайта = 230 (1024 х 1024 х 1024) байтов.
Эти единицы чаще всего используют для указания объема памяти ЭВМ.
Представление информации
в компьютере
Для обработки
на компьютере любая информация (изображение,
звук, показания датчиков) должна быть
представлена в числовой форме. Существуют
различные способы для перевода аналоговой
информации в цифровую форму. Например,
чтобы представить в цифровой форме музыку,
можно через малые промежутки времени
измерять интенсивность звука на определенных
частотах, сохраняя результат каждого
такого измерения в числовой форме. Компьютер
с помощью можнет выполнить преобразования
полученной информации. Например, возможно
скомпановать звуки от разных источников,
а полученный результат преобразовать
обратно в звуковую форму.
Аналогично
на компьютере можно обрабатывать и
текст (текстовую информацию). При
вводе с клавиатуры каждый символ
кодируется определенным числом, а
при выводе на внешние устройства
(принтер или монитор) по этим числам
строятся соответствующие изображения
букв для удобного восприятия человеком.
Соответствие между набором букв и числами
называется кодировкой символов.
Все числа в компьютере представляются в двоичном коде (с помощью нулей и единиц), а не в десятичной системе счисления, как это привычно для человека. Компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом их устройство получается значительно более простым. Для облегчения работы пользователя, ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения может осуществляться в привычной десятичной системе, все преобразования могут выполнять программы.
2.Жёсткий
диск
Накопи́тель
на жёстких магни́тных ди́сках или
НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий
диск, в компьютерном сленге «винче́стер», «винт», «хард», «харддиск» — устройство
хранения информации, основанное на принципе
магнитной записи. Является основным накопителем
данных в большинстве компьютеров.
В отличие
от «гибкого» диска
(дискеты), информация в НЖМД записывается
на жёсткие (алюминиевые или стеклянные)
пластины, покрытые слоем ферромагнитного
материала, чаще всего двуокиси хрома.
В НЖМД используется одна или несколько
пластин на одной оси. Считывающие головки
в рабочем режиме не касаются поверхности
пластин благодаря прослойке набегающего
потока воздуха, образующейся у поверхности
при быстром вращении. Расстояние между
головкой и диском составляет несколько
нанометров (в современных дисках около
10 нм[1]), а отсутствие механического контакта
обеспечивает долгий срок службы устройства.
При отсутствии вращения дисков головки
находятся у шпинделя или за пределами
диска в безопасной зоне, где исключён
их нештатный контакт с поверхностью дисков.
Также, в отличие
от гибкого диска, носитель информации
совмещён с накопителем, приводом и
блоком электроники и (в персональных
компьютерах в подавляющем количестве
случаев) обычно установлен внутри системного
блока компьютера.
Название «Винчестер»
По одной
из версий[2][3], название «винчестер»
(англ. Winchester)
накопитель получил благодаря работавшему
в фирме IBM Кеннету Хотону (англ. Kenneth E.
Haughton), руководителю проекта, в результате
которого в 1973 году был выпущен жёсткий
диск модели 3340, впервые объединивший
в одном неразъёмном корпусе пластины
диска и считывающие головки. При его разработке
инженеры использовали краткое внутреннее
название «30-30», что означало два
модуля (в максимальной компоновке) по
30 МБ каждый, что по созвучию совпало с
обозначением популярного охотничьего
оружия — винтовки «Winchester
Model 1894» использующего
винтовочный патрон «.30
WCF». Также существует
версия[4], что название произошло исключительно
из-за названия патрона, также выпускавшегося
Winchester Repeating Arms Company, первого созданного
в США боеприпаса для гражданского оружия «малого» калибра
на бездымном порохе, который превосходил
патроны старых поколений по всем показателям
и немедленно завоевал широчайшую популярность.
В Европе и
США название «винчестер» вышло из употребления
в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось
и получило полуофициальный статус, а
в компьютерном сленге сократилось до
слова «винт»
(наиболее употребимый
вариант).
Характеристики
Интерфейс (англ.
interface) — совокупность линий связи,
сигналов, посылаемых по этим линиям, технических
средств, поддерживающих эти линии, и правил
(протокола) обмена. Серийно выпускаемые
внутренние жёсткие диски могут использовать
интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI,
SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.
Ёмкость (англ.
capacity) — количество данных, которые
могут храниться накопителем. С момента
создания первых жёстких дисков в результате
непрерывного совершенствования технологии
записи данных их максимально возможная
ёмкость непрерывно увеличивается. Ёмкость
современных жёстких дисков (с форм-фактором
3,5 дюйма) на ноябрь 2010 г. достигает 3000 ГБ
(3 Терабайт)[5]. В отличие от принятой в
информатике системы приставок, обозначающих
кратную 1024 величину (см.: двоичные приставки),
производителями при обозначении ёмкости
жёстких дисков используются величины,
кратные 1000. Так, ёмкость жёсткого диска,
маркированного как «200 ГБ», составляет 186,2 ГиБ.[6][7]
Физический
размер (форм-фактор) (англ. dimension). Почти
все современные (2001—2008 года) накопители
для персональных компьютеров и
серверов имеют ширину либо 3,5, либо
2,5 дюйма — под размер стандартных креплений
для них соответственно в настольных компьютерах
и ноутбуках. Также получили распространение
форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма.
Прекращено производство накопителей
в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.
Время произвольного
доступа (англ. random access time) — время, за
которое винчестер
Скорость вращения
шпинделя (англ. spindle speed) — количество
оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра
в значительной степени зависят время
доступа и средняя скорость передачи данных.
В настоящее время выпускаются винчестеры
со следующими стандартными скоростями
вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 5400, 7200
и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и
15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные
рабочие станции). Увеличению скорости
вращения шпинделя в винчестерах для ноутбуков
препятствует гироскопический эффект,
влияние которого пренебрежимо мало в
неподвижных компьютерах.