Ранее источник информации был определен как объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов в материальном носителе. Другими словами, источник связывает информацию с ее материальным носителем. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде - это условие является обязательным, поскольку сама информация материальным объектом или формой существования материи не является. Способов передачи информации существует множество: почта, телефон, радио, телевидение, компьютерные сети и пр. Однако при всем разнообразии конкретной реализации способов связи в них можно выделить общие элементы, представленные на рис.5.1.

Понимать схему нужно следующим образом. Источник, порождающий информацию, для передачи должен представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов. При этом для представления информации он должен использовать некоторую систему кодирования. Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника (например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка, а затем представляет в виде речевого сообщения посредством органов речи; компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора производит ее перекодировку к виду, удобному пользователю).

Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, т.е. помещены на материальный носитель - эту операцию выполняет преобразователь. Преобразователь может быть совмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть и самостоятельным элементом линии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим). К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой, например, мегафон или телефонный аппарат, преобразующие голосовые сигналы в электрические; радиопередатчик, преобразующие голосовые сигналы в радиоволны; телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов. В общем случае при преобразовании выходные сигналы не полностью воспроизводят все особенности сообщения на входе, а лишь его существенные стороны, т.е. при преобразовании часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человечески ухом, лежат в интервале 16 - 20000 Гц (т.е. телефонные линии «обрезают» высокие частоты, что приводит к искажениям звука); в черно-белом телевидении при преобразовании теряется цвет изображения. Именно в связи с этим встает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании и, в то же время, был согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.

После преобразователя сигналы поступают и распространяются по каналу связи. Понятие канала связи включает в себя материальную среду, а также физический или иной процесс, посредством которого осуществляется передача сообщения, т.е. распространение сигналов в пространстве с течением времени. Ниже приведены примеры некоторых каналов связи.

После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которые декодирующим устройством представляются в форме, необходимой приемнику информации. На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещен с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать самостоятельно (например, модем).

Понятие линия связи объединяет все элементы представленной на рис.5.1. схемы от источника до приемника информации. Характеристиками любой линии связи являются скорость, с которой возможна передача сообщения в ней, а также степень искажения сообщения в процессе передачи. Из этих параметров вычленим те, что относятся непосредственно к каналу связи, т.е. характеризуют среду и процесс передачи.

Тема: «Передача информации»

Цели и задачи (предметные): рассмотреть примеры передачи информации в различных сферах человеческой жизнедеятельности, выявить закономерности и составные компоненты процесса передачи информации, закрепить понятия источника и приёмника информации, ввести понятие информационного канала и помех, познакомить учащихся с принципами работы с электронной почтой, частично закрепить полученные знания в ходе парной, групповой и практической работы на компьютере.

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер учителя, презентация к уроку, раздаточный материал (для работа в парах и группах), рабочие тетради учащихся, компьютеры учащихся с установленным тренажером «Электронная почта».

2 мин

Организационный момент.

Актуализация знаний. Фронтальное повторение при помощи интерактивно-управляемой программы.

Определение темы урока через решение проблемной ситуации. Постановка целей и задач урока.

Составление схемы передачи информации и её анализ:

1. определение основных участников процесса (при помощи анализа и обобщения конкретных примеров)

   классификация примеров по типу и количеству участников (работа в парах)

   введение и понятия информационного канала через решение проблемных вопросов и анализ ситуаций

   первичное закрепление темы в форме фронтальной устной работы и просмотра фрагментов мультфильмов с их последующим обсуждением

   анализ ситуаций, приводящих к потерям или искажению информации,

   работа в группах с элементами закрепления и выявления степени осознанности усвоения материала

Фронтальная беседа с элементами объяснения по теме: «Что такое электронная почта и как с ней работать?»

Практическая работа на компьютерах (выполняется индивидуально) с тренажером «Электронная почта» - имитирует создание электронного ящика и отправку электронного письма.

Рефлексия. Самооценка достижений учащихся и результативности урока.

Подведение итогов урока учителем. Выставление оценок. Д/з.

Ход урока.

Здравствуйте, садитесь.

Предлагаю начать наш урок с небольшой разминки , которая позволит нам вспомнить, что мы изучали на предыдущих уроках (к тому же на следующем уроке вы будете выполнять контрольный тест по материалам 1 четверти, так что наше повторение будет вдвойне полезным).

Кстати, эта интерактивная программа была подготовлена для вас учениками 11 класса, которые изучили программирование на языке VisualBasic и вы, когда подрастете и будете учиться в 11 классе, то тоже сможете создавать подобные программы, а может даже лучше и сложнее.

Ну что ж, мы вошли в рабочий ритм, и я предлагаю вам посмотреть на слайд. Здесь изображены 3 ситуации : ученик отвечает перед классом домашнее задание, человек набирает текст на компьютере, мама разговаривает с сыном по телефону.

Подумайте, что объединяет эти ситуации ?… (в них происходит передача информации ) Это и есть тема нашего сегодняшнего урока. Мы обсудим, какие составляющие необходимы для осуществления передачи информации и всегда ли этот процесс возможен. Постараемся рассмотреть как можно больше примеров и способов передачи информации от древних до самых современных, которые мы с вами сейчас можем использовать.

По ходу урока мы попробуем составить схему передачи информации , откройте для этого свои Рабочие тетради №72 (стр.48), на которой отметим все необходимые составляющие этого процесса.

Итак, вернемся к уже рассмотренным примерам передачи информации,

пример про ученика, кто передает информацию? (мальчик), а кто ее получает? (остальные ученики)

пример про человека и компьютер (передает человек, получает компьютер)

пример про телефон (передает мама, получает сын и наоборот)

Какие же компоненты есть во всех этих примерах? (кто передает информацию и кто ее получает, как они называются /помните?/ ИСТОЧНИК и ПРИЕМНИК) запишем в схему

Этой схемой можно изобразить любой пример передачи информации, но при этом ситуации могут существенно отличаться друг от друга.

Работа в парах .

На каждой парте лежит список примеров передачи информации, сейчас, работая в парах, вы попробуете отобрать из этого списка те, которые будут соответствовать вашему заданию (учитель раздает задания на разрез. листах и комментирует) Проверяем.

Из списка примеров выберите те, в которых:

Один источник и один приёмник

Мальчик читает книгу. Учитель пишет на доске. Передача фотографии с одного сотового телефона на другой.

Один источник и несколько приёмников

Семья смотрит телевизор. Певец выступает перед публикой в зале.

Несколько источников и один приёмник

Выступления учащихся записываются на видеокамеру.

Источник – одушевлённый, а приёмник –нет

Учитель пишет на доске. Выступления учащихся записываются на видеокамеру.

Источник – неодушевлённый, а приёмник – одушевлённый

Мальчик читает книгу. Семья смотрит телевизор.

Ученик изучает публикации в Интернете для написания реферата.

Источник и приёмник – одушевлённые, источник и приёмник – неодушевлённые Певец выступает перед публикой в зале. Друзья обсуждают фильм. (Чем еще отличается этот пример?) Передача фотографии с одного сотового телефона на другой

Ситуации передачи могут также отличать по ее характеру : ситуация 1 – мальчик переходит улицу по сигналу светофора: источник светофор, приемник мальчик, могут они поменяться ролями? нет. Это односторонний характер передачи

ситуация 2 – мальчик играет за компьютером, источник – мальчик, приемник – компьютер, но компьютерная программа реагирует на действия мальчика, выдаёт сообщения, меняет что-то, а в ответ на это мальчик действует дальше. Т.О. источник и приемник меняются местами, это двусторонний характер передачи. Приведите еще пример двустороннего характера передачи .

А как по вашему: благодаря чему возможен или осуществляется переход информации от источника к приемнику? Например, когда мальчик переходит улицу или читает книгу: благодаря чему он получает информацию / бл. зрению /, когда зрители слушают выступление певца – слуху, когда мы нюхаем цветок – обонянию, т.о. органы чувств выполняют роль некоего посредника, который называется каналом связи или информационным каналом

А всегда ли будет достаточно только органов чувств для передачи информации? /нет, если приемник и источник находятся далеко друг от друга/ Что может помочь в этом случае? (телефон, Интернет, радио, телевидение, телеграф) До того, как человечество изобрело эти замечательные приспособления, люди использовали другие приемы – об этом желающие подготовят сообщение к следующему уроку (можно, и желательно с сопровождением в виде иллюстраций презентации), а когда и кем были созданы эти замечательные устройства вы все узнаете, когда будете выполнять д/з в рабочей тетради. Мы его запишем чуть позже.

Таким образом, делаем вывод: существуют 2 типа информационных каналов:

1 – биологические (органы чувств передают сигналы человеческому мозгу)

2– технические (различные технические устройства и приспособления помогают людям обмениваться информацией на расстоянии)

добавляем эту запись на схему

Задание: Определите канал и тип передачи информации (односторонний или двусторонний) (устно по цепочке)

Бабушка читает письмо

Мальчик просыпается от звонка будильника

Разговаривают подруги Таня и Лена

Учитель пишет на доске

Учитель объясняет материал классу

Передача фотографии с одного сотового телефона на другой

Примеры передачи информации можно встретить и в различных литературных произведениях . Давайте посмотрим:

Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О мертвой царевне и 7 богатырях»). Кто или что является источником – зеркало, приемником – царица, каналом является – зрение и слух ,

Еще 1 отрывок из той же сказки. Кто или что является источником – солнце, месяц, ветер, приемником – царевич Елисей, каналом является – зрение и слух,

Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О золотом петушке»). Кто или что является источником – петушок, приемником – царь, стражники, каналом является – слух. А какие еще способы передачи информации вы увидели в этом отрывке? (с помощью костров и с помощью колокола – так раньше можно было быстро по цепочке передать сигнал об опасности)

Из какой сказки этот отрывок (сказка Пушкина «О царе Салтане»). Кто или что является источником – царица , письмо, приемником – царь , каналом является – гонец. А что в этом примере произошло с информацией при ее передаче? Ткачиха с поварихой и сватьей бабой бабарихой заменили письмо царицы на другое и до царя дошла неверная искаженная информация.

Такие ситуации бывают нередко ? Они возникают в тех случаях, когда на информационный канал воздействую различные помехи. Например, гроза – прерывает или ухудшает качество передачи по радио или телевидению, сбой в работе сети – СМС сообщение или электронный файл доходит не полностью. А вспомните опять же в различных литературных произведениях иногда находят у моря бутылку с запиской внутри, но если в нее попала вода, то часть информации могла утратиться.

Вот и у меня произошла похожая ситуация. Во время распечатывания задания, компьютерный вирус испортил текст, часть информации пропала, а часть слов перепуталась так, что ничего не понятно. Попробуйте восстановить исходный вариант. Подсказка – эта информация связана с темой сегодняшнего урока.

Задание по группам

№1 Восстанови пропущенные слова:

«Тот, кто передает информацию, называется ……………. А тот, кто ее получает - ………………….. Передача происходит благодаря наличию …………………….. канала. Органы ………………… относятся к биологическим каналам, а телефон, компьютер – к …………………………»

№2 Расшифруй слова (в них перемешались буквы)

ИКЧНТОИС, РПЁИНМКИ, ЛАНАК, ХИМЕПО – основные понятия сегодняшнего урока

№3 В словах пропущены или добавлены лишние буквы, восстанови исходную информацию. ОАЫ УВТВ, ТРЕРЛРЕРФРОРНР, РРААДДИИОО, КЛКЛ – примеры инф. каналов

Проверка .

А скажите: какой способ передачи информации на дальние расстояния сейчас самый быстрый и эффективный? (Интернет: скайп или эл.почта ) Кто-то уже пользовался скайпом и эл.почтой?

Скажите, а чем электронное письмо и почта отличаются от обычных? (быстрее дойдет, можно красиво оформить, можно прикрепить фотографии, видео, музыку)

А что необходимо, чтобы иметь возможность посылать и получать эл.письма? (создать, зарегистрировать свой ящик – создать папку на сайте – почтовом сервере, через которую и будет происходить обмен корреспонденцией) Ему надо придумать имя и тогда ваш адрес будет состоять из 2х частей: имени ящика и имени сервера (сайта), на котором вы его создали, зарегистрировали. А между этими частями ставится специальный знак – эт. (см. слайд) Пример адреса: [email protected]

Сейчас с помощью специального компьютерного тренажера мы попробуем создать свой электронный почтовый ящик и отправить письмо. (Работать будем все вместе, внимательно слушайте меня) ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.

(Запустите приложение «ЭП», перед вами открылось окно похожее на страницу всем известного сайта яндекс, найдите в правом верхнем углу раздел для регистрации и нажмите кнопку «Завести ящик», перед вами открылась форма, которую вы должны заполнить: имя, фамилия, логин – это имя вашего ящика, пароль – несколько символов: буквы, цифры, повторите его /эти данные нужно помнить и никому не сообщать/. Контрольный вопрос составляется на тот случай, если вы все же забыли пароль, но хотите попасть в свой почтовый ящик. Вводим код с картинки и нажимаем кнопку внизу.

Перед вами появилось окно, похожее на то, что мы видим заходя в свой почтовый ящик: слева папки - входящие, отправленные, удаленные, а по центру – можно написать письмо, вводим адрес – англ.буквами – , тема – это знак воспитания – приветствие, текст - …. Нажмите кнопку «отправить».

Всё. Вот теперь вы сможете и сами создать почтовый ящик дома и обмениваться с его помощью информацией с друзьями.

Но об этом мы поговорим еще в следующий раз, а сейчас пересаживаемся за парты и подведем итоги урока.

В электронных письмах, а иногда и в СМС-сообщениях люди часто используют «смайлики», отображающие их настроение или отношение. Сейчас с помощью таких смайликов я попрошу вас оценить сегодняшний урок и ваше участие в нем. (на отдельных листочках – подпишите свою фамилию и нарисуйте 2 смайлика).

Я хочу вас поблагодарить за хорошую работу на сегодняшнем уроке (оценки особо отличившимся), а насколько хорошо вы усвоили изученный материал мы проверим в ходе контрольного теста на следующем уроке. Итак, запишите домашнее задание.

Вся история развития человеческой деятельности неразрывно связана с развитием передачи и обработки информации. Очень важным для жизни каждого человека и общества в целом есть сохранение данных. Еще в глубокой древности люди столкнулись с необходимостью сохранения сведений.

Термины и определения

Информация - это сведения об объектах окружающего мира, которые воспринимаются человеком, животным, растительным миром или специальным устройством.

Носитель - это физическая среда, на которой или внутри которой можно зафиксировать сведения.

Информационные технологии - это совокупность средств и методов сбора, обработки, хранения, передачи и защиты сведений.

Информационный процесс: примеры в системах

Рассмотрим такую знакомую всем искусственную систему, как библиотека. В ней осуществляется по меньшей мере четыре основных информационных процесса:

• хранение - книги и другие печатные материалы расположены в помещении библиотеки;
• поиск - когда читатель заказывает книгу, библиотекарь должен отыскать ее;
• передача - представленные в книге сведения, передаваемые читателю;
• обработка - когда в библиотеку поступает новая литература, данные о которой заносят в каталог; читая, читатель обрабатывает данные, тем самым и происходит информационный процесс.

Примеры таких же процессов мы можем наблюдать и в технической системе, скажем, в системе мобильной связи. Одним из важнейших является процесс использования данных, благодаря которому удовлетворяются информационные потребности систем и их элементов.

Информационная система - это элементы (оборудование, программное обеспечение, данные) которые, взаимодействуя между собой, предоставляют пользователям нужную информацию как тот или иной информационный процесс. Примеры использования сегодняшних информационных систем можно встретить повсюду: на предприятиях, в банках и учреждениях. Они помогают осуществлять учет, предоставляют сведения работникам и обеспечивают работу промышленного оборудования (автоматических линий, станков и т. д.).

Обучение основам информационных технологий

Для примера будет рассмотрена учебная тема "Информация и информационные процессы" (последние формулируются в виде требований к знаниям и умениям учеников).

Ученики должны знать понятие информационных технологий; названия и назначения основных систем программного обеспечения.

Также учащиеся должны уметь зафиксировать предметную область и ее объекты, выбрать и подобрать (или разработать) методы для решения данной задачи в конкретной предметной области.

На всех этапах развития общества подобные технологии использовались для обеспечения обмена данными между людьми, отражали соответствующий уровень и возможности использования систем регистрации, хранения, обработки и передачи данных, тем самым развивался информационный процесс.

Примеры в информатике задач по освоению школьного курса:

• ознакомить учащихся с понятием информационных технологий;
• сформировать понятие о технологии как о совокупности методов, средств и приемов, что используются для решения задач в конкретной предметной области;
• овладеть основными с персональным компьютером;
• показать роль и место информационных технологий в современном обществе.

Методика обучения информационным технологиям

Основные знания по изучению информационных технологий - это компьютерная информация, информационные процессы. 8 класс средней школы - это начальный уровень получения этих умений. Отметим основные пункты по методике получения таких знаний.

1. Использовать с целью выбора для изучения программных средств и технологий решения задач по конкретным предметным областям.
2. Разработать систему упражнений для решения задач из разных предметных областей.
3. Необходимо выделить основные дидактические единицы для обучения новых технологий.
4. Использовать информационные технологии и процессы для изучения программных средств единого интерфейса. которые не основаны на графическом интерфейсе пользователя (GUI от английского Graphic User Interface), имеют командную структуру, в основе которой лежит иерархическое меню.
5. Целесообразно сразу знакомить учащихся с терминами: что такое информация и информационные процессы, информатика, ознакомить их с профессиональными инструментальными средствами для того, чтобы обеспечить практическую значимость знаний.
6. При обучении информационно-комуникационным технологиям желательно использовать информационные модели.
7. Основным методом обучения должен быть метод целесообразно отобранных задач и метод демонстрации примеров на основе широкого использования интерактивных технологий.

Информационная модель

Информационная модель - это описание объекта или процесса, в котором указаны их некоторые типичные свойства и характеристики, важные для решения конкретной задачи. Математическое моделирование сегодня является существенным фактором в различных сферах человеческой деятельности: в планировании, прогнозировании, управлении, при проектировании механизмов и систем. Изучение реальных явлений с помощью таких моделей, как правило, требует применение вычислительных методов. При этом широко используются: теория вероятностей и информатика, вычислительный и математический информационный процесс. Примеры моделирования, целью которого является получение численных значений параметров процесса или явления, очень многочисленны: аналитические, вычислительные, имитационные.

Методика ознакомления учащихся с понятием модели

Содержательная линия моделирования рядом с линией информационных процессов относится к основам курса информатики. Вместе с тем не следует считать, что эта тема носит лишь теоретический характер и отделена от всех других тем. Программирование информационных технологий - СУБД, табличные редакторы и другие - следует рассматривать как методы для обработки информационных моделей. Целесообразно отметить, что формирование у учащихся правильного понимания содержания решения задач - одна из важных целей изучения курса информатики, которая достигается постепенно. Понятие модели непосредственно связано с понятием объекта. Но в реальности не существует точного определения. Вводя это понятие, можно просто отметить, что в жизни человека окружают различные проявления живой и неживой природы, которые можно называть объектами человеческого внимания.

Идеи и методы структурного программирования

Использование методов структурного программирования формирует навыки четкого соблюдения дисциплины труда при конструировании алгоритмов, что в значительной степени способствует развитию логического мышления учащихся уже на ранних этапах изучения основ алгоритмизации. Важно показать ученикам, что указание о выполнении и получении решения некоторой задачи можно рассматривать как отдельное поручение, которое представляет искомые результаты и будет предоставлено как определенное значение, которое зависит от входных данных. Поскольку не каждое упражнение учащимся может быть выполнено, то возникает необходимость подать его в виде некоторого конечного упорядоченного набора указаний о выполнении простых действий, что также приведет к искомым результатам. Важно, чтобы ученики, анализируя специально подобранные примеры, пришли к выводу, что степень детализации поставленных задач зависит от набора операций, которые может выполнить исполнитель алгоритма.

Учебный алгоритмический язык

К важным вопросам методики обучения основам алгоритмизации относится выбор метода программирования для изучения в средних учебных заведениях. Обучение в школе должно вестись на основе специально созданного языка. При этом не только усваивается словарь и набор грамматических правил, но также открываются пути к новому стилю мышления. Вопрос подбора языка программирования, рассматривался в работах многих ученых, где предлагались различные пути того, каким методом осуществлять учебный информационный процесс. Примеры в информатике методов по изучению этого предмета следующие:

1. При решении научных и производственных задач.
2. На машиноориентированных языках.
3. Освоение конкретных языков программирования и схем.
4. Обучение на основе специально разработанного учебного алгоритма.

Практика показала, что ни один из первых 3 путей не оправдывает себя в условиях изучения общеобразовательного предмета информатики, так как они не решают задачи формирования основ информационной культуры учащихся. Поэтому для решения познавательных задач учебного курса необходимо совместить основные идеи каждого из предложенных путей.

Средства для обработки информации

Процесс информационного обеспечения средствами для анализа информационных объектов есть использование прикладных программ, которые созданы специально для такой обработки. Можно предложить ученикам следующую ​​схему обучения:

1. Демонстрация с помощью конкретных примеров характеристик возможностей использования среды.
2. Анализ объектов, типов сообщений, способы их представления, способы получения результатов обработки сообщений.
3. Ознакомление с основными составляющими интерфейса среды.
4. Правила работы со встроенной справочной системой.
5. Знакомство с основными функциями и режимами работы среды.
6. Изучение конкретной программы (по отдельной схеме).
7. Теоретическое обобщение основных режимов работы и функций среды.
8. Теоретическое обобщение на уровне основных указаний.
9. Выполнение аналогичных задач в другой среде подобного назначения.

Система визуального программирования

При каждом событии формы и элементы управления могут некоторым образом "реагировать" в соответствии с написанным кодом, который создается пользователем для каждого объекта отдельно. В таком процессе необходимо детально описывать каждый шаг. Одним из недостатков этого стиля является то, что тот, кто составляет проект, должен все записать сам. В программировании, ориентированном на реакцию на события, вместо детального описания каждого шага автор должен указать, как следует реагировать на различные события (или действия пользователя), к которым, например, можно отнести выбор указания, щелчок кнопкой мышки, перемещение мышки и др. На одно событие можно предусмотреть некоторую реакцию, другое - просто проигнорировать. При этом создается не одна большая программа, а несколько, которые состоят из набора взаимосвязанных процедур, управляемых пользователем.

Методика изучения среды визуального программирования

Одной из причин низкой успеваемости большинства учащихся есть медленная адаптация к информационной нагрузке. Большой объем материала по различным учебным предметам приводит к тому, что значительное количество учеников не может его усвоить. Улучшение ситуации возможно в частности за счет выбора подходов к обучению. Один из таких подходов основывается на построении в мышлении детей "модели" предмета каждой науки. Это предусматривает выполнение таких умственных действий, как поиск закономерностей, нахождения аналогий, поиск иерархической зависимости между объектами, сравнение и т. д. Одним из средств формирования интеллектуальных умений и различных типов мышления учеников можно считать изучение объектно-ориентированного программирования. Такой подход предполагает новое понимание процессов вычислений, а также структурирования данных в памяти компьютера. В ориентированном подходе введено понятие объекта, содержащего в себе "знание" о сущности реального мира. Предмет или совокупность предметов имеет важное функциональное значение в данной области. Создавая такой объект в системе, ученик должен выделить в нем существенные для использования проблемы, знать и уметь использовать любые информационные процессы. Тест или экзамен при этом должен проводиться на способность формирования или применения на практике умения сравнивать, выделять главное, обобщать.

Вопрос 1. Понятие информации, виды и способы ее передачи.

Информация (от лат. informatio, разъяснение, изложение, осведомленность) - сведения о лицах, предметах, фактах, явлениях, событиях, реального мира не зависимо от их представления.

Информация - это отображение окружающего нас мира с помощью знаков и сигналов или иначе сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Однако можно лишь утверждать, что понятие ИНФОРМАЦИЯ предполагает наличие материального носителя информации, источника информации, передатчика информации, приемника и канала связи между источником и приемником.

Классификация информации

Информацию можно разделить на виды по различным критериям:

по способу восприятия:

Визуальная - воспринимаемая органами зрения.

Аудиальная - воспринимаемая органами слуха.

Тактильная - воспринимаемая тактильными рецепторами.

Обонятельная - воспринимаемая обонятельными рецепторами.

Вкусовая - воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

по форме представления:

Текстовая - передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.

Числовая - в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.

Графическая - в виде изображений, предметов, графиков.

Звуковая - устная или в виде записи и передачи лексем языка аудиальным путём.

по назначению:

Массовая - содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.

Специальная - содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.

Секретная - передаваемая узкому кругу лиц и по закрытым (защищённым) каналам.

Личная (приватная) - набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

по значению:

Актуальная - информация, ценная в данный момент времени.

Достоверная - информация, полученная без искажений.

Понятная - информация, выраженная на языке, понятном тому, кому она предназначена.

Полная - информация, достаточная для принятия правильного решения или понимания.

Полезная - полезность информации определяется субъектом, получившим информацию в зависимости от объёма возможностей её использования.

по истинности:

истинная

Формы информации.

Существует множество способов передачи и обработки информации. Человек может передавать информацию, используя тот или иной язык, жесты, мимику, звуки и воспринимать информацию, используя любые органы чувств. Иными словами информация человеком передается, обрабатывается и принимается в форме знаков или сигналами. Сигнал может быть световым, звуковым (радиоволны), электромагнитным, биохимическим и т.д.

Процесс обработки информации предусматривает наличие носителя информации и средства передачи информации и обработки информации.

Информацию можно:

создавать;принимать;комбинировать;хранить;передавать;копировать;обрабатывать;искать;воспринимать;формализовать;делить на части;измерять;использовать;распространять;упрощать;разрушатзапоминать;преобразовывать;собирать;и т.д. Все эти процессы, связанные с определенными операциями над информацией, называются информационными процессами.

Информация может существовать в виде:

• текстов, рисунков, чертежей, фотографий;
• световых или звуковых сигналов;
• радиоволн;
• электрических и нервных импульсов;
• магнитных записей;
• жестов и мимики;
• запахов и вкусовых ощущений;
• хромосом, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т. д.

Вопрос 2.Задачи получения, передачи, преобразования и хранения информации.

1. Передача информации

В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. Между ними действует канал передачи информации - канал связи.

Канал связи - совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.

Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.

Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.

Компьютер - это самое популярное средство для обработки, хранения и передачи информации.

2. Преобразование информации

Фундаментальное свойство информации -- преобразуемость. Оно означает, что информация может менять способ и форму своего существования. Копируемость есть разновидность преобразования информации, при котором ее количество не меняется. В информатике отдельно рассматривают аналоговую информацию и цифровую. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном работает с цифровой информацией. Мы не найдем двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и не услышим двух абсолютно одинаковых звуков -- это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам -- ноты, то аналоговую информацию можно сделать цифровой.

Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как она становится цифровой. Разница между аналоговой информацией и цифровой, прежде всего, в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая - дискретна.

3. Использование информации

Информация используется при принятии решений. Достоверность, полнота, объективность полученной информации обеспечат вам возможность принять правильное решение.

4.Хранение информации.

Хранение информации - это способ распространения информации в пространстве и времени.
Способ хранения информации зависит от ее носителя (книга- библиотека, картина- музей, фотография- альбом).
ЭВМ предназначен для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.

Носитель информации – среда для записи и хранения информации:

1) Любой материальный предмет (бумага, глиняные, восковые и деревянные таблички, береста, папирус, кожа, камень, узелки на веревке, печатные книги, фотопленка, кинопленка)

2) Волны различной природы (световая волна)

3) Акустические носители

4) Электромагнитные носители

5) Гравитационные носители

6) Вещество в различном состоянии

7) Компьютерные носители (магнитные диски, оптические диски, винчестер, флэш-карта)

Примерами упорядоченного хранения информации является записная книжка, оглавление в книге, словари, расписание, каталоги.

ИТАК, передача, обработка и хранение информации происходит в форме :

5.Передача информации.
В процессе передачи информации обязательно участвуют источник и приемник информации: первый передает информацию, второй ее получает. Между ними действует канал передачи информации - канал связи.
Канал связи - совокупность технических устройств, обеспечивающих передачу сигнала от источника к получателю.
Кодирующее устройство - устройство, предназначенное для преобразования исходного сообщения источника к виду, удобному для передачи.
Декодирующее устройство - устройство для преобразования кодированного сообщения в исходное.
Деятельность людей всегда связана с передачей информации.
В процессе передачи информация может теряться и искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи в радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передачи в телеграфе. Эти помехи, или, как их называют специалисты, шумы, искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации -криптология.

Каналы передачи сообщений характеризуются пропускной способностью и помехозащищенностью.
Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах.
Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала.
Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние символы. Эти символы не несут действительного содержания, но используются для контроля правильности сообщения при получении.
С точки зрения теории информации все то, что делает литературный язык красочным, гибким, богатым оттенками, многоплановым, многозначным,- избыточность.

Состав операционной системы

Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.

1. Управление файловой системой . Процесс работы компьютера сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули , управляющие файловой системой .

2. Командный процессор . Специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их.

3. Драйверы устройств. Специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Технология «Plug ad Play» (подключай и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование.

4. Графический интерфейс. Используется для упрощения работы пользователя.

5. Сервисные программы или утилиты. Программы, позволяющие обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и т.д.

6. Справочная система. Позволяет оперативно получить информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Наиболее общим подходом к структуризации операционной системы является разделение всех ее модулей на две группы:

1. Ядро – это модули, выполняющие основные функции ОС.
2. Вспомогательные модули , выполняющие вспомогательные функции ОС. Одним из определяющих свойств ядра является работа в привилегированном режиме .

Структура компилятора

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

1. Лексический анализ На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.
2. Синтаксический анализ Последовательность лексем преобразуется в семантическое дерево.
3. Оптимизация Выполняется удаление изличших конструкций и упрощение семантического дерева.
4. Генерация кода. Семантическое дерево преобразуется в целевой язык.

Стадии работы компилятора

Работа компилятора состоит из нескольких стадий, которые могут выполняться последовательно, либо совмещаться по времени. Эти стадии могут быть представлены в виде схемы.

Первая стадия работы компилятора называется лексическим анализом , а программа, её реализующая, - лексическим анализатором (ЛА). На вход лексического анализатора подаётся последовательность символов входного языка. ЛА выделяет в этой последовательности простейшие конструкции языка, которые называют лексическими единицами. Примерами лексических единиц являются идентификаторы, числа, символы операций, служебные слова и т.д. ЛА преобразует исходный текст, заменяя лексические единицы их внутренним представлением - лексемами . Лексема может включать информацию о классе лексической единицы и её значении. Кроме того, для некоторых классов лексических единиц ЛА строит таблицы, например, таблицу идентификаторов, констант, которые используются на последующих стадиях компиляции.

Вторую стадию работы компилятора называют синтаксическим анализом , а соответствующую программу - синтаксическим анализатором (СА). На вход СА подается последовательность лексем, которая преобразуется в промежуточный код , представляющий собой последовательность символов действия или атомов. Каждый атом включает описание операции, которую нужно выполнить, с указанием используемых операндов. При этом последовательность расположения атомов, в отличие от лексем, соответствует порядку выполнения операций, необходимому для получения результата.

На третьей стадии работы компилятора осуществляется построение выходного текста. Программа, реализующая эту стадию, называется генератором выходного текста (Г). Генератор каждому символу действия, поступающему на его вход, ставит в соответствие одну или несколько команд выходного языка. В качестве выходного языка могут быть использованы команды устройства, команды ассемблера, либо операторы какого-либо другого языка.

Рассмотренная схема компилятора является упрощенной, поскольку реальные компиляторы, как правило, включают стадии оптимизации.

Вопрос 12. Требования к языкам программирования и их классификация.

Основные требования, предъявляемые к языкам программирования:

наглядность - использование в языке по возможности уже существующих символов, хорошо известных и понятных как программистам, так и пользователям ЭВМ;

единство - использование одних и тех же символов для обозначения одних и тех же или родственных понятий в разных частях алгоритма. Количество этих символов должно быть по возможности минимальным;

гибкость - возможность относительно удобного, несложного описания распространенных приемов математических вычислений с помощью имеющегося в языке ограниченного набора изобразительных средств;

модульность - возможность описания сложных алгоритмов в виде совокупности простых модулей, которые могут быть составлены отдельно и использованы в различных сложных алгоритмах;

однозначность - недвусмысленность записи любого алгоритма. Отсутствие ее могло бы привести к неправильным ответам при решении задач.

Машинно – ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). Машинно –ориентированные языки позволяют использовать все возможности и особенности Машинно – зависимых языков:

Высокое качество создаваемых программ (компактность и скорость выполнения);

Возможность использования конкретных аппаратных ресурсов;

Предсказуемость объектного кода и заказов памяти;

Для составления эффективных программ необходимо знать систему команд и особенностифункционирования данной ЭВМ;

Трудоемкость процесса составления программ (особенно на машинных языках и ЯСК), плохо защищенного отпоявления ошибок;

Низкая скорость программирования;

Невозможность непосредственного использования программ, составленных на этих языках, на ЭВМдругих типов.

Машинно-ориентированные языки по степени автоматического программирования подразделяются на классы.

- Машинный язык

Отдельный компьютер имеет свой определенный Машинный язык (далее МЯ), ему предписывают выполнение указываемых операций над определяемыми ими операндами, поэтому МЯ является командным.

- Языки Символического Кодирования

Языки Символического Кодирования (далее ЯСК),так же, как и МЯ, являются командными. Однако коды операций и адреса в машинных командах, представляющие собой последовательность двоичных (во внутреннем коде) или восьмеричных (часто используемых при написании программ) цифр, в ЯСК заменены на символы (идентификаторы), форма написания которых помогает программисту легче запоминать смысловое содержание операции. Это обеспечивает существенное уменьшение числа ошибок при составлении программ. Использование символических адресов – первый шаг к созданию ЯСК.

- Автокоды

Есть также языки, включающие в себя все возможности ЯСК, посредством расширенного введения макрокоманд - они называются Автокоды.

Макрокоманды обеспечивают передачу фактических параметров, которые в процессе трансляции вставляются в«остов» программы, превращая её в реальную машинную программу.

Развитые автокоды получили название Ассемблеры. Сервисные программы и пр., как правило, составлены на языках типа Ассемблер.

- Макрос

Язык, являющийся средством для замены последовательности символов описывающих выполнение требуемых действий ЭВМ наиболее сжатую форму - называется Макрос (средство замены).

В основном, Макрос предназначен для того, чтобы сократить запись исходной программы. Компонент программного обеспечения, обеспечивающий функционирование макросов, называется макропроцессором. На макропроцессор поступает макроопределяющий и исходный текст. Реакция макропроцессора на вызов-выдачу выходного текста.

Макрос одинаково может работать, как с программами, так и с данными.

Машинно – независимые языки – это средство описания алгоритмов решения задач и информации, подлежащей обработке. Они удобны в использовании для широкого круга пользователей и не требуют от них знания особенностей организации функционирования ЭВМ и ВС.

Подобные языки получили название высокоуровневых языков программирования. Программы, составляемые на таких языках, представляют собой последовательности операторов, структурированные согласно правилам рассматривания языка(задачи, сегменты, блоки и т.д.). Операторы языка описывают действия, которые должна выполнять система после трансляции программы на МЯ.

-Проблемно – ориентированные языки

С расширением областей применения вычислительной техники возникла необходимость формализовать представление постановки и решение новых классов задач. Необходимо было создать такие языки программирования, которые, используя в данной области обозначения и терминологию, позволили бы описывать требуемые алгоритмы решения для поставленных задач, ими стали проблемно – ориентированные языки. Эти языки, языки ориентированные на решение определенных проблем, должны обеспечить программиста средствами, позволяющими коротко и четко формулировать задачу и получать результаты в требуемой форме.

Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических задач;

-Универсальные языки

Универсальные языки были созданы для широкого круга задач: коммерческих, научных, моделирования и т.д.

-Диалоговые языки

Появление новых технических возможностей поставило задачу перед системными программистами –создать программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ их назвали диалоговыми языками.

Задачи: управление и описание алгоритмов решения задач..

Одним из примеров диалоговых языков является Бэйсик.

Бэйсик использует обозначения подобные обычным математическим выражениям. Многие операторы являются упрощенными вариантами операторов языка Фортран. Поэтому этот язык позволяет решать достаточно широкий круг задач.

-Непроцедурные языки

Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам(табличные языки и генераторы отчетов), и языков связи с операционными системами.

Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают сложные ситуации, возникающие при системном анализе.

Рекурсивные структуры

1.4.1. Список

Список относится к особой группе структур - это так на­зы­ва­е­мые ре­курсивные структуры.

Приведем рекурсивное определение списка: Списком называется со­­во­купность

связанных элементов, из которых один является осо­бым элементом (первым,"головой"), а все остальные образуют спи­сок. Рекурсивные структуры в программировании замечательны тем, что мно­гие операции по их обработке можно эффективно реализовать с использованием рекурсивных процедур, которые отличаются боль­шой ла­коничностью и наглядностью.

1.4.2. Набор

Другим примером рекурсивной структуры является структура на­бора, которая

определяется следующим образом: Набором называется совокупность связанных

элементов, каждый из которых может быть ли­бо атомом, либо набором. Атом

определяет "неделимый" элемент на­бора, предназначенный для хранения

элементарной порции ин­фор­ма­ции. Реализация наборов основана на

использовании разнородных списков.

1.4.3. Дерево

Еще один пример рекурсивной структуры, широко использующейся в

программировании - структура дерева. Деревом называется сово­купность

связанных элементов - вершин дерева, включающая в себя один особый элемент -

корень, при этом все остальные эле­мен­ты образуют поддеревья. Наиболее

широко используется струк­ту­ра бинарного дерева, все множество вершин

которого делится (по отношению к корню) на два подмножества - два поддерева

(левое и правое).

Примеры рекурсивных алгоритмов

6.1. Рисование дерева

6.2. Ханойские башни

6.3. Синтаксический анализ арифметических выражений

6.4. Быстрые сортировки

6.5. Произвольное количество вложенных циклов

6.6. Задачи на графах

6.7. Фракталы

Присваивание

В одной строке может стоять больше одной операции присваивания =.

Знак = всегда означает: "переменной слева присвоить значение, стоящее справа ". Операция выполняется справа налево. Поэтому первой значение 100 получает переменная d, затем с, b и а.

Знак присвоить может стоять даже внутри математического выражения:

Присваивание имеет более высокий приоритет, чем сложение и вычитание. Поэтому сначала переменной r будет присвоено значение 9-с. А затем переменная value получит значение 5+9-с.

Составное присваивание

При написании программы часто требуется изменить значение переменной. Например, требуется взять текущее значение переменной, прибавить или умножить это значение на какое-то выражение, а затем присвоить это значение той же переменной. Такие операции выполняют операторы составного присваивания.

Преобразование типов

(тип данных) выражение

v=(double)age*f;

Переменная age временно преобразуется к типу с плавающей точкой двойной точности и умножается на переменную f.

Операции отношения

Операции инкремента (++) и декремента (-)

В языке C++ предусмотрены две уникальные операции, которые увеличивают или уменьшают значение переменной на 1.

Префиксный и постфиксные операции различаются приоритетом. Префиксные операции имеют самый большой приоритет и выполняются до любой другой операции. Постфиксные операции имею самый маленький приоритет и выполняются после всех остальных операции.

Операция sizeof

Имеет формат

sizeof данные

sizeof (тип данных)

Операция sizeof возвращает размер в байтах указанного в ней данного или типа данных.

cout " "Размер типа float в байтах=\t" "sizeof (float)

Результат: 4.

Операция "запятая"

Дополнительная операция (,) не работает непосредственно с данными, а приводит к вычислению выражения слева направо. Эта операция позволяет Вам использовать в одной строке несколько выражений, разделенных запятой.

Оператор?:

(Условие) ? (выражение1):(выражение2)

Если условие истинно, то выполняется выражение1, а если ложно, то выражение2.

(а>b) ? (ans =10):(ans=25);

ans=(a>b)?(10):(25);

Если а>b, то переменная ans получается значение 10, иначе - значение 0.25

Поразрядные операции

|,или

^ исключающее или

Логические бинарные операции (&&-конъюнкция(И) и || дизъюнкция (или))

Унарные операции:

& - операция получения адреса операнда

* - операция обращения по адресу, т.е. раскрытия ссылки, иначе операция разыменования (доступа по адресу к значению того объекта, на который указывает операнд (адрес)).

Унарный минус- изменяет знак арифметического операнда.

Унарный плюс (введен для симметрии с унарным минусом)

! – логическое отрицание значения операнда.

Увеличение на единицу (инкремент или автоувеличение):

префиксная операция – увеличение значения операнда на 1 до его использования

постфиксная операция – увеличение значения операнда на 1 после его использования.

Операнд не может быть константой.

sizeof – операция вычисления размера(в байтах) для объекта того типа, который имеет операнд.

Бинарные операции:

Аддитивные (+- сложение арифметических операндов, - вычитание арифметических операндов)

Мультипликативные (* - умножение операндов арифметического типа, / - деление операндов арифметического типа, %- получение остатка от деления целочисленных операндов (деление по модулю))

Операции сдвига (<<- сдвиг влево битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда, >>- сдвиг вправо битового представления значения левого целочисленного операнда на количество разрядов, равное значению правого целочисленного операнда)

Операции отношения (сравнения) (> < <= >= != = =-равно)

Логические бинарные операции (&&-конъюнкция(И) и || дизъюнкция (или))

Операции присваивания (=- присвоить значение выражения-операнда из правой части операнду левой части p=10.3 – 2*x, *= присвоить левой части произведение значений обоих операндов P*=2 эквивалентно P = P*2, /= P/=2.2-d эквивалентно P=P/ (2.2-d), %= N%3 эквивалентно N=N % 3;,+= присвоить операнду левой части сумму значений обоих операндов А+= В эквивалентно А=А+В, -= Х -=4.5 – z эквивалентно Х=Х – (4.2 – z),

Запятая в качестве операции (несколько выражений, разделенных запятыми, вычисляются последовательно слева направо. В качестве результата сохраняются тип и результат самого правого значения).

Приоритеты операций задают последовательность вычислений в сложном выражении

Вопрос 26. Потоковый ввод и вывод информации в языке С++

Дело в том, что никакая полезная программа не может быть написана на языке С++ без привлечения библиотек, включаемых в конкретную среду (в компилятор) языка. Самая незаменимая из этих библиотек - библиотека ввода-вывода.

Потоки ввода-вывода

В соответствии с названием заголовочного файла iostream.h (stream - поток; "i" - сокращение от input - ввод; "o" - сокращение от output - вывод) описанные в этом файле средства ввода-вывода обеспечивают программиста механизмами для извлечения данных из потоков и для включения (внесения) данных в потоки. Поток определяется как последовательность байтов (символов) и с точки зрения программы не зависит от тех конкретных устройств (файл на диске, принтер, клавиатура, дисплей, стример и т.п.), с которыми ведется обмен данными. При обмене с потоком часто используется вспомогательный участок основной памяти - буфер потока.

В буфер потока помещаются выводимые программой данные перед тем, как они будут переданы к внешнему устройству. При вводе данных они вначале помещаются в буфер и только затем передаются в область памяти выполняемой программы. Использование буфера как промежуточной ступени при обменах с внешними устройствами повышает скорость передачи данных, так как реальные пересылки осуществляются только тогда, когда буфер уже заполнен (при выводе) или пуст (при вводе).

Работу, связанную с заполнением и очисткой буферов ввода-вывода, операционная система очень часто берет на себя и выполняет без явного участия программиста. Поэтому поток в прикладной программе обычно можно рассматривать просто как последовательность байтов. При этом очень важно, что никакой связи значений этих байтов с кодами какого-либо алфавита не предусматривается. Задача программиста при вводе-выводе с помощью потоков - установить соответствие между участвующими в обмене типизированными объектами и последовательностью байтов потока, в которой отсутствуют всякие сведения о типах представляемой (передаваемой) информации.

Используемые в программах потоки логически делятся на три типа:

Входные, из которых читается информация;

Выходные, в которые вводятся данные;

Двунаправленные, допускающие как чтение, так и запись.

Все потоки библиотеки ввода-вывода последовательные, т.е. в каждый момент для потока определены позиции записи и (или) чтения, и эти позиции после обмена перемещаются по потоку на длину переданной порции данных.

В соответствии с особенностями "устройства", к которому "присоединен" поток, потоки принято делить на

Стандартные,

Консольные,

Строковые и

Файловые.

В заключение перечислим отличительные особенности применения механизма потоков. Потоки обеспечивают:

Буферизацию при обменах с внешними устройствами;

Независимость программы от файловой системы конкретной операционной системы;

Контроль типов передаваемых данных;

Возможность удобного обмена для типов, определенных пользователем.

Под вводом-выводом в программировании понимается процесс обмена информацией между оперативной памятью и внешними устройствами: клавиатурой, дисплеем, магнитными накопителями и т. п. Ввод - это занесение информации с внешних устройств в оперативную память, а вывод - вынос информации из оперативной памяти на внешние устройства. Такие устройства, как дисплей и принтер, предназначены только для вывода; клавиатура - устройство ввода. Магнитные накопители (диски, ленты) используются как для ввода, так и для вывода.

Основным понятием, связанным с информацией на внешних устройствах ЭВМ, является понятие файла. Всякая операция ввода-вывода трактуется как операция обмена с файлами: ввод - это чтение из файла в оперативную память; вывод - запись информации из оперативной памяти в файл. Поэтому вопрос об организации в языке программирования ввода-вывода сводится к вопросу об организации работы с файлами.

Вспомним, что в Паскале мы использовали представления о внутреннем и внешнем файле. Внутренний файл - это переменная файлового типа, являющаяся структурированной величиной. Элементы файловой переменной могут иметь разный тип и, соответственно, разную длину и форму внутреннего представления. Внутренний файл связывается с внешним (физическим) файлом с помощью стандартной процедуры Assign. Один элемент файловой переменной становится отдельной записью во внешнем файле и может быть прочитан или записан с помощью одной команды. Попытка записать в файл или прочитать из него величину, не совпадающую по типу с типом элементов файла, приводит к ошибке.

Аналогом понятия внутреннего файла в языках Си/Си++ является понятие потока. Отличие от файловой переменной Паскаля состоит в том, что потоку в Си не ставится в соответствие тип. Поток - это байтовая последовательность, передаваемая в процессе ввода-вывода.

Поток должен быть связан с каким-либо внешним устройством или файлом на диске. В терминологии Си это звучит так: поток должен быть направлен на какое-то устройство или файл.

Основные отличия файлов в Си состоят в следующем: здесь отсутствует понятие типа файла и, следовательно, фиксированной структуры записи файла. Любой файл рассматривается как байтовая последовательность:

Стрелочкой обозначен указатель файла, определяющий текущий байт файла. EOF является стандартной константой - признаком конца файла.

Стандартные потоки (istream, ostream, iostream ) служат для работы с терминалом. Строковые потоки (istrstream, ostrstream, strstream ) служат для ввода-вывода из строковых буферов, размещенных в памяти. Файловые потоки (ifstream, ofstream, fstream ) служат для работы с файлами.

· ios базовый потоковый класс

· streambuf буферизация потоков

· istream потоки ввода

· ostream потоки вывода

· iostream двунаправленные потоки

· iostream_withassign поток с переопределенной операцией присваивания

· istrstream строковые потоки ввода

· ostrstream строковые потоки вывода

· strstream двунаправленные строковые потоки

· ifstream файловые потоки ввода

· ofstream файловые потоки вывода

· fstream двунаправленные файловые потоки

· Потоки для работы с файлами создаются как объекты следующих классов:

· ofstream - запись в файл;

· ifstream - чтение из файла;

· fstream - чтение/запись.

· Ввод/вывод в C++ осуществляется с помощью потоков библиотеки C++, доступных при подключении заголовочного файла iostream.h (в VC++.NET – объекта-заголовка iostream). Поток представляет собой объект какого-либо потокового класса.

· Потоковые классы сконструированы на основе базового класса ios:

· ios – базовый потоковый класс;

· istream – класс входных потоков;

Лекция 12. Передача информации в линии связи

Общая схема передачи информации в линиии связи

Характеристики канала связи

Влияние шумов на пропускную способность канала

1. Общая схема передачи информации в линии связи

Использование информации для решения каких-либо задач, безусловно, сопряжено с необходимостью ее распространения, то есть с необходимостью осуществления процессов передачи и приема информации. При этом приходится решать проблему согласования метода кодирования с характеристиками канала связи, а также обеспечивать защиту передаваемой информации от возможных искажений.

Источник информации определен как объект или субъект, порождающий информацию и имеющий возможность представить ее в виде сообщения, то есть последовательности сигналов в материальном носителе. Другими словами, источник информации связывает информацию с ее материальным носителем. Передача сообщения от источника к приемнику всегда связана с некоторым нестационарным процессом, происходящим в материальной среде – это условие является обязательным, поскольку сама информация материальным объектом не является.

Способов передачи информации существует множество: почта, телефон, радио, телевидение, компьютерные сети и пр. Однако при всем разноообразии конкретной реализации способов связи в них можно выделить общие элементы: источник и получатель информации, кодирующее и декодирующее устройства, преобразователь кодов в сигналы и преобразователь сигналов в коды, канал связи, а также источники шумов (помех) и факторы, обеспечивающие защиту от шумов (см. схему на рис. 4).

Понимать схему нужно следующим образом. Источник , порождающий информацию, для передачи должен представить ее виде сообщения, то есть последовательности сигналов. При этом для представления информации он дожен использовать некоторую систему кодирования.Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника информации. Например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка (например, русского), а затем представляет информацию в виде речевого сообщения посредством органов речи. Компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора он же – компьютер – производит ее перекодировку пользователю виду.

Возможна ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к человеку – работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, то есть помещены на материальный носитель – эту операцию выполняет преобразователь . Преобразователь может бытьсовмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть исамостоятельным элементом линиии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим).

К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой . Например:

телефонный аппарат, преобразующий звуковые сигналы в электрические;

радипередатчик, преобразующий звуковые сигналы в радиоволны;

телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов.

Рис. 4. Общая схема передачи информации

В общем случае при преобразовании выходные сигналы воспроизводят не полностью все особенности входного сообщения, а лишь его наиболее существенные стороны, то есть при преобразовании часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи находится в промежутке от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человеческим ухом, лежат в интервале от 16 до 20000 Гц.

Таким образом, телефонные линиии «обрезают» высокие частоты, что приводитк искажениям звука; в черно-белом телевидении при преобразовании сообщения в сигналы теряется цвет изображения. Именно в связи с этими проблемами возникает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании, и, в то же время, этот способ был бы согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи.

После преобразователя сигналы поступают в канал связи и распространяются в нем.Понятие канала связи включает в себя материальную среду , а также физический или иной процесс , посредством которого осуществляется передача сообщения, то есть распространение сигналов в пространстве с течением времени.

В табл. 20приведены примеры некоторых каналов связи.

Табл. 20. Примеры каналов связи

Любой реальный канал связи подвержен внешним воздействиям, а также в нем могут происходить внутренние процессы, в результате которых искажаются передаваемые сигналы, и, следовательно, связанные с этими сигналами сообщения. Такие воздействия называютсяшумами (помехами ). Источники помех могут бытьвнешними ивнутренними . Квнешним помехам относятся, например, так называемые «наводки» от мощных потребителей электричества или атмосферных явлений; одновременное действие нескольких близкорасположенных однотипых источников сообщений (одновременный разговор нескольких человек). К помехам могут привоить ивнутренние особенности данного канала связи, например, физические неоднородности носителя; процессы затухания сигнала в линии связи, существенные при большой удаленности приемника от источника.

Если уровень помех оказывается соизмеримым с мощностью несущего информацию сигнала, то передача информации по данному каналу оказывается невозможной. Даже шумы относительно низких уровней могут вызвать существенные искажения передаваемого сигнала.

Существуют и применяются различные методы защиты от помех . Например, используется экранирование элетрических линий связи; улучшение избирательности примного устройства и так далее Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации.

После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которыедекодирующим устройством представляются в форме, необходимой для примника информации (в воспринимаемой приемником форме). На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещенным с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать отдельно от декодирующего устройства (преобразователь модем может существует отдельно от компьютера).

Понятие «линия связи » объединяет элементы представленной на рис. 1 схемы между источником и приемником информации.Характеристиками любой линии связи являютсяскорость , с которой возможна передача сообщения в ней, а такжестепень искажения сообщения в процессе передачи.