Информация и способы её преобразования
Основы построения АСУ
При постановке какой-либо задачи из окружающего мира выделяется множество взаимосвязанных элементов, которые объединяются общим решением работы, и предназначаются для выполнения общих для всех элементов целей. При этом каждый элемент в отдельности или их частные комбинации выполняет свои частные цели. Это объединение элементов выполняет какие-либо преобразования тех или иных общих форм существования материи из одних видов в другие.
Система – совокупность элементов, связанных между собой общими режимами работ для достижения общих целей преобразования видов материи при некотором отличии целей и свойств всей системы от целей и свойств отдельных её элементов или частичных комбинаций.
Управление – воздействие на объект для реализации заранее принятых целей, оно осуществляется на основании анализ в получаемой информации об объекте и окружающей его внешней среде.
Управляемая система – система, являющаяся объектом управления, управление осуществляется для того, чтобы обеспечить надлежащее функционирование управляемой системы.
Управляющая система – система, осуществляющая функции управления.
Система управления – это термин, употребляемый иногда взамен термина «управляющая система». Однако чаще всего более строго он трактуется как система, объединяющая две подчиненные системы: управляющую и управляемую. В дальнейшем этот термин будет использоваться именно в этом смысле (например, станок с ЧПУ, электронный блок).
Принцип преобразования информации
Преобразователи – устройства, использующиеся в преобразовании величин одной физической природы в другую и обратно.
Датчики – устройства, вырабатывающие дискретный сигнал в зависимости от кода технологического процесса или воздействия на них информации.
Информация и способы её преобразования
Информация должна обладать следующими свойствами:
1. Информация должна быть понятной в соответствии с принятой системой кодирования или её представлении.
2. Каналы передачи информации должны быть помехозащищенными и не допускать проникновение ложной информации.
3. Информация должна быть удобной для её обработки.
4. Информация должна быть удобной для её хранения.
Для передачи информации используются каналы связи, которые могут быть искусственными, естественными, смешанными.
АСУ – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой оптимизации управления устройств технологических процессов или информационных потоков.
АСУ технологического процесса – АСУ для выработки и реализации управляемых воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием качества управления.
В таких системах обеспечивается реализация законов управления и как следствие эффективное ведение технологического процесса. При этом качество выпускаемой продукции не зависит от квалификации обслуживающего персонала, достигается высокий уровень качества, обеспечивается высокий уровень загрузки оборудования и должен обеспечиваться минимум приведенных затрат.
Источник
Основные процессы преобразования информации
По мере возрастания научно-технического прогресса, а также усложнения связей в социальном обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления обществом и производством. Второй фактор, вызывающий общее увеличение объемов информационных данных, также связан с научно-техническим прогрессом, то есть с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их доставки и хранения.
Существует несколько видов данных, они многообразны по видам, природе, структуре и т.д.
Наиболее эффективная их обработка достигается при использовании ЭВМ. Чтобы это осуществить, требуется преобразование данных.
Преобразование данных — этоперевод данных из одной формы в другую либо из одной структуры в другую. Преобразование данных всегда связано с изменением типа носителя: можно, например, книги хранить в обычной бумажной форме, но также можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку.
К процессу преобразования данных относится также и кодирование данных. Существуют различные способы кодирования, однако для ЭВМ основным способом является преобразование аналоговой формы электрического сигнала в цифровую. Следствием этого является представление данных в двоичной форме.
Необходимость в многократном преобразовании данных возникает и при их транспортировке, тем более, если она осуществляется средствами, которые не предназначены для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно привести, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (изначально ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства — телефонные модемы.
В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов информационного обмена.
Информационная система, позволяющая осуществить подобный обмен называется системой информационного обмена.
В структуре возможных операций информационного обмена можно выделить следующее :
• сбор данных- накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;
• формализация данных — приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности:
• фильтрация данных- отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень шума, достоверность и адекватность данных должны возрастать;
• сортировка данных — упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;
• архивация данных — организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;
• защита данных — комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;
• транспортировка данных — прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя — клиентом;
Система информационного обмена может быть предназначена для одного пользователя (локальная) или для группы пользователей. В последнем случае нужно обеспечить условия, при которых информационный обмен между пользователями производится параллельно. Для этого на программном и аппаратном уровнях организуются сети информационного обмена, имеющие единую базу данных, размещенную в ресурсах устройства, находящегося в общем пользовании – сервера баз данных (сервера данных)
Источник
Основные способы преобразования информации
Обработка (преобразование) информации — это процесс изменения формы представления информации или её содержания. Обрабатывать можно информацию любого вида, и правила обработки могут быть самыми разнообразными.
В результате обработки имеющейся (входной) информации мы получаем новую (выходную) информацию.
Во многих задачах бывает заранее известно правило, по которому следует осуществлять преобразование входной информации в выходную. Это правило может быть представлено в виде формулы или подробного плана действий.
Обработка информации — это решение информационной задачи, или процесс перехода от исходных данных к результату.
Процесс обработки информации не всегда связан с получением каких-то новых сведений. Например, при переводе текста с одного языка на другой. Обработка информации, связанная с изменением её формы, но не изменяющая содержания, происходит при систематизации информации, поиске информации, кодировании информации.
Обработка информации – это:
· представление и преобразование информации из одного вида в другой в соответствии с формальными правилами;
· процесс интерпретации (осмысления) данных;
· процесс преобразования к виду, удобному для передачи или восприятия (кодирование, декодирование и т.д.);
· процесс преднамеренного искажения или изменения структуры данных, изменение числовых значений данных и т.д.
Обработка информации заключается в различных преобразованиях самой информации или формы ее представления:
— извлечение новой информации из данной путем логических рассуждений, например, раскрытие преступления по собранным уликам
— изменение формы представления информации, например, перевод текста с одного языка на другой или шифровка (кодирование) текста;
— сортировка информации, например, упорядочение списка фамилий по алфавиту;
— поиск информации, например, поиск телефона в телефонной книге или поиск иностранного слова в словаре.
Под обработкой информации в информатике понимают любое преобразование информации из одного вида в другой, производимое по строгим формальным правилам. Примерами таких преобразований могут служить: замена одной буквы на другую в тексте; замена нулей на единицы, а единиц на нули в последовательности битов; сложение двух чисел, когда из информации, представляющей слагаемые, получается результат – сумма.
Слова «Обработка информации», таким образом, вовсе не подразумевают восприятие информации или ее осмысление. Компьютер – всего лишь машина и способна только к технической, машинной обработке информации.
Конечно, технические преобразования информации обычно производятся с целью достижения некоторого осмысленного эффекта. Например, если в тексте восклицательный знак заменить на вопросительный, то это будет соответствовать и некоторому смысловому изменению. Однако сама замена восклицательного знака на вопросительный носит технический характер и может быть произведена в любом тексте:
Это правда! à Это правда?
а+%599-!222 à а+%599-?222
Обработка информации на ЭВМ обычно состоит в выполнении огромного количества такого рода элементарных, технических операций.
Но всегда ли нам известно, как, по каким правилам входная информация преобразовывается в выходную?
Такую систему, в которой наблюдателю доступны лишь входные и выходные величины, а её структура и внутренние процессы неизвестны, называют «чёрным ящиком».
Обработка информации по принципу «черного ящика» — процесс, в котором пользователю важна и необходима лишь входная и выходная информация, но правила, по которым происходит преобразование, его не интересуют и не принимаются во внимание.
«Черный ящик» — это система, в которой внешнему наблюдателю доступны лишь информация на входе и на выходе этой системы, а строение и внутренние процессы неизвестны.
Источник
Основные процессы преобразования информации.
Введение в теорию информационных систем.
Информацию можно:
| создавать | принимать | комбинировать | хранить |
| передавать | копировать | обрабатывать | искать |
| воспринимать | формализовать | делить на части | измерять |
| использовать | распространять | упрощать | разрушать |
| запоминать | преобразовывать | собирать | и т. д. |
Эти свойства являются и процессами. Данные процессы связаны с определёнными операциями над информацией и называются информационными процессами.
Определений информационных процессов (ИП) примерно столько же, сколько и определений информации. Информационные процессы различным образом (отдельно и в совокупности) отражают основные свойства информации, к которым относят процессы: создания, обработки, передачи и распространения, хранения и сохранения информации и др.
Информационные процессы – это процессы создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и потребления информации.
Основные виды информационных процессов можно представить как внутренние и внешние. Внутренние процессы подразумевают хранение, обработку и поиск информации внутри информационной системы. Внешние обеспечивают связь информационной системы с объектами предметной области, т. е. источниками информации и внешней средой (потребителями информации).
Сбор данных и информации можно представить как процесс идентификации и получения данных от различных источников, группирования полученных данных и представления их в форме, необходимой для ввода в электронно-вычислительную машину (ЭВМ).
Для получения информации животные и человек имеются органы чувств (особые нервные клетки – рецепторы): зрение, слух, обоняние, осязание. Для повышения возможностей органов чувств человечество создало различные измерительные и усилительные приборы (например, усилители звуковых сигналов), микроскопы и т. д.
Сбор знаний означает получение информации о предметной области от специалистов (экспертов) и предоставление её в форме, необходимой для записи в базу знаний.
Преобразование информации является важным и наиболее часто используемым информационным процессом, представляющим целенаправленную обработку информации.
Передача и хранение информации.
В общем случае человек хранит получаемую им информацию в собственной памяти, то есть в мозгу. Можно говорить, что мозг представляет собой ёмкое хранилище разнообразной информации, например, даже образов. Развитие человечества привело его к созданию различных природных и рукотворных хранилищ и носителей информации. Так, например, человечество научилось использовать для передачи и сохранения графической информации рисунки, чертежи, схемы, а затем фотографии, телевизионные изображения и компьютерные файлы.
Человеческая речь является как средством обмена информацией между людьми, так и носителем человеческих знаний и опыта. Применение множества национальных и специальных языков, приспособленных для передачи информации конкретного содержания, зачастую усложняет не только обмен оной, но и решение определённых задач.
Эффективная работа систем требует переработки значительных объемов различной информации.
Система(от греческого «systema» – целое, составленное из частей соединение) – это совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом, образующих определённую целостность, единство.
Под системой понимают любой объект, который одновременно рассматривается как единое целое, и как объединённая в интересах достижения поставленных целей совокупность разнородных элементов.
Элемент системы – часть системы, имеющая определённое функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою очередь состоящие из более простых взаимосвязанных элементов, часто называют подсистемами.
Основные процессы преобразования информации.
Преобразование одного вида данных в другой обычно связано с переходом сигналов к другому алфавиту. Такая процедура называется перекодировкой или шифрованием, а правило, описывающее однозначное соответствие букв алфавитов при таком преобразовании, называют кодом. Простейшей современной системой кодирования является уличный светофор.
Для кодирования текстовой информации существует созданный в 1963 году международный стандартASCII (англ. «American Standard Code for Information Interchange»). Первоначально это была система семибитного кодирования. В такой кодовой таблице зарезервировано 128 семи разрядных кодов для кодирования: символов латинского алфавита, цифр, знаков препинания, математических символов. Добавление восьмого разряда позволяет увеличить количество кодов таблицы ASCII до 255. Коды от 128 до 255 представляют собой расширение таблицы ASCII. В таблице ASCII они использованы для кодирования некоторых символов, отличающихся от латинского алфавита (греческие буквы), а также встречающихся в европейских языках с письменностью, основанной на латинском алфавите: немецком, французском, испанском и др. Кроме этого, часть кодов использована для кодирования символов псевдографики, которые можно использовать, например, для оформления в тексте различных рамок и текстовых таблиц.
Для кодирования символов национальных алфавитов используется расширение кодовой таблицы ASCII, то есть восьми разрядные коды от 128 до 255. В языках использующих кириллический алфавит, в том числе русском, пришлось почти полностью менять вторую половину таблицы ASCII, приспосабливая её под кириллический алфавит.
Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению нескольких различающихся кодовых таблиц для кодирования русскоязычных текстов, среди которых: альтернативная кодовая таблица CP-866, международный стандарт ISO 8859, кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows), кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI-8r. Альтернативная кодовая таблица, учитывающая кириллицу (русский алфавит) KOI-8r, представлена на Рис. 1.
Ныне повсеместно внедряется 16-битный код Unicode (Юникод) – стандарт кодирования символов, допускающий 65536 кодовых комбинаций. Он включает знаки практически всех письменных языков: китайские иероглифы, математические символы, буквы греческого алфавита, латиницы и кириллицы. При этом становятся ненужными кодовые страницы.
Большинство современных операционных систем в той или иной степени обеспечивают поддержку Юникода.
Рис. 1. Альтернативная кодовая таблица (KOI·8r)
В компьютерных системах используются электрические сигналы. Электрические сигналы могут быть непрерывными (например, синусоидальными и иными) и дискретными. Преобразование сообщения может осуществляться в момент поступления сообщения от источника в канал связи (кодирование) и в момент приёма сообщения получателем (декодирование).
Примеры преобразования аналоговых сигналов в электрические:
а) звук через микрофон;
б) изображение и звук через видеокамеру.
С математической точки зрения переход от аналоговой формы сигнала к дискретной означает замену описывающей его непрерывной функции Z(t) на некотором временном интервале [t1,t2] конечным множеством
Это преобразование называется дискретизациейнепрерывного сигнала и осуществляется оно путём развёртки по времени и квантования по величине.
Развертка по времени осуществляется путём наблюдения за Z(t) не непрерывно, а лишь в определённые моменты времени с установленным интервалом.
Квантование по величине заключается в отображении значения Z(t) в конечное множество чисел, кратных так называемому «шагу квантования».
Шаг квантования определяется чувствительностью приёмного устройства. Например, если глаз человека способен воспринимать 16 миллионов цветов, то при квантовании просто нет смысла делать большее число градаций.
Источник
