Современные каналы передачи данных.

 

Из всех видов каналов передачи информации в последние годы рас­про­с­т­ра­не­ние получили оптико-волоконные кабели и спутниковая связь.

Волоконно-оптический кабель - это система передачи данных, в которой передающей средой являются оптические волокна, изготовленные из специальных видов стекла или пластмассы и называемые световодами.

Световод представляет собой широкополосную передающую среду, со­с­то­я­щую из сердцевины с большим показателем преломления и покрывающей ее обо­ло­ч­ки с постоянным показателем преломления. Основная часть светового потока переносится по сердцевине, а оболочка призвана удержать электромагнитную энергию преимущественно в области сердцевины благодаря полному отражению от границы раздела и сердцевины – оболочки (см. рис.1). Поперечный размер световода настолько мал (ме­нь­ше ширины че­ло­ве­че­с­ко­го волоса), что решается проблема искусственного увеличения размеров кабеля для удобства обращения с ним.

Оптическое волокно является очень хрупким, поэтому на его основе производят оптический кабель, в центре которого находятся упрочняющие элементы, а по периметру – оптические волокна с полимерной защитой. В качестве источника излучения применяется лазер. В передающее устройство также входит модулятор и помехоустойчивое кодирование для исключения ошибок.

Преимущества оптико-волоконных передающих устройств:

1. Оптические волокна малогабаритны. Это позволяет упаковывать огромное число световодов в структуру с малым поперечным сечением, имеющую ма­лый вес;

2. Они имеют очень высокую пропускную способность - сотни Мбит/с (для сравнения: скорость передачи по телефонным кабелям от 9600 бит/с, по ко­а­к­си­а­ль­ным - сотни Кбит/с);

 

 

защитное покрытие

оболочка

сердцевина

 

 

а) Схема световода

 

укрепляющий стержень внутренняя

оболочка

световоды

 

наружная

оболочка

 

 

лента

металлическая

б)

 

 

Рис.1. Схема световода (а) и конструкция оптического кабеля (б)

 

3. Из-за высокого электрического сопротивления их можно применять в военной и промышленной аппаратуре, где другие обычные кабели небезопасны;

4. Поскольку у оптических кабелей отсутствует электромагнитное излучение и от них трудно сделать отвод, эти линии связи в большей степени гарантированны от утечки информации.

 

Считается, что использование геостационарного спутника для целей радиовещания было предложено американцем А.Кларком в 1949 г.

Первый спутник связи с пассивным отражателем был запущен в 1958 г. в США, связь через активные спутниковые ретрансляторы осуществилась в 1962 г. (а в СССР - в 1965 г.).

Преимущества спутниковой связи (СС):

1. большая пропускная способность;

2. перекрытие огромных расстояний;

3. низкий уровень помех, следовательно, передача информации с высокой надежностью.

Эти достоинства делают СС уникальным и эффективным средством пе­ре­да­чи информации. Спутниковая система состоит из множества наземных станций и ретранслятора, находящегося на спутнике. При движении спутника относительно Земли наземные станции следят за его движением, пока он не скроется за горизонтом, - тогда связь нарушается или устанавливается со следующим спу­т­ни­ком, принимающим эстафету у предыдущего.

Особый интерес представляет геостационарная орбита, находящаяся в экваториальной плоскости в 36 тыс. км от поверхности Земли. Если направление движения спутника на ней совпадает с направлением движения Земли, то спутник оказывается неподвижным относительно наземного наблюдателя.

Геостационарная орбита уникальна, другой такой не существует. На ней передача и прием сигналов возможны при неподвижных антеннах наземных станций и при этом спутник "видит" почти 1/3 поверхности земного шара.

 

В целом преимуществами цифровой передачи информации являются следующие факторы:

1. Все типы сигналов могут объединяться в один общий по­ток с формализованной передачей;

2. Наличие и возможность защиты от несанкционированного доступа;

3. Объединяются в один процесс передача информации и коммутация сигналов и сообщений;

4. Эффективно используется канал по спектру и по времени;

5. Эффективное кодирование и оптимальный способ приема сигналов.

К недостаткам относятся:

1. Слишком большая ширина спектра излучающего сигнала;

2. Наличие межсимвольных помех;

3. Необходимость синхронизации работы систем передачи информации.

 

3 вопрос:

 

Внутримашинная технология обработки данных (ВТОД): составляющие и их ха­рак­те­ри­с­ти­ки.

Операции внутримашинной ОД, к которым относятся сортировка, корректировка, накопление и собственно ОД, являются основными в технологическом процессе функционирования систем обработки информации.

В результате сортировки произвольно рас­по­ло­жен­ные данные размещаются в определенном по­ря­д­ке. В системах обработки экономической инфор­ма­ции более 25% машинного времени тратится на сор­ти­ров­ку. Различают следующие виды сортировки:

- упорядочение, т.е. процесс, в результате которого записи сортируемого файла располагаются в порядке возрастания / убывания ключевых реквизитов-признаков

- распределение, т.е. процесс разнесений записей сортируемого файла по группам с одинаковым значением ключевых реквизитов-признаков;

- объединение (слияние), т.е. процесс, в результате которого несколько упо­ря­до­чен­ных файлов сли­ва­ют­ся в 1 с записями, расположенными в определенной логической последовательности.

В состав ОС любых современных ЭВМ, не говоря уже о СУБД, входят про­г­рам­мы сортировки, обеспечивающие как внутреннюю, так и внешнюю сор­ти­ро­в­ку. Задавая такие параметры, как количество записей в файле, длина записи, местоположение ключа, его длина, формат записей, указывающая об упорядоченности выходного файла, пользователь настраивает программу на конкретные условия сортировки.

Под корректировкой понимается процесс мо­ди­фи­ка­ции сформированных файлов данных, по­з­во­ля­ю­щий поддерживать их соответствие реально су­ще­с­т­ву­ю­щим условиям обработки. При корректировке могут выполняться следующие действия: до­ба­в­ле­ние, исключение, изменение записей существующих файлов данных.

Объектами корректировки могут быть записи фай­ла или отдельные поля записей. Одним из ос­но­в­ных условий выполнения корректировки является поиск местоположения данных, который, как правило, осуществляется по ключам.

В зависимости от того, сколько записей одновременно подвергаются модификации, принято разделять ее на индивидуальную и групповую. При индивидуальной корректировке одна корректирующая запись вызывает модификацию одной записи файла, а при групповой - нескольких записей. (Так, примером групповой корректировки могут служить изменение значения некоторого реквизита во всех записях файла).

Необходимо различать корректировку ав­то­но­м­ных файлов и БД. В первом случае модификации под­вер­га­ют­ся только записи соответствующего фай­ла, а во втором - записи файлов и соответствующие связи.

Корректировка проводится в основном по при­н­ци­пу "отец-сын". Сущность его заключается в том, что для выполнения модификации необходим ис­хо­д­ный файл (отец) и файл корректуры, в результате получается откорректированный файл (сын).

Большое значение при корректировке придается контролю достоверности информации и ее защите от несанкционированного доступа. Это обеспечивается путем сохранения исходного файла и файла корректуры (а также введением си­с­те­мы паролей и ключей защиты).

Накопление данных представляет собой процесс периодического добавления данных в существующие файлы с целью получения сведений за определенный интервал времени. Накопление данных мо­ж­но считать частным случаем корректировки данных.

Собственно обработка данных включает в себя выполнение арифметических операций на битовом уровне. При обработке экономической информации большой удельный вес занимают операции так­си­ро­в­ки(Оценка натуральных показателей в денежном (стоимостном) выражении) и получения итогов. Вообще, обработка данных на ЭВМ характеризуется тем, что лишь 20% ма­шин­но­го времени (работы процессора) затрачивается непосредственно на алгебраическую обработку, а 80% - на обработку данных, одним из важных прин­ци­пов построения мобильных программ является от­де­ле­ние описаний данных от программ по их об­ра­бо­т­ке. Последовательное применение этого принципа обеспечивает хорошую основу для создания систем автоматизированного проектирования систем ОД, т.к. с помощью автономных описаний данных можно автоматизировать построение необходимой системы обработки информации.

Вывод данных подразумевает получение ре­зу­ль­та­тов решения задач. По спо­со­бу отображения выходной (результатной) информации различают вывод данных на бумагу, на машинные носители и на видеотерминальные устройства (дисплеи).

Традиционно результаты обработки отображаются в виде бумажных документов. При этом они проверяются на комплектность и логическую непротиворечивость, а затем оформляются юридически.

С развитием технического, программного и ино­го обеспечения стала преобладать тенденция перехода на безбумажную технологию обработки данных, но полный отказ от бумажных документов пока невозможен, в частности, из-за нерешенности правовых вопросов оформления информации.

В зависимости от способа формирования вы­хо­д­ных данных различают пакетный и интерактивный режимы. При пакетном режиме должна быть оп­ре­де­ле­на совокупность выгодных форм, являющихся результатом решения регламентированных задач. Ин­тер­ак­тив­ный режим дает возможность поль­зо­ва­те­лю формировать выходные документы в такой форме, которая ему больше подходит в каждом кон­к­рет­ном случае. При этом можно определить не толь­ко форму, но и алгоритм ее заполнения.

Вывод данных может осуществляться как непосредственно в месте обработки, так и по каналам связи для удаленных абонентов. По степени ориентации на пользователей различают автономный вывод и с помощью АРМов.

Автономный вывод характеризуется тем, что результаты решения задач по­па­да­ют к пользователю через некоторое время, т.к. при этом формирование и ис­поль­зо­ва­ние выходных данных разобщено по времени и в пространстве.

В случае использования АРМов пользователь получает результатную ин­фор­ма­цию сразу после обработки на своем рабочем месте.

Создание первых ЭВМ было связано с необходимостью решить проблему ввода в них управляющих воздействий и представления данных. Все логические устройства и электронные схемы памяти имеют 2 устойчивых состояния - открыто (включено) и закрыто (выключено). Этим 2 состояниям поставили в соответствие 2 цифры двоичной системы исчисления - 0 и 1. Т.о., вся информация в компьютере представляется в числах двоичной системы исчисления, в отличие от привычной десятичной. На физическом уровне 1 означает наличие электрического заряда, а 0 - его отсутствие. Т.о., чтобы обращаться к ЭВМ напрямую, нужно владеть машинным языком, представляющим собой последовательность цифр двоичной системы (1 и 0).

Наименьшая единица информации, представленная в виде 0 или 1, называется битом( один двоичный разряд в двоичной системе счисления)(английское bit, от binary - двоичный и digit - знак, цифра), 1) цифра в двоичной системе счисления. 2) Единица измерения количества информации, численно равна объему информации, содержащейся в сообщении типа "да" - "нет). Каждый символ (число, цифра, знак), представляемый в компьютере, кодируется в виде комбинации из 8 нулей и единиц. Такая совокупность битов образует 1 байт.

Т.о., 1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 1024 байт

1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1024х1024 байт

1 Гбайт = 1024 Мбайт = и т.д.

1 ТбайтТера) = 1024 Гбайт…

1 Пбайт(Пета) = 1024 Тбайт

1 Эксабайт = 1024 Пбайт

Аналогичным образом кодируются не только символы, но и все выполняемые операции: сложение, вычитание, умножение, де­ле­ние, сдвиг.

Любая информация, с которой работает компьютер, записывается в специальные яче­й­ки памяти микропроцессора, которые называются регистрами.

Регистр имеет свой адрес, по которому определяется местонахождение той или иной информации.

Следовательно, программа, написанная в машинных кодах представляется собой совокупность команд, содержащих коды операций, и адреса данных, записанные в двоичном коде.

При этом программисту для работы с ЭВМ нужно знать не только тонкости машинного языка, но и архитектуру используемого компьютера, а это достаточно сложно. Поэтому машинные языки долгое время сдерживали дальнейшее распространение ЭВМ, являясь барьером между машиной и пользователем-непрограммистом.

Впоследствии появились специальные программы - трансляторы, которые переводят программы и отдельные команды с языков программирования (Бейсик, Фортран, Па­с­каль, Си) на машинный язык. Современные языки программирования ближе к человеческим, их логика больше похожа на логику человека по сравнению с машинными язы­ка­ми, а средства записи напоминают слова разговорного английского языка.

Существуют различные способы оценки количества информации. Классическим является подход, использующий Клода Шеннона. Применительно к двоичной системе она имеет вид:

,

где H – количество информации, несущей представление о состоянии, в котором находится объект;

N – количество равновероятных альтернативных состояний объекта.

СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ:

V = v * t

V-объем передаваемого файла

v -скорость передачи файла(бит/с)

t-время передачи файла

 

АЛФАВИТНЫЙ ПОДХОД

 

I = i * k

 

I – количество информации при алфавитном подходе

i – количество информации, которое несет каждый символ алфавита

k – количество символов в сообщении

 

4 вопрос:

Накопители информации: понятие, виды, характеристика

 

Вся память в компьютере делится на 2 типа: внутренняя и внешняя. К внутренней памяти относятся оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, или RAM Random Access Memory - запоминающее устройство с произвольным доступом) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, или ROM BIOS read-only memory - память «только для чтения). Оперативная память предназначена для хранения информации, непосредственно участвующей в выполнении операций в данный момент времени. Емкость ОЗУ составляет Мбайт: 16, 32, 64…1024Мб и т.д. При выключении или при сбоях в электропитании вся информация, находящаяся в ОЗУ, стирается. Поэтому наиболее важная для работы компьютера информация хранится в ПЗУ. ПЗУ представляет собой энергонезависимое устройство в виде микросхемы, устанавливаемой на системной плате. Это микросхема BIOS – Basic Input-Output System. В нее записаны программы 2-х основных видов – необходимые для правильного функционирования ЭВМ и остающиеся неизменными в течение всего срока службы компьютера:

· реализующие основные функции ввода-вывода,

· программа тестирования компьютера (про­ве­р­ки оборудования) в момент включения электропитания,

· вспомогательные программы, используемые микропроцессором для управления ЭВМ,

· справочно-диагностическая информация,

· словари для переводческих программ и др.

Ввиду важности хранимой в нем информации ПЗУ работает только в режиме считывания (т.е. запись и перезапись данных невозможна). Благодаря этому оно конструктивно устроено проще, а поэтому дешевле и надежнее.

Между быстро работающим процессором и медленными устройствами ввода/вывода устанавливают т.н. сверхоперативную память, или кэш-память, предназначенную для согласования скорости их работы.Кэш-память 1-го уровня отвечает за отслеживание выполнения команд, кэш-память 2-го уровня за скорость передачи данных.

Внешняя память – это различные виды накопителей информации.

Накопители информации - это запомина­ю­щие устройства, предназначенные для длительного, т.е. не зависящего от электропитания, хранения больших объемов информации.

Накопитель состоит из носителя информации и специального привода, т.е. устройства, позволяющего записывать или считывать информацию с дисков.

Существуют следующие виды накопителей: а) на магнитных дисках; б) на магнитных лентах; в) на магнитооптических (лазерных) дисках. (Магнитные накопители; Оптические накопители; Флеш накопители).

 

Накопители на МД делятся на НЖМД(флешки) и НГМД (дискеты).

НЖМД (иначе - винчестер) представляют собой набор дисков, состоящий из нескольких отполированных пластин, покрытых ферромагнитным слоем и помещенных в герметически закрытый корпус. Запись информации производится на обе поверхности каждой пластины. Для обращения к информации, хранящейся на дисках, используют блок специальных устройств записи-чтения, причем устройства не соприкасаются с поверхностями, а находятся на небольшом расстоянии (0,5-0,13 микрометра0,5мм). При включении компьютера диски начинают непрерывно вращаться (от 7200 и выше об/мин), поэтому запрещается двигать и толкать включенный системный блок компьютера.

Благодаря несъемной конструкции удается достичь высокую плотность записи информации, поэтому емкость НЖМД достигает 3000ГБ и выше. Кроме того, винчестеры обеспечивают быстрый доступ к данным, высокую скорость записи и считывания информации.

 

Другое название магнитооптических дисков – CD-ROM. Основной показатель их качества – скорость считывания. Существуют также модификации CD-ROM'а – CD-R (записываемый пользователем диск) и CD-RW (перезаписываемый диск).

Преимущества: высокая скорость обращения и большой объем записываемой информации. Эти носители информации предназначаются для задач, тре­бу­ю­щих большой объем дискового пространства – обработка изображений, факсимильная передача данных, средства мультимедиа, резервное копирование жестких дисков и т.д.

Производители дисководов CD-ROM: Panasonic, Creative, Samsung, Toshiba, Pioneer, Acer, LG и др..

Новой модификацией компакт дисков стали DVD (Digital(цифровой) Video Disk). Его основное отличие – высокая емкость – 4,7 Гбайт, а в перспективе – до 17 Гбайт. Ввиду большой емкости они предназначены для хранения видеофильмов, энциклопедий и др. массивов информации. Существуют DVD-R, DVD-RW.

Для считывания, записи и переноса больших объемов информации с последние годы используются внешние мобильные дисководы большой емкости. Они подключаются к компьютеру через USB (Universal Serial Bus(шина) - популярнейший тип соединения устройств, постепенно вытесняющий все остальные порты. USB обеспечивает возможность соединения с компьютером периферийных устройств, таких как принтер, сканер, мышь, клавиатура, цифровая камера и многих других.