Архитектура срс

Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік университеті
Физика-математика факультеті


Компьютерлік жүйелерді ұйымдастыру және архитектурасы пәні бойынша 2-модуль №1 СӨЖ тапсырмалары
Конспект
Тақырыбы: ЭЕМ-де ақпараттың көрсетілуі.

Орындаған: ЕТжБҚ мамандығының 2-топ,

Туякбаев Нұрдаулет ВТКО-302
Тексерген: Ермағамбетов Т.Қ.

Ақтөбе-2022

Жоспар

Кіріспе 2
1.Ақпарат ұғымы. Қасиеттері. Типтері 3
2.Бит – ақпараттың ең кіші өлшем бірлігі 5
3.Ақпарат энтропиясын өлшеу. Хартли формуласы. 7
4.Ақпараттың ЭЕМ-де бейнеленуі. Санау жүйелері 7
4. 1. Санау жүйелері. 7
4. 2. Санау жүйелеріндегі түрлендірулер 9
Қорытынды 10
Пайданылған әдебиеттер: 11
Интернет-ресурстар: 12

Кіріспе

Ақпаратты шындығында да ғылыми ұғым ретінде қарастыруға болады. Өйткені бұған дейін ақпараттың кұрылымы мен қасиеттері барлық ғылым салаларында зерттелінді. Мысалы, физика - ақпарат таситын сигналдардың қасиеттерін зерттейді. Табиғаттағы көптеген құбылыстардың сигнал шығаратыны белгілі. Ал тіркелінген сигналдар белгілі бір мәліметтерді құрайды. Мәліметтер түрленіп, тасымалданып, әдістердің көмегімен қолданыс табады. Мәліметтер мен әдістердін өзара әсерлесуінен ақпарат түзіледі. Өлі табиғаттағы процестер үздіксіз энергия алмасу түрінде өтеді. Энергия алмасумен қатар тірі табиғатта бағытталған зат алмасу процесі жүреді. Зат алмасу мен энергия алмасу процестерінің арасындағы өзара байланыс ақпарат алмасу турінде өтеді немесе оны ақпараттық процесс деп атайды.
Ақпарат – қарастылатын жүйе қалпы. Хабар – заттанған ақпарат. Ақпарат жіберушіден қабылдаушыға бағытталған хабардың сапасы болып табылады. Ақпарат әрқашан бірнәрсе (параметр өлшемі, оқиғаның болғаны, т.б.) туралы. Осылай қарастырылған ақпарат мағынасы ұқыпты болуы шарт емес. Ол ақиқат немесе жалған, тіпті сүюдің даусы болуы мүмкін. Тіпті үзілісті шудың байланыс арнасын толтыруы, түсініспеушілік әкелу мүмкіндігі осы мағынасы бойынша ақпарат болып есептеледі. Дегенмен, жалпы айтсақ, ақпарат мөлшері көбейген сайын хабар дәлірек болады. Бұл модель белгілі жіберуші және кем дегенде бір қабылдаушы бар деп есептейді. Осы модельдың көптеген толықтырмаларында жіберуші мен кем дегенде бір қабылдаушының ортақ тілі барын жорамалдайды. Ақпараттың өзгеше маңызды анықтамасы оны қабылдаушы түсінетіндей жіберушіден шыққан хабар деп анықтайды. Бірақ, белгілi жіберуші болуын талап ететін “ақпарат - хат” моделі ақпараттың қоршаған ортадан, байқау, өлшеу, т.б. арқылы, алынатын нәрсе болуы мүмкіндігіне мән бермейді. Ақпарат ұғым ретінде контекстіне байланысты көптеген мағына білдіреді, дегенмен ол әдетте мағына, білім, тапсырма, байланыс, бейнелеу, сезіну дегендермен тығыз байланысты. Қысқа қайырғанда, қабылданған және түснікті хабар. Дерек хақында айтылса, ақпарат деп әлдебір түйін жасауға болатындай ақиқаттар жиынтығын қарастыруға болады. Оқу, тәжірибе немесе тапсырмалар арқылы ақпарат алынатындықтан оның т.б. түсініктемелері болуы мүмкін. Қалай боланда да ақпарат деректерді өңдеу, реттеу және оларды қабылдаушыға жаңа білім болатындай ұйымдастыру нәтижес болып табылады. Байланыс теориясы нәтиженің (шығыстың) анықсыздығының сандық өлшемі болып табылады. Мысалға, “мыңдаған биттерден тұратын ақпарат” деп айта аламыз.

1. 
   Ақпарат ұғымы. Қасиеттері. Типтері
   

Ақпарат ұғымын оның берілу үрдісін сызбалық сипаттаудан анықтайық. Яғни, ақпарат ұғымы таратқыш, қабылдағыш және байланыс арнасы арқылы берілетін хабар.
Хабарды таратқыш және қабылдағыш адамдар немесе техникалық құрылғылар болуы мүмкін. Яғни, ақпаратты бейнелеуге және түсінуге болады. Сондықтан әрбір ақпараттың бейнелену пішімі және мазмұны болады.
Хабар – белгілі пішімде көрсетілген және беруге арналған ақпарат, яғни ақпараттың бейнелену пішімі. Хабар материалды-энергетикалық пішімде – сызбалар, мәтін, дыбыс, жарық, қимыл және т.б. түрінде беріледі. Яғни, хабар қандай да бір қатынас тілінің өрнегі болады, олар – табиғи тілдер, математика тіл, әуез тілі, мимика белгілері және т.б.
Ақпарат түрлері. Хабар таратқыштан қабылдағышқа жеткізілуі үшін ақпарат тасушы қажет. Тасушы көмегімен берілетін хабар сигнал деп аталады. Сигнал – уақыт ішінде өзгеретін физикалық үрдіс (мысалы, тізбекте жүретін электр тогы, жарықтың таралу үрдісі). Ақпарат физикалық үрдістің, яғни сигналдың бір немесе бірнеше параметрлерінің мәнімен беріледі.
Егер сигнал параметрі берілген аралықта кез келген аралық мән қабылдай алатын болса (уақытқа байланысты үздіксіз функциямен анықталса), онда сигнал үздіксіз ал мұндай сигналмен анықталған хабар да үздіксіз деп аталады. Бұл жағдайда таратқышпен берілген ақпарат үздіксіз түріне ие болады.
Егер сигнал параметрі берілген аралықта жеке бекітілген мәндерді қабылдаса, онда сигнал дискретті, ал мұндай сигналмен анықталған хабар да дискретті деп аталады. Бұл жағдайда таратқышпен берілген ақпарат дискретті түріне ие болады. Сонымен біз ақпарат берілуінің екі негізгі түрін (пішімін) - үздіксіз және дискретті ақпаратты анықтадық.
Кез келген үздіксіз хабарды үздіксіз функция түрінде бейнелеуге болады. Үздіксіз хабарды дискреттеу үрдісінің көмегімен дискретті түріне көшіруге болады. Дискреттеу дегеніміз – функцияның (сигнал параметрінің) шексіз көп мәндері жиынынан барлық қалғандарын жуық мінездей алатын белгілі бір мәндерін таңдап алу.
Мысалы: функцияның анықталу облысы нүктелерімен тең ұзындықты кесінділерге бөлінеді, ал әрбір кесіндідегі функция мәні тұрақты және оның осы кесіндідегі орта мәніне тең деп алынады. «Баспалдақтарды» ордината өсіне проекцияланғаннан шыққан мәндері үздіксіз функцияның дискретті түрін анықтайды. Үздіксіз хабарды дискреттеу мүмкіндегі информатика үшін өте маңызды, себебі есептеу техникасымен өңделетін ақпарат дискретті болуы қажет.
Үздіксіз ақпаратпен жұмыс жасайтын арнайы ЭЕМ-дер бар, олар аналогтық машиналар деп аталады. Бірақ олар арнайы есептер кластарымен жұмыс атқаратындықтан көпшілік қолданушыларға кең таныс емес. Ақпарат берілуінің басқа пішімдері:

• 
  таңбалы – мәтіндік (әріп, цифр, таңбалар т.б.);
  
• 
  графикалық (суреттер, бейнелер көмігімен, т.б. көмегімен);
  
• 
  дыбыстық.
  

Сонымен қатар бізді қоршаған алуан ақпаратты әртүрлі белгілерге байланысты топтастыруға, яғни түрлерге жіктеуге болады.
Пайда болу және қолдану аумақтарына байланысты түрлері:

• 
  биологиялық;
  
• 
  әлеуметтік;
  
• 
  ғылыми;
  
• 
  экономикалық т.с.с.
  

Берілу және қабылдау тәсілдеріне байланысты түрлері:

• 
  визуальды (таңбалар мен бейнелер арқылы);
  
• 
  аудиальды (дыбыс арқылы);
  
• 
  тактильдік (сезім арқылы);
  
• 
  органалептикалық (дәм мен иіс арқылы);
  
• 
  машиналық (есептеу техникасының құралдары арқылы) т.с.с.
  

Ақпараттың қасиеттері. Кез келген ақиқат өмірдегі объектілерге тән ішкі және сыртқы қасиеттерін анықтауға болады. Сыртқы қасиеттер объектінің басқа объектілермен әсерлесу барысында анықталатын қасиеттер болғандықтан, ақпарат үшін маңызды сыртқы қасиеттер оны тұтынушы (қабылдағыш) көзқарасынан анықтайтын қасиеттер. Ақпараттың аталған қасиеттері:
Объектілік және субъектілік қасиеті. Ақпараттың жеке көзқарастар мен талқылаудан тәуелсіздігін анықтайтын қасиет.
Толықтық қасиеті. Ақпараттың объектіні немесе үрдісті толық мінездеу қасиеті. Бұл қасиет ақпараттың сапасын және оның қажетті шешім қабылдауға жеткіліктігін анықтайды.
Өзектілік (дәлуақыттылық) қасиеті. Ақпараттық ағымдық уақыт мезетіне сәйкестік дәрежесін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақпараттың толықтығымен біріге отырып оның құндылығын анықтайды.
Ақиқаттық қасиеті. Ақпаратта жасырын қателіктердің болмауы қасиеті. Ақпарат қабылдағыш алған уақытта белгілі мөлшерде «ақпараттық шуыл» болуы мүмкін, ол неғұрлым аз болса, ақпараттың ақиқаттығы жоғарылайды.
Қатынау мүмкіндігі қасиеті. Пайдаланушының ақпаратты алу мүмкіндігі дәрежесін анықтайтын қасиет. Ақпаратқа қатынау мүмкіндігінің жоқтығы оны қатынауға мүмкін емес етеді.
Адекваттық қасиеті. Ақпараттың өзі бейнелейтін объектіге немесе құбылысқа, үрдіске бірмәнді сәйкестігін анықтайтын қасиет. Бұл қасиет ақиқаттық және қолданушы мұқтаждығына сәйкес келу қасиеттерімен анықталады.
Эргономдық қасиеті. Белгілі қолданушы үшін ақпараттың пішімі мен көлемінің ықғайлылық дәрежесін көрсететін қасиет.
Ақпараттың ішкі қасиеттерінің маңыздылары оның ішкі құрылымы және көлемі (мөлшері) болып табылады.
Ішкі құрылымына байланысты:

• 
  мәліметтер немесе қарапайым логикалық реттелмеген мағлұматтар жиынтығы;
  
• 
  логикалық реттелген, ұйымдастырылған мәліметтер жиынтығы.
  

Информатикада ақпарат ұғымымен бір қатарда «мәліметтер» және «білім» ұғымдары орналасады.
Мәліметтер – мүмкін өңдеу үрдістеріне адекватты белгілі бір пішімде берілген ақпарат (немесе формальданған, ықғайлы түрге келтірілген және техникалық құралдардың (ЭЕМ-де) көмегімен өңдеуге берілген ақпараттар.). Мәліметтер – тіркелген сигналдар. Мәліметтердің реттелуі оларға белгілі бір құрылымдарды орнатумен жүзеге асырылады, яғни мәліметтер құрылымдары анықталады.
Білім – берілген типті объектідегі барлық қарастырылып отырған жағдайлардың жиыны және бір объектіден екінші объектіге өту сипаттамасын беретін ақпарат.
Білім ақпараттың ерекше логикалық реттелген, ұйымдастырылған құрылымын анықтайды. Білім – логикалық талқылаудың негізінде белгілі бір шешімдер қабылдауға мүмкіндік беретін ақпараттар.

2. 
   Бит – ақпараттың ең кіші өлшем бірлігі
   

Бит (ағылш. binary digit; сонымен қатар сөздер ойыны: ағылш. bit — аздап) - БИТ (ағылш. bіt, bіnary — екілік және dіgіt — белгі, цифр сөздерінен қысқартылып алынған) — ақпарат мөлшерін өлшейтін екілік бірлік; есептеу техникасында, екілік цифр — екілік кодтағы екілік цифрдың позициясы; екілік разряд деуге де болады. Таратылатын не сақталатын ақпараттың ең кіші өлшем бірлігі. Есептеуіш машинаның (дербес компьютердің) жадындағы ақпарат өлшемін анықтайтын Бит саны, яғни жадтың Бит саны осы жадқа сиятын екілік цифрлардың ең көп мөлшерін, ал мәліметтердің Бит саны осы мәліметтерді жазу үшін қажет болатын екілік разрядтың санын білдіреді. Әдетте, есептеуіш машина (компьютер) жадындағы мәліметтер, ақпараттар, бұйрықтар жекелеген Биттермен емес, топтасқан 8 Бит өлшемімен жазылады. Тізбектелген 8 Бит 1 байт өлшемін құрайды; ақпарат теориясында, екілік бірлік — ақпарат мөлшерінің өлшеу бірлігі.
Бақылау биттері (Контрольные биты; check bits) — мәліметтерді жеткізу немесе сақтау кезінде қателерді табуға арналған қолғабыстық биттер; мәліметтердің дұрыстығын тексеруге қосымша берілетін бит. Құрастырылған екілік бірліктің қосындысы, бақылау битінің бірлігін қоса алғанда, әрқашан жұп, әйтпесе тақ болуы тиіс.
Байт (ағылшынша byte) — ЭЕМ-дегі символдық таңбаларды бейнелейтін сегіз разрядты екілік сан тізбегінен тұратын, адрестелетін мәліметтерді өлшеуге арналған ең кіші бірлік. Компьютер жадының бір ұясында бір Байт мәлімет сақталады. Бір Байт бір-бірімен қатарласа тізбек түрінде орналасқан 8 биттен, яғни екілік сан таңбаларынан тұрады. Мысалы, компьютерде “Е” әрпі 10000101, кіші “е” әрпі 10100101, “/” таңбасы 00101111, “8” саны 00111000 түрінде өңделеді. Бір Байт тек бір символды бейнелейтін ақпарат өлшеу бірлігі болғандықтан, оның көмегімен 256 символды (28=256) өрнектеуге болады. Компьютер жадының көлемі осы Байт бірлігімен өлшенеді. Ол үшін Байт бірлігінің еселік түрлері: килобайт — Кб (1 Кб=1024 Б=210Б.), мегабайт — Мб (210 Кб), гигабайт — Гб (210Мб) қолданылады. Мысалы, ЭЕМ-нің шапшаң жадының көлемі 32 Мб болса, онда 32Һ210 Байт (символ) ақпарат сақталынады. Ал, ЭЕМ-нің сыртқы жадында (магниттік дискілерінде) 1—8 Гб және одан да көп ақпарат сақтауға болады. Мысалы, 400 беті бар, әр бетінде 50 қатар, ал әр қатарда 50 таңба болатын кітаптың көлемін Байт арқылы есептесек, онда 400Һ50Һ50 = 1000000 Байт = 1 Мб (яғни көлемі 1 Гб дискі 1000 кітапты есте сақтай алады). Қатар орналасқан төрт Байт бір машиналық сөз болып есептеледі, ол 32 биттен тұрады. 64 биттен немесе 8 Байттан тұратын мәліметтер бірлігі екі еселенген машиналық сөз деп аталады. Компьютер осы машиналық сөздер тізбегін өңдейді.

1. 
   ақпарат мөлшерінің бірлігі немесе 8 битке (екілік цифр) тең компьютердегі жад. Айтарлықтай ірі ақпарат бірлігі: 1 килобайт (Кбайт) 1024 байтқа тең, ал 1 мегабайт (Мбайт) 1042 Кбайтқа тең;
   
2. 
   адрес иемдене алатын ең аз бірлік. Әрбір байт мәліметтердің бір таңбасына — әріпке, цифрға немесе символға сәйкес келеді. Байттар — компьютердің қуатын өлшеудің немесе оның дискілердегі сақтауыш құрылғысының сыйымдылығының стандартты бірлігі. Өңделетін ақпараттың нысаналық көлемі (жаңа есептеу құралдарында) — секундына 100 килобайт, өндеу көлемі — ақпараттың әрбір байтына 50—55 арифметикалық операция;
   
3. 
   сегіз биттен және бір бақылау битінен түратын машиналық сөздің стандартты бөлігі. Әрбір байт компьютерде біртұтас бүтін ретінде өңделеді.
   

3. 
   Ақпарат энтропиясын өлшеу. Хартли формуласы.
   

Алгоритмдік байланыс теориясы ақпаратты өлшеудің қосымша жолын береді. Қысқаша қайырғанда, бұл тәсіл ақпарат мазмұнын белгілер тізімінің болжамдығына негіздеп өлшейді, немесе басқаша айтқанда бағдарлама арқылы тізімді есептеу қаншалықты оңай: тізімнің ақпарат мазмұны ең қысқа осы тізімді есептейтін бағдарламаның биттер саны болып табылады. Төмендегі тізімнің алгоритмдік өлшемі өте аз болар еді, өйткені ол - оңай болжауға болатын құрылым, және құрылым ретінде жалғасқанымен өлшемі өзгермейді. Шеннон ақпараты тізімнің әр белгісі үшін, олар статистикалық кездейсоқ болғандықтан, дәл осындай ақпарат өлшемін берер еді, ал әр жаңа белгі өлшемін үлкейтер еді. 123456789101112131415161718192021 Адамдық көзқараспен қарағанда дәстүрлі ақпарат теориясы мен алгоритмдік ақпарат теорияларының шектеулері бар. Мысалға, хабар мазмұны дегенде Шеннон “Жиі хабарлардың мәні бар… бұл байланыстың семантикалық жағы инженерлік мәселелерге маңызды емес. Маңызды жағы – нақтылы хабардың ықтимал хабарлар жиынының таңдалып алынған бірі болғандығында” (екпін түпнұсқадан сақталған). Ақпарат теориясында сигналдар процесстердің бөлігі болып табылады, субстансия емес; олар бірнәрсе істейді, олардың арнайы мәні жоқ. Алгоритмдік ақпарат теориясы мен ақпарат теориясын бірге пайдалана отырып ең кездейсоқ сигнал қалай тәржімеленсе де ең ауқымды ақпаратты қамтиды, әрі сығыла да алмайды деген тұжырымға келуге болады.
Хартли формуласы 1928 жылы Ральф Хартлимен ақпаратты бағалаудың ғылыми көзқарасы ретінде ұсынылған болатын. Айталық, бізге бұл немесе басқа жүйеден бір нәрсені табу немесе анықтау керек. Мұндай іздеудің тең ортақ бөлу әдiсі бар.Мысалы, біреу 1-ден 100-ге дейін сан ойлайды, ал басқасы иә немесе жоқ деген жауаптарды алып,сол санды табу керек.. Сан аз ба?деген сұрақ қойыладыЗадается вопрос: число меньше? Жауап: «иә» немесе «жоқ»,яғни іздеу облысын 2 есеге қысқарту. Бұдан әрi диапазонды схема бойынша жаңадан тең ортақ жiктеледi. Ақыр соңында, жұмбақталған сан табылады.

4. Ақпараттың ЭЕМ-де бейнеленуі. Санау жүйелері