Информация. Ее виды и свойства

  5.АЦП (аналого-цифровой преобразователь)

  Аналого-цифровой преобразователь (АЦП, англ. Analog-to-digital converter, ADC) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Обратное преобразование осуществляется при помощи ЦАП (цифро-аналогового преобразователя, DAC).

  Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код. Тем не менее, некоторые  неэлектронные устройства с цифровым выходом, следует также относить к АЦП, например, некоторые типы преобразователей угол-код. Простейшим одноразрядным  двоичным АЦП является компаратор.

  АЦП встроены в большую часть современной  звукозаписывающей аппаратуры, поскольку  обработка звука делается, как  правило, на компьютерах; даже при использовании  аналоговой записи АЦП необходим  для перевода сигнала в PCM-поток, который будет записан на компакт-диск.

  Современные АЦП, используемые в звукозаписи, могут  работать на частотах дискретизации  до 192 кГц. Многие люди, занятые в  этой области, считают, что данный показатель избыточен и используется из чисто  маркетинговых соображений (об этом свидетельствует теорема Котельникова-Шеннона). Можно сказать, что звуковой аналоговый сигнал не содержит столько информации, сколько может быть сохранено  в цифровом сигнале при такой  высокой частоте дискретизации, и зачастую для Hi-Fi-аудиотехники используется частота дискретизации 44,1 кГц (стандартная  для компакт-дисков) или 48 кГц (типична  для представления звука в  компьютерах). Однако широкая полоса упрощает и удешевляет реализацию антиалиасинговых фильтров, позволяя делать их с меньшим числом звеньев или с меньшей крутизной в полосе заграждения, что положительно сказывается на фазовой характеристике фильтра в полосе пропускания.

  АЦП для звукозаписи, используемые в  компьютерах, бывают внутренние и внешние. Также существует свободный программный комплекс PulseAudio для Linux, позволяющий использовать вспомогательные компьютеры как внешние ЦАП/АЦП для основного компьютера с гарантированным временем запаздывания.

  Аналого-цифровое преобразование используется везде, где  требуется обрабатывать, хранить  или передавать сигнал в цифровой форме.

• АЦП являются составной частью систем сбора данных.
• Быстрые видео АЦП используются, например, в ТВ-тюнерах. (это параллельные и конвеерные АЦП)
• Медленные встроенные 8, 10, 12 или 16-битные АЦП часто входят в состав микроконтроллеров.(как правило они строются по принципу поразрядного уравновешивания, точность их невысока)
• Очень быстрые АЦП необходимы в цифровых осциллографах.(параллельные и конвеерные)
• Современные весы используют АЦП с разрядностью до 24 бит, преобразующие сигнал непосредственно от тензометрического датчика. (сигма-дельта АЦП)
• АЦП входят в состав радиомодемов и других устройств радиопередачи данных, где используются совместно с процессором ЦОС в качестве демодулятора.
• Сверхбыстрые АЦП используются в антенных системах базовых станций (в так называемых SMART-антеннах) и в антенных решётках РЛС.

  6.ЦАП (цифро-аналоговой преобразователь)

  Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом  между дискретным цифровым миром  и аналоговыми сигналами.

  Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит обратную операцию.

  Звуковой  ЦАП обычно получает на вход цифровой сигнал в импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM, pulse-code modulation). Задача преобразования различных сжатых форматов в PCM выполняется соответствующими кодеками.

  Своими встроенными ЦАПами снабжены все проигрыватели лазерных дисков, DVD- и CD-плееры, ресиверы. 

  7.Информация, ее виды и свойства

  Информацию следует считать особым видом ресурса, при этом имеется ввиду толкование "ресурса" как запаса неких знаний материальных предметов или энергетических, структурных или каких-либо других характеристик предмета. В отличие от ресурсов, связанных с материальными предметами, информационные ресурсы являются неистощимыми и предполагают существенно иные методы воспроизведения и обновления, чем материальные ресурсы. Рассмотрим некоторый набор свойств информации:

• запоминаемость;
• передаваемость;
• преобразуемость;
• воспроизводимость;
• стираемость.

      Свойство запоминаемости - одно из  самых важных. Запоминаемую информацию  будем называть макроскопической (имея ввиду пространственные масштабы запоминающей ячейки и время запоминания). Именно с макроскопической информацией мы имеем дело в реальной практике.

      Передаваемость информации с помощью каналов связи (в том числе с помехами) хорошо исследована в рамках теории информации К.Шеннона. В данном случае имеется ввиду несколько иной аспект - способность информации к копированию, т.е. к тому, что она может быть "запомнена" другой макроскопической системой и при этом останется тождественной самой себе. Очевидно, что количество информации не должно возрастать при копировании.

      Воспроизводимость информации тесно связана с ее передаваемостью и не является ее независимым базовым свойством. Если передаваемость означает, что не следует считать существенными пространственные отношения между частями системы, между которыми передается информация, то воспроизводимость характеризует неиссякаемость и неистощимость информации, т.е. что при копировании информация остается тождественной самой себе.

      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 общем случае количество информации в процессах преобразования меняется, но возрастать не может. Свойство стираемости информации также не является независимым. Оно связано с таким преобразованием информации (передачей), при котором ее количество уменьшается и становится равным нулю. 

  8.Вероятностный подход к измерению количества информации.

      Подход к информации как мере  уменьшения неопределенности знания  позволяет количественно измерять  информацию, что чрезвычайно важно  для информатики.

           Пусть у нас имеется монета, которую мы бросаем на ровную  поверхность. С равной вероятностью  произойдет одно из двух возможных  событий — монета окажется  в одном из двух положений:  «орел» или «решка».

           Перед броском существует неопределенность  наших знаний (возможны два события), и как упадет монета — предсказать  невозможно. После броска наступает  полная определенность, так как  мы видим, что монета в данный  момент находится в определенном  положении (например, «орел»). Это  приводит к уменьшению неопределенности  наших знаний в два раза, поскольку  из двух возможных равновероятных  событий реализовалось одно.

           Имеется формула, которая связывает  между собой число возможных  событий N и количество информации I:

                 По этой формуле легко определить  число возможных событий, если  известно количество информации. Так, для кодирования одного  символа требуется 8 бит информации, следовательно, число возможных  событий (символов) составляет:

           Наоборот, для определения количества  информации, если известно число  событий, необходимо решить показательное  уравнение относительно /. Например, в игре «Крестики-нолики» на  поле 4*4 перед первым ходом существует 16 возможных событий (16 различных  вариантов расположения «крестика»), тогда уравнение принимает вид:

       16 = 2^i. Так как 16 = 2^4, то уравнение  запишется как:

           Таким образом, I = 4 бит, т.е. количество  информации, полученное вторым игроком  после первого хода первого  игрока, составляет 4 бит. 

  9. Объемный подход  к измерению количества  информации.

  При реализации информационных процессов  информация передается в виде сообщения, представляющего собой совокупность символов какого-либо алфавита. При  этом каждый новый символ в сообщении  увеличивает количество информации, представленной последовательностью  символов данного алфавита. Если теперь количество информации, содержащейся в сообщении из одного символа, принять  за единицу, то объем информации (данных) V в любом другом сообщении будет  равен количеству символов (разрядов) в этом сообщении. Так как одна и та же информация может быть представлена многими разными способами (с  использованием разных алфавитов), то и единица измерения информации (данных) соответственно будет меняться.

  В компьютерной технике наименьшей единицей измерения информации является 1 бит. Таким образом, объем информации, записанной двоичными знаками (0 и 1) в памяти компьютера или на внешнем  носителе информации подсчитывается просто по количеству требуемых для такой  записи двоичных символов. Например, восьмиразрядный  двоичный код 11001011 имеет объем данных V= 8 бит.

  В современной вычислительной технике  наряду с минимальной единицей измерения  данных «бит» широко используется укрупненная  единица измерения «байт», равная 8 бит. При работе с большими объемами информации для подсчета ее количества применяют более крупные единицы  измерения, такие как килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт), терабайт (Тбайт):

  1 Кбайт = 1024 байт = 210 байт; 

  1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт = 1 048 576 байт; 

  1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт = 1 073 741 824 байт; 

  1 Тбайт = 1024 Гбайт = 240 байт = 1 099 511 627 776 байт.

  Следует обратить внимание, что в системе  измерения двоичной (компьютерной) информации, в отличие от метрической  системы, единицы с приставками  «кило», «мега» и т. д. получаются путем  умножения основной единицы не на 103= 1000, 106= 1000 000 и т. д., а на 210 , 220 и  т. д. 
 
 
 
 
 
 
 

  Список  литературы : 

1. http://www.chuvsu.ru/~rte/uits/liter_uits/plan_exp/glav4_5.htm
2. http://ru.wikipedia.org/wiki/RAMDAC
3. http://www.limi.ru/dacs/appldacs.htm
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Дискретизация
5. http://www.examens.ru/otvet/11/11/950.html
6. http://ru.wikipedia.org/wiki/Квантование_(обработка_сигналов)
7. http://www.nnov.rgotups.ru/files/uch_lit/dopmat/%c8%ed%f4%ee%f0%ec%e0%f2%e8%ea%e0/ich_kurs/5.htm
8. http://www.seun.ru/faculty/FIIT/KTOIT/informatika/lek2/lek2-obem.htm