Этапы обращения информации в информационно-измерительных и управляющих системах

В технических системах информация чаще всего используется для выработки управляющих воздействий. При этом процесс её циркуляции в системе можно разбить на несколько основных этапов.

Рис. 1. Обобщенная структура информационного процесса

В большинстве практически используемых информационных систем генерация сообщений предполагает а) восприятие информации, т.е. целенаправленное извлечение и анализ информации о каком-либо объекте или процессе и б) предварительную подготовку информации, включающую операции нормализации, аналого-цифрового преобразования, кодирования и т.п. В результате выполнения этих этапов формируется сигнал в форме, удобной для передачи и последующей обработки.

В результате выполнения этапа передачи/хранения осуществляется либо пространственная, либо временная пересылка данных. При этом хранение можно считать всего лишь особым видом передачи сообщений, поскольку теоретические задачи, возникающие при этом, достаточно близки друг другу.

Этап использования или обработки сообщений может осуществляться либо техническими системами, либо человеком. Основной целью является установление существенных для воспринимающей стороны взаимозависимостей. Этот этап также может включать в себя отображение информации и, собственно, воздействие информации, при котором в управляющую систему вносятся необходимые изменения.

В описанной выше системе начальное и конечное звенья, изображающие человека или техническое устройство, не входят в область компетенции теории информации. Эти звенья по отношению к каналу связи являются внешними объектами. Тем не менее, некоторые характеристики этих объектов имеют информационный смысл и накладывают на канал связи определенные требования, как то: объем передаваемой информации в единицу времени или требуемое время хранения сообщений.

Информация существует независимо от того, воспринимается она или нет. Однако проявляется она только при взаимодействии объектов или процессов. В изучаемой отрасли техники термин «информация» имеет довольно узкое значение. Это представленные в цифровой форме числа, тексты, графики, изображения, в том числе цветные, фильмы и видеофильмы, звуковые данные и пр. Часто «информацией» называют только те цифровые коды, которые обрабатываются данным устройством, а те коды, которые исполняют роль сигналов управления этим устройством, к информации уже не относят.

В данном курсе мы будем понимать термин «информация» несколько шире, относя к нему все, что может иметь определенный смысл и выражаться в виде сообщения, которое можно было бы генерировать, передавать, хранить и как-то использовать.

Сообщение – это совокупность знаков или первичных сигналов, содержащих информацию. Сообщение подразумевает наличие некоторого объекта, для которого оно представляет определенную ценность или имеет определенный смысл.

Различают дискретные и непрерывные сообщения.

Дискретное сообщение представляет собой последовательность отдельных символов (знаков, букв). Длительность такой последовательности ограничена. Множество допустимых различных знаков образует алфавит источника сообщений. Общее число знаков, входящих в алфавит, называется объемом алфавита. Пример – буквы естественного языка.

Непрерывные сообщения, в отличие от дискретных, не могут быть разделены на отдельные элементы. Они описываются функциями времени, принимающими непрерывное множество значений. Пример – речь, оптическое изображение и т.п.

Другим важным понятием является сигнал. В информационных системах под сигналом понимают материальный носитель информации. В качестве такого носителя может выступать некоторый физический процесс, несущий сообщение. Пример – с помощью электрического сигнала в телефонной линии передаются голосовые сообщения. В одной из следующих лекций будет подробно рассмотрен вопрос о видах сигналов и способах их формирования.

Процесс преобразования сообщения в сигнал называется кодированием, а восстановление сообщения из сигнала – декодированием. Устройства, выполняющие такие операции, называются соответственно кодерами и декодерами.

Передача сигналов в информационных системах осуществляется по линиям связи. Под линией связи понимают любую физическую среду (воздух, металл, магнитную ленту), которая обеспечивает поступление сигналов от передающего устройства к приемному.

Вся совокупность технических средств, предназначенных для передачи сообщений, называется каналом связи. Структура простейшего канала показана на рис. 2.

Рис. 2. Структура простейшего канала передачи данных

Реальные линии связи часто подвержены воздействию помех, способных исказить передаваемые данные. При анализе таких систем подобное воздействие необходимо учитывать, что отражено на рисунке.

Раздел №3 (2 часа)

Технические средства реализации информационных процессов

План:

• Структура персонального компьютера

• Периферийное оборудование персонального компьютера