Сбор, хранение и передача информации

На этом уроке мы с вами узнаем, что такое сбор и хранение информации, также познакомимся с носителями информации. Разберёмся, как происходит передача информации.

С информацией можно производить следующие действия: сбор, обработку, хранение и передачу.

Для начала необходимо вспомнить, что такое сбор информации.

Сбор информации – это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте.

Например, вам нужно узнать какой урок у вас будет следующим, для этого вы посмотрите на расписание и узнаете нужную для вас информацию.

Или же вы решили съездить к бабушке в гости, но не знаете расписание автобусов. Для того, чтобы это узнать, вы можете зайти в интернет и найти нужный сведения, или же подойти к расписанию автобусов на остановке и найти время отправления, подходящего для вас транспорта.

Таким образом, сбор данных может производиться человеком или техническими средствами (компьютером, телефоном, планшетом и так далее). В свою очередь сама задача сбора информации не может быть решена без других задач, таких как, например, хранение и передача информации.

Давайте рассмотрим хранение информации.

Хранение информации – это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.

Информация может храниться на нецифровых и цифровых носителях.

Носитель – это материальная среда, используемая для записи и хранения информации.

Носителем может являться любой материальный объект.

К нецифровым носителям относятся камни, папирус, пергамент, бумага и многое другое.

Из нецифровых носителей в наше время люди используют бумагу. То есть информация хранится в книгах, газетах, журналах и так далее.

Давайте решим задачу. В книге содержится двести пятьдесят страниц. На каждой странице находится пятнадцать строк, в каждой строке сорок символов вместе с пробелами. Найти объём информации, которая находится в книге, если мы с вами знаем, что один символ равен одному байту.

Переходим к решению. Сначала нам нужно найти количество символов в книге. Для этого нам нужно количество страниц (двести пятьдесят) умножить на количество строк на странице (пятнадцать) и умножить на количество символов в каждой строке (сорок).

1)    250 · 15 · 40 = 150 000 (символов).

В результате мы получили количество символов во всей книге. Мы знаем, что один символ равен одному байту. То есть вся информация, которая содержится в книге, будет иметь объём, равный ста пятидесяти тысячам байтов.

2)    150 000 символов = 150 000 байтов.

Давайте переведём наше число в килобайты.

3)    150 000 : 1024 = 146 (килобайт).

Запишем ответ: информация, которая содержится в книге, будет занимать примерно 146 килобайт.

Как вы думаете, как долго хранится информация на бумажных носителях?

Это зависит от некоторых факторов: какого качества бумага, какого качества чернила каковы условия хранения. Книги, которые писались раньше, могли храниться очень долго. Бумага делалась из хлопка и текстильных отходов, чернила же были сделаны из натуральных красителей. В наше время бумага делается из древесины, а чернила – из синтетических красителей, поэтому срок хранения печатных документов значительно уменьшился.

Примерно в тысяча восьмисотом году появилась первая автоматизированная обработка информации, которая велась с помощью бумажных носителей для цифрового представления вводимых данных. Такие носители назывались перфокартами.

Перфокарта – это носитель информации, предназначенный для использования в системах автоматической обработки данных. Можно сказать, что перфокарты — это предки дискет. Они делались из тонкого картона, а информация представляется посредством наличия или отсутствия отверстий в определённых позициях карты.

Впервые перфокарты начали применяться в ткацких станках Жаккарда для управления узорами на тканях.

На некоторых типах ЭВМ для таких же целей использовались перфорированные бумажные ленты.

Перфорированная лента (перфолента) – это устаревший носитель информаций в виде бумажной, нитроцеллюлозной или ацетилцеллюлозной ленты с отверстиями. Первые перфоленты начали использовать с середины XIX века в телеграфии.

В них отверстия располагались в пять рядов. А для передачи данных использовали код Бодо. Код Бодо – это цифровой, первоначально синхронизированный пятибитный код.

А сейчас переходим к цифровым носителям. К ним относятся магнитные носители информации, оптические диски, флеш-носители.

Для начала рассмотрим магнитные носители информации. Они делятся на ленты, диски и карты.

Обратимся к истории.

Самым первым носителем магнитной записи была стальная проволока, диаметром до одно миллиметра. Она использовалась в аппаратах Поульсена и была изобретена в XIX веке. Но её применяли только для хранения звука.

Далее в начале XX столетия была изобретена стальная катаная лента.

А в 1906 году был выдан первый патент на магнитный диск. Но стальная катаная лента имела свои недостатки. Так, например, для записи часа разговоров требовалось около 180 км проволоки, которые весили около 6,5 кг.

Во второй половине 1920-х годов была изобретена порошковая магнитная лента и началось широкомасштабное применение магнитной записи.

Магнитная лента являлась единственным сменным носителем информации для ЭВМ. Как мы с вами знаем, любая информация в компьютере представлена в виде двоичного кода и измеряется в битах или байтах. На одну катушку с магнитной лентой можно было записать около 500 Кбайт информации.

А в 1963 году фирмой Филипс была изобретена кассетная запись.

Также примерно в это же время появляются первые магнитные диски.

Магнитный диск – это алюминиевый или пластмассовый диск, диаметр которого составляет от 30 до 350 мм. Информация на такие диски записывается при помощи магнитной головки. Магнитные диски делятся на жёсткие и гибкие, сменные и встроенные.

Алюминиевые магнитные диски – это жёсткие несъёмные диски (винчестеры).

Жёсткий диск представляет собой стопку магнитных дисков, которые одета на общую ось. При работе компьютера эта ось находится в постоянном движении. В наши дни объём жёстких дисков (винчестеров) достигает нескольких терабайт.

Пластмассовые магнитные диски – это съёмные носители информации (дискеты).

Объём памяти дискет достигает 2 Мбайт. В наше время их практически уже никто не использует.

Следующее поколение информационных носителей – это оптические диски и флеш-память.

Оптические диски отличаются от магнитных тем, что запись информации на них происходит при помощи лазерного луча. При помощи луча на поверхности диска выжигается двоичных код данных с очень высокой плотностью. Считывание информации происходит при помощи так называемого «холодного» луча. Это такой же луч, который используется при записи, но только с меньшей энергией. Изначально для хранения информации использовались компакт-диски (CD). Их ёмкость составляет от 190 Мбайт до 700 Мбайт.

Чуть позже в девяностых годах появились видеодиски (DVD). Ёмкость таких дисков достигает 17 Гбайт. Увеличение ёмкости происходит за счёт использования луча меньшего диаметра, а также двухслойной и двусторонней записи.

Таким образом оптические диски делятся на CD и DVD. В свою очередь CD-диски делятся на CD-R и CD-RW. DVD-диски также бывают двух видов. R отличается от RW тем, что RW-диск можно перезаписывать много раз, а на R информация наносится единожды.

В наше время многие из вас пользуются различными техническими устройствами: телефонами, mp3-плеерами, электронными книгами, планшетами и так далее. Можно перечислять долго. Но на этих устройствах не всегда хватает внутренней памяти. Поэтому в них существует специальный разъём для вставки флеш-накопителя (флеш-карты).

Объёмы флеш-накопителей во много раз превышают объёмы оптических дисков (CD и DVD) и в тоже время флеш-карты обладают гораздо меньшими размерами. Это очень удобно. Выпуск флеш-карт начался в 2001 году. Помимо размера, одно из главных преимуществ флеш-карт в том, что на них можно записать достаточно большой объём информации и считать его практически на любом устройстве, где есть такой же разъём. Для подключения к компьютеру существуют специальные переходники.

Для компьютеров также существуют специальные флеш-накопители. Их ещё называют флеш-брелками. Они подключаются к компьютеру через USB-порт.

Также можно приобретать жёсткие диски, с большим объёмом, для хранения информации, которые помещаются в специальную коробочку и подключаются к компьютеру также через USB-порт.

Исходя из вышесказанного можно прийти к выводу, что технологии в направлении хранения информации очень быстро продвигаются. И вполне вероятно, что скоро будут изобретены устройства с большим объёмом, но ещё меньшие по размерам.

А сейчас мы с вами переходим к передаче информации.

Передача информации – это физических процесс, при котором происходит перемещение информации в пространстве. Этот процесс происходит при наличии приёмника и источника.

Приёмник – это объект, который получает информацию.

Источник – это объект, который передаёт информацию.

Если брать к примеру компьютер и диск, то при записи информации на диск, источником является компьютер, а приёмником – диск. А при считывании информации с диска, источником является диск, а приёмником – компьютер.

А сейчас мы с вами рассмотрим технические системы передачи информации.

Как вы знаете, информация передаётся при разговоре по телефону, общении в интернете, личном общении людей и так далее.

В 1920-х гг. американским инженером и математиком Клодом Шенноном была разработана теория связи, исходя из которой была построена следующая схема:

Вы видите, что информация идёт от источника в кодирующее устройство, в котором преобразуется в электрический или электромагнитный сигнал. Затем из кодирующего устройства сигнал попадает в канал связи. Здесь же в канал связи поступает шум и сразу же защита от шума. Затем всё это поступает в декодирующее устройство, в котором сигнал преобразуется в звук. И только потом информация направляется к приёмнику.

По такому же принципу идёт передача информации по компьютерным сетям. При кодировании информация, представленная в виде двоичного кода, преобразуется в физический сигнал. Тип сигнала зависит от канала связи, по которому он передаётся. А при декодировании наоборот, физический сигнал преобразуется в двоичный код.

Следующий вопрос, который возникает при передаче информации – пропускная способность канала и скорость передачи информации.

Наверное, каждому из вас приходилось сталкиваться со скоростью интернета и дома, и в школе. Такую проблему приходится решать разработчикам технических систем передачи информации. Их основными задачами являются увеличение скорости передачи информации и уменьшение потери информации при передаче. Для решения этих задач Клод Шеннон создал теорию информации, ввёл такое понятие, как пропускная способность канала как максимально возможная скорость передачи информации. Эта скорость измеряется в бит/с, Кбит/с, Мбит/с.

Пропускная способность канала связи зависит от способа подключения компьютера к сети. Существуют следующие способы подключения к сети: телефонные линии, электрическая кабельная связь, оптоволоконная кабельная связь, радиосвязь. Пропускная способность оптоволоконных линий намного больше, чем телефонных.

Но скорость передачи связана не только с пропускной способностью канала связи. Если возвращаться к модели передачи информации, которую предложил Клод Шеннон, мы увидим в ней элемент «Шум».

Под этим термином подразумевают различные помехи, которые искажают передаваемый сигнал и могут привести к потере информации.

Такие помехи могут возникать по двум причинам: техническим и физическим. К техническим относятся плохое качество линии связи, незащищённость друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. А к физическим – непосредственное физическое воздействие на линии связи.

Чтобы избежать этого, а соответственно и потери информации, нам нужна защита от шума. В основном используют технические способы защиты, которые в свою очередь очень разнообразны. Например, защита кабеля, а не просто провода, применение различных фильтров, которые отделяют полезный сигнал от шума и так далее.

Для борьбы с шумом Клод Шеннон разработал специальную теорию кодирования. Исходя из этой теории можно сказать, что код, который передаётся по линии связи должен быть избыточным. За счёт этого при потере какой-либо части информации она может быть компенсирована. Таким образом в системах передачи информации используется помехоустойчивое кодирование, которое вносит определённую избыточность. Но нельзя, чтобы избыточность была слишком большой, так как за счёт этого будут происходить задержи и удорожание связи. Поэтому при помощи теории кодирования создаётся такой код, который позволяет сделать избыточность передаваемой информации минимально возможной, а достоверность принятой информации – максимальной.

Ещё один способ для борьбы с потерей информации предложил советский учёный в области радиотехники, радиосвязи и радиолокации планет Владимир Александрович Котельников. Суть заключалась в том, чтобы при передаче вся информация делилась на блоки, затем для каждого блока вычислялась контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передавалась вместе с соответствующим ей блоком. Затем, в месте получения блока, контрольная сумма снова пересчитывалась и, если она не совпадала с изначальной, то передача блока повторялась заново до тех пор, пока контрольная и первоначальная суммы не совпадут.

На этом мы сегодня и закончим. Подведём итоги.

·                   Носители информации делятся на нецифровые и цифровые.

·                   Цифровые носители информации также делятся на магнитные, оптические и флеш-носители.

·                   Факторы качества информации – вместимость и надёжность хранения.

·                   Модель передачи информации по техническим каналам связи выглядит следующим образом:

·                   Защита информации от потерь при воздействии шума включает в себя три пункта: кодирование с оптимально-избыточным кодом; частичная потеря избыточной информации; полное восстановление исходного сообщения.