|
|
1. Развитие цифровых и компьютерных технологий (КТ). Область применения кт в геологии и горном деле, решаемые ими задачи
6. Программное обеспечение современных компьютерных технологий. Операционные системы, офисные пакеты, прикладные программы.
Программное обеспечение (ПО) - комплекс программ, позволяющих обеспечить работу компьютера от момента его включения до момента выключения и осуществлять автоматизированную обработку информации на нем.
Существуют различные признаки классификации ПО.
По функциональному назначению его можно представить как:
ПО аппаратной части автономных компьютеров и сетей ЭВМ; ПО прикладных задач различных предметных областей и технологии разработки программ, или системное ПО; пакеты прикладных программ (ППП); инструментарий программирования.
Системное программное обеспечение (SystemSoftware) - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы персонального компьютера и сетей ЭВМ. Оно позволяет создавать операционные среды функционирования другим программам, обеспечивать надежную и эффективную работу Самого компьютера и вычислительной сети, проводить диагностику и профилактику аппаратуры компьютера и вычислительных сетей, а также выполнять вспомогательные технологические процессы.
Пакеты прикладных программ - комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.
Инструментарий программирования - это совокупность программных продуктов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых новых программных продуктов.
По условиям распространения программное обеспечение подразделяется на следующие категории:
Коммерческое ПО. Подавляющее большинство наиболее популярных программ относится именно к этому классу. Распространяется на платной основе. Клиент обязан приобрести у производителя или собственника пакета программ сам пакет и лицензию на его использование. Стоимость программного обеспечения
В корпоративных системах часто значительно превышает стоимость используемых технических средств.
«Свободное» ПО в свою очередь подразделяется на:
общедоступные программы - совершенно бесплатны и распространяются без всяких ограничений;
бесплатное программное обеспечение (shareware) – могут свободно использоваться,но их создатели сохраняют за собой права
условно-бесплатное программное обеспечение любой пользователь может инсталлировать на своем Компьютере и оговоренное время свободно использовать. По истечении этого времени, если какой-либо из пакетов вас заинтересовал, необходимо его приобрести
Кроме того, существуют так называемые демонстрационные и бета- версии коммерческих пакетов и компьютерных игр. Как правило, они выпускаются фирмами-производителями немного раньше, чем одноименные, полные версии программ, свободно распространяются и предназначены для рекламных целей, а также тестирования данных продуктов.
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Системное программное обеспечение делится на базовое и сервисное. К базовому программному обеспечению относится операционные системы операционные среды и сетевые операционные системы.
Под операционной системой понимают комплекс программ, предназначенных для управления, всеми устройствами компьютера и организации пользовательского интерфейса. Она загружается в оперативную память компьютера при его включении и остается резидентной во время всего сеанса работы. Примеры операционных систем: MS DOS, Windows 95, Windows 98,, k Windows NT, Windows CE, Windows XP, MacOS, Unix, Linux, OS/2, BeOS, Solaris, Novell Netware.
Операционные системы классифицируются по различным признакам:
разрядности - 16-, 32-, 64-, 128-разрядные;
количеству пользователей - однопользовательские; многопользовательские;
количеству одновременно решаемых задач - однозадачные; многозадачные.
Операционная система включает в себя:
загрузочную подсистему, которая при включении компьютера осуществляет тестирование технических средств и загружу основные файлы ОС;
подсистему, отвечающую за представление данных в памяти компьютера и организующую их хранение в виде файлов;
набор драйверов для поддержки внешних устройств Драйвер внешнего устройства- программный компонент, обеспечивающий управление этим устройством со стороны операционной системы и его взаимосвязь с другими устройствами компьютера.
процессор командного языка, который обеспечивает выполнение команд пользователя
7. Понятие об информации, ее измерение и передача.
Информация – это единственный неубывающий вид ресурсов геологоразведочной деятельности, как, впрочем, и любой другой человеческой деятельности. Основой получения информации является измерение или наблюдение. Измерение приводит к количественной информации, наблюдение либо к количественной, либо к качественной. Измерение геофизических и геохимических полей обеспечивает количественные данные. Геологические наблюдения могут носить либо количественный, либо качественный характер. Однако как количественная, так и качественная информация могут быть выражены в логарифмических или энтропийных мерах. Геоинформация – любые сведения, данные, отражающие свойства объектов в природных системах и измеряемые без применения или с применением технических средств.
Измерение информации. Измерение – это процесс получения информации, заключающийся в нахождении значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.Результат измерения – это именованное число, которое представляет собой сообщение или элемент измерительной информации.
Измерительная информация – это полученные при измерениях значения физической величины или количественные сведения о каком-либо свойстве объекта или явления.
Любое измерение можно рассматривать как систему, состоящую из некоторого числа основных элементов Δх, определяющих количество необходимой информации. Далее, накладывая ограничения или исключения, можно увеличить вероятность одних значений и уменьшать вероятность других значений, т.е. создать менее общую ситуацию. Но внутри этой ограниченной ситуации (например, внутри диапазона изменения измеряемой величины) обычно предполагают равновероятность возможных состояний.
Количество информации может быть выражено элементарными, логарифмическими или энтропийными мерами. Элементарные единицы сходны с относительными и не соответствуют рациональной форме количественной оценки информации.
Для выражения количества информации в логарифмической мере
следует выбрать определенную систему счисления или код. Число возможных состояний N системы можно выразить как N = hl ,где h – код или основание системы счисления; l – число разрядов в выбранной системе счисления.
Тогда количество информации J, выраженное в логарифмической мере, запишется как J =logN =llogh. Следовательно, логарифмическое представление информации позволяет получить пропорциональную зависимость между количеством информации J и числом, например, двоичных разрядов l. Если N – число равновероятных возможных состояний и вероятность
каждого из них p = l/N, то J =logN =log(1/P)=−logP=llogh. Если вероятности появления любого значения измеряемой величины равны, то для преобразования непрерывной (аналоговой) величины в дискретную вполне достаточно определения количества информации в логарифмической форме.
Если вероятности возможных состояний системы не равны, используют более общую энтропийную форму определения количества информации В частном случае, когда все состояния равновероятны (Pi = 1/N), энтропия системы максимальна и равна количеству информации Hmax =−∑(1/N)log(1/N)=−log(1/N)=logN=llogh=J. Поскольку наиболее широко применяется двоичная система счисления, то при h=2, l=1 получаем Hmax =1log2 2=1 дв. ед.= 1 бит.
В двоичной системе счисления Hmax = l , т е. максимальная энтропия H max равна числу двоичных разрядов. Система счисления определяет конструкцию цифровых устройств, поскольку в каждом разряде следует иметь столько устойчивых состояний, сколько единиц содержится в основании системы счисления. Например, для того, чтобы запомнить число М=5839 в десятичной системе, надо иметь четыре десятичных разряда по десять устойчивых состояний в каждом, поскольку М = 5839 = 5 · 103+ 8 *102 + 3 · 101 + 9 · 10°. В то же время для запоминания того же числа в двоичной системе надо иметь 13 разрядов по два устойчивых состояния в каждом, т.е. всего 26 устойчивых состояний, так как 5839 = 1011011001111. Приведем выражение для количества информации в одном измерении. С этой целью примем, что N – число возможных равновероятных значений измеряемой величины, т. е. диапазон изменения измеряемой величины (хmах - хmin) разбивается на N дискретных значений, отстоящих друг от друга на квант ∆x :
N=(хmах - хmin)/ ∆x +1.
Без ограничения общности примем хmin = 0, тогда: N = хmах / ∆x + 1,отсюда количество информации в одном измерении
J =log2 N =log2(xmax/∆x+1) двоичныхразрядов(бит). (Величина ∆x определяет по существу значение абсолютной погрешности. Поэтому, если задана допустимая относительная погрешность δ в процентах, то ∆x =2δ хmах/100.
Подставляя это выражение для ∆x в формулу (1.3), получим выражение для количества информации (в двоичных разрядах) в одном измерении через допустимую относительную погрешность измерителя:
J =log2(100/2δ +1).
Очевидно, что качественная информация также может быть выражена в логарифмических или энтропийных мерах.Скорость передачи информации При геолого-геофизических исследованиях находят применение все виды измерений: статические, при которых измеряемая величина остается постоянной , динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется , непрерывные, при которых постоянно наблюдается значение измеряемой величины, и дискретные, для которых результаты измерений фиксируются только в некоторые заданные моменты времени. В большинстве геофизических и геохимических регистрирующих систем производится передача информации во времени по дискретным каналам (аэрогеофизика и аэрогеохимия,сейсморазведка, геофизические исследования скважин). В дискретных каналах передачи информации используются два понятия: скорость передачи элементов сообщения В и скорость передачи информации β . Значение В определяется как количество элементов сообщения, передаваемое за единицу времени B = 1/τ , где τ – длительность одного элемента сообщения. За единицу скорости принят бод (1 бод = 1 бит/с). Так, например, дискретные телеграфные каналы связи обеспечивают скорость передачи в 200-300 бод.
|
8.Кодирование информации и передача сигналов по линиям связи. Помехоустойчивое кодирование.
|
9. Оптимальное (эффективное) кодирование. Шифрование информации.
Существуют два классических метода эффективного кодирования: метод Шеннона-Фано и метод Хаффмена. Входными данными для обоих методов является заданное множество исходных символов для кодирования с их частотами; результат - эффективные коды. Метод Шеннона-Фано. Этот метод требует упорядочения исходного множества символов по не возрастанию их частот. Затем выполняются следующие шаги:
а) список символов делится на две части (назовем их первой и второй частями) так, чтобы суммы частот обеих частей (назовем их Σ1 и Σ2) были точно или примерно равны. В случае, когда точного равенства достичь не удается, разница между суммами должна быть минимальна;
б) кодовым комбинациям первой части дописывается 1, кодовым комбинациям второй части дописывается 0;
в) анализируют первую часть: если она содержит только один символ, работа с ней заканчивается, – считается, что код для ее символов построен, и выполняется переход к шагу
г) для построения кода второй части. Если символов больше одного, переходят к шагу а) и процедура повторяется с первой частью как с самостоятельным упорядоченным списком;
г) анализируют вторую часть: если она содержит только один символ, работа с ней заканчивается и выполняется обращение к оставшемуся списку (шаг д). Если символов больше одного, переходят к шагу а) и процедура повторяется со второй частью как с самостоятельным списком;
д) анализируется оставшийся список: если он пуст – код построен, работа заканчивается. Если нет, – выполняется шаг а)
Метод Хаффмена. Этот метод имеет два преимущества по сравнению с методом Шеннона-Фано: он устраняет неоднозначность кодирования, возникающую из-за примерного равенства сумм частот при разделении списка на две части (линия деления проводится неоднозначно), и имеет, в общем случае, большую эффективность кода. Исходное множество символов упорядочивается по не возрастанию частоты и выполняются следующие шаги:
1) объединение частот: две последние частоты списка складываются, а соответствующие символы исключаются из списка; оставшийся после исключения символов список пополняется суммой частот и вновь упорядочивается; предыдущие шаги повторяются до тех пор, пока ни получится единица в результате суммирования и
список ни уменьшится до одного символа;
2) построение кодового дерева: строится двоичное кодовое дерево: корнем его является вершина, полученная в результате объединения частот, равная 1; листьями – исходные вершины; остальные вершины соответствуют либо суммарным, либо исходным частотам, причем для каждой вершины левая подчиненная вершина соответствует большему слагаемому, а правая – меньшему; ребра дерева связывают вершины-суммы с
вершинами-слагаемыми. Структура дерева показывает, как происходило объединение частот; ребра дерева кодируются: каждое левое кодируется единицей, каждое правое – нулём; формирование кода: для получения кодов листьев (исходных кодируемых символов) продвигаются от корня к нужной вершине и «собирают» веса проходимых рёбер.
Шифрование представляет собой сокрытие информации от неавторизованных лиц с предоставлением в это же время авторизованным пользователям доступа к ней. Пользователи называются авторизованными, если у них есть соответствующий ключ для дешифрования информации.
Целью любой системы шифрования является максимальное усложнение получения доступа к информации неавторизованными лицами, даже если у них есть зашифрованный текст и известен алгоритм, использованный для шифрования. Пока неавторизованный пользователь не обладает ключом, секретность и целостность информации не нарушается.
С помощью шифрования обеспечиваются три состояния безопасности информации.
Конфиденциальность. Шифрование используется для сокрытия информации от неавторизованных пользователей при передаче или при хранении.
Целостность. Шифрование используется для предотвращения изменения информации при передаче или хранении.
Идентифицируемость. Шифрование используется для аутентификации источника информации и предотвращения отказа отправителя информации от того факта, что данные были отправлены именно им.
| |
|
|
Скачать 296 Kb.