Презентация на тему: "Передача информации презентация (Босова, 10 класс)"

Передача и хранение информации

Передача информации
Передача информации — один из самых распространённых информационных процессов.

Процесс передачи информации происходит от источника к приёмнику по информационным каналам связи. При этом можно выделить следующие шаги:
1) передаваемая информация кодируется — представляется в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков;
2) информация переносится на носитель, допускающий транспортировку на расстояние (бумага, электрический импульс, радиосигнал и др.);
3) используются свойства носителя, позволяющие ему преодолеть расстояние, отделяющее источник от приёмника (для бумажных писем — автомобиль, поезд, самолёт; для электрических импульсов — кабель, для радиосигналов — радиоволны и т. д.);
4) дошедший до приёмника сигнал должен быть извлечён из канала связи и перенесён на доступный для обработки носитель;
5) закодированная информация должна быть расшифрована и преобразована в форму, доступную для восприятия с помощью органов чувств человека

На рисунке 1.13 представлена схема передачи информации по техническим каналам связи, предложенная Клодом Шенноном.

Разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации, называют шумом.

Если по каналу передаётся аналоговый сигнал (например, разговор двух подруг в вагоне метро), то при небольших шумах слушателю всё же удается понять содержание сообщения благодаря избыточности, существующей у любого естественного языка.

Для систем дискретной цифровой связи потеря даже одного бита (если не используется избыточный код) может привести к полному обесцениванию информации.

В современных технических системах связи борьба с шумом (защита от шума) осуществляется по следующим двум направлениям.
1. Устранение технических помех, связанных с плохим качеством линий связи, незащищённостью друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. Для устранения таких помех используют экранированные кабели, применяют различные фильтры, отделяющие полезный сигнал от шума и т. д.
2. Избыточное кодирование самого передаваемого сообщения, позволяющее компенсировать потерю какой-то части передаваемой по линиям связи информации

Избыточность кода — это многократное повторение передаваемых данных. Но чрезмерная избыточность приводит к задержкам и удорожанию связи

В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации часто применяется следующий приём.

Всё сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма, которая передаётся вместе с данным блоком. В месте приёма заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется

Важной характеристикой современных технических каналов передачи информации является их пропускная способность — максимально возможная скорость передачи информации, измеряемая в битах в секунду (бит/с).

Пропускная способность канала связи зависит от свойств используемых носителей (электрический ток, радиоволны, свет). Так, каналы связи, использующие оптоволоконные кабели и радиосвязь, обладают пропускной способностью, в тысячи раз превышающей пропускную способность телефонных линий.

Скорость передачи информации по тому или иному каналу зависит от пропускной способности канала, а также от длины закодированного сообщения, определяемой выбранным алгоритмом кодирования информации.

Современные технические каналы связи обладают :
• высокая пропускная способность, обеспечиваемая свойствами используемых носителей;
• надёжность, связанная с использованием параллельных каналов связи;
• помехозащищённость, основанная на автоматических системах проверки целостности переданной информации;
• универсальность используемого двоичного кода, позволяющего передавать любую информацию — текст, изображение, звук.

Пример 1.
У Толи есть доступ к сети Интернет по высокоскоростному одностороннему радиоканалу, обеспечивающему скорость получения информации 2^20 бит/с.
У Миши нет скоростного доступа в Интернет, но есть возможность получать информацию от Толи по низкоскоростному телефонному каналу со средней скоростью 2^13 бит/с.
Миша договорился с Толей, что тот будет скачивать для него данные объёмом 5 Мбайт по высокоскоростному каналу и ретранслировать их Мише по низкоскоростному каналу.
Компьютер Толи может начать ретрансляцию данных не раньше, чем им будут получены первые 0,5 Мбайт этих данных.
Каков минимально возможный промежуток времени (в секундах) с момента завершения скачивания данных Толей до полного их получения Мишей? Как скоро Миша сможет полностью получить все данные, если Толя начнёт их скачивание в 16:00?

Для решения задачи вспомним, сколько бит содержит 1 Мбайт

Из условия задачи следует, что второй процесс начинается спустя некоторое время после начала первого процесса. Вычислим это время: 0,5 · 2^23/2^20 = 0,5 · 23 = 4 с. На диаграмме Гантта результаты проведённых расчётов можно изобразить так:

На диаграмме видно, что для ответа на первый вопрос надо найти разность: 5120 – (40 – 4) = 5120 – 36 = 5084 с. Ответ на второй вопрос получим, выполнив следующие вычисления: 5120 + 4 = 5124 с, 5124 с = 85 мин 24 с = 1 ч 25 мин 24 с.
Полностью получить все данные Миша сможет не ранее чем в 17:25:24

Пример 2. У вас есть высокоскоростной спутниковый доступ в Интернет, обеспечивающий получение данных от сервера со скоростью 4 000 000 бит/с. Запросы с вашего компьютера передаются на сервер со скоростью 128 000 бит/с через подключённый к компьютеру сотовый телефон, выполняющий функции модема. Вам необходимо скачать файл с музыкальной записью объёмом 12 Мбайт. Информация по спутниковому каналу передаётся с сервера пакетами, объём которых не превышает 5 Мбайт. При этом для получения каждого пакета ваш компьютер сначала должен передать в сеть запрос объёмом в 25 Кбайт.

Сможете ли вы скачать требуемый файл за 25 с?

Файл объёмом 12 Мбайт будет передаваться пакетами, не превышающими 5 Мбайт;
следовательно, всего пакетов будет три — два по 5 Мбайт и один — 2 Мбайт.
Процессы передачи каждого из двух пакетов по 5 Мбайт займут по 5 · 2^23/4000000 ≈ 10,5 с. На передачу 2 Мбайт потребуется ≈ 4,2 с. Приёму каждого пакета будет предшествовать передача запроса, объёмом 25 Кбайт. Каждый раз этот процесс будет осуществляться за 25 · 2^13/128000 = 25 · 2^13/(2^10 · 125) = 1,6 с.
Изобразим имеющуюся информацию на диаграмме Гантта:
Вычислим общее время, требуемое для скачивания файла: 2 · (1,6 + 10,5) + 1,6 + 4,2 = 30 с.

Таким образом, 25 секунд будет недостаточно, чтобы скачать требуемый файл

Пример 3.
Документ объёмом 10 Мбайт можно передать с одного компьютера на другой двумя способами.

А. Передать по каналу связи без использования архиватора.

Б. Сжать архиватором, передать архив по каналу связи, распаковать.

Какой способ быстрее и насколько, если:
• средняя скорость передачи данных по каналу связи составляет 2^18 бит/с;
• объём сжатого архиватором документа равен 25% от исходного объёма;
• время, требуемое на сжатие документа, — 5 секунд, на распаковку — 3 секунды?

Для решения данной задачи диаграмма Гантта не нужна; достаточно выполнить расчёты для каждого из имеющихся вариантов передачи информации.

Рассмотрим вариант А. Длительность передачи информации в этом случае составит: 10 · 2^23/2^18 = 10 · 2^5 = 320 с.

Рассмотрим вариант Б. Длительность передачи информации в этом случае составит:






Итак, вариант Б быстрее на 232 с.