Принципы фон Неймана. Расчет информационной емкости для технических систем

Расчет информационной емкости для технических систем

При определении количества информации обычно руководствуются следующим определением информации:

«информация» - это отражение предметного мира, воспринимаемого человеком с помощью его собственных органов чувств и различной измерительной аппаратуры и выражаемое в виде сигналов и символов. Представление этой информации может быть в виде сигналов и символов(алфавитный способ представления). Цифровая информация представляет собой частный случай алфавитного способа представления информации. Количество знаков алфавита или число страниц текста принято как эталон количества информации, например, в полиграфии. В технических системах используется двоичная система.

Пусть алфавит данного множества дискретных сообщений состоит из m символов, а разрядность сообщения из n позиций.(Число возможных сообщений N=mⁿ.)

Тогда информационную емкость Q, в общем виде, принято оценивать логарифмом числа возможных сообщений.

= n*log_am

, где «а» - основание логарифма.

m – количество символов

n – число позиций в разрядности сообщения.

Обычно принимают а = 2. В этом случае источник, обладающий алфавитом всего из двух символов (m=2) и одной позиции (n=1), будет обладать емкостью

Эта минимальная величина информационной емкости называется двоичной единицей информации. Она служит единицей информационной емкости различных источников хранения информации и называется "бит".

Информационная емкость показывает, какое предельное количество информации может хранить, выдавать или перерабатывать информационная система, если она обладает конкретным алфавитом в m символов и разрядностью в n позиций.

В 1642 г. Блез Паскаль изобрел устройство, механически выполняющее сложение, а в 1673 г. Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал арифмометр, позволяющий выполнять четыре арифметических действия. В первой половине 19 века английский математик Чарльз Бэббидж попытался устроить универсальное вычислительное устройство Аналитическую машину, но не смог довести до конца. В 1943 г. После появления электромеханического реле американец Говард Эйкен смог построить такую машину. Потом появились электронные лампы, усовеншерствовались машины, но долго приходилось соединять провода для каждой программы, т.е.не было памяти.

И только в 1945 году знаменитый математик Джон фон Нейман разработал основные принципы построения цифровых вычислительных машин.

Прежде всего компьютер должен иметь следующие устройства:

1) арифметико-логическое устройство, выполняющее арифме­тические и логические операции.

2) устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

3) запоминающее устройство, или память, для хранения про­
грамм и данных;

внешние устройства для ввода и вывода информации.
Первым программистом была Ада Лавлейс.

Способы задания алгоритмов

• Словесная запись алгоритм,
• Табличное задание
• Графическое задание ( графические схемы ),
• Псевдокоды ( школьный алгоритмический язык, лежащий в основе языков программирования)
• Языки программирования (бейсик, паскаль, Си и т.д.)

1. Словесное задание

Словесная форма обычно используется для алгоритмов, ориентированных на исполнителя-человека. Для записи алгоритма используются средства обычного языка, но с тщательно отобранным набором слов и фраз, не допускающим повторений, синонимов, двусмысленностей, лишних слов. Предусматриваются определенные соглашения о форме записи, порядке выполнения действий. Допускается использование математических символов. Команды алгоритма нумеруют, чтобы иметь возможность на них ссылаться.

Пример 1. /

Надо вычислить С в зависимости от условия.

Если А>=В, то ОА-В.

Если А<В, то С=А+В.

Какие шаги нам нужно сделать для решения?

Составим алгоритм наших действий с помощью словесного за­дания:

1) ввести в память ЭВМ исходные вещественные данные А, В;

2) проверить выполнение неравенства А>=В;

3) если А>=В, то вычислить А-В;

4) результат обозначить как С и напечатать;

5) если А< В, то вычислить А+В;

1.Табличное задание

Табличное задание служит для составления алгоритма в виде таблицы и расчетных формул. Иногда такой способ задания называ­ют матричным. Табличный способ задания алгоритма наиболее часто используется в экономических расчетах при создании баз данных. Начальные данные и выходные данные (результаты решения) вносят в заголовки граф. Результаты вычисления значений выходных дан­ных по формулам записывают в соответствующие графы.

Табл. 3

№	Фамилия	Количество отработанных дней	Тариф	Заработная плата С-КТ
	Буров
	Котов
…..	……..