Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Естественно, что для исследования сложных систем и решения задач управления, на которые и ориентирована наука управления — кибернетика, необходимы вычислительные машины. Поэтому в своей книге Норберт Винер сформулировал свою концепцию построения тогда еще не существующего класса ЭВМ с хранимой программой. Информация и ее особенности Информация — важнейший ресурс управления. С позиций кибернетики, управление — процесс целенаправленной переработки информации.
Информация является как предметом труда, так и продуктом труда в управлении. Для правиль- Информация и ее особенности ного понимания архитектуры и эффективного использования ЭВМ необходимо познакомиться с основными свойствами информации. Слово информация (лат. (п)оппагю) означает разъяснение, осведомление, изложение. Под информацией понимаются все те сведения, которые уменьшают степень неопределенности нашего знания о конкретном объекте. С позиции материалистической философии, информация есть отражение реального мира — это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте.
Можно предложить более лаконичное определение информации. Информация — это сведения, изменяющие наши знания об окружающем мире и понимание его. Автором многих основополагающих работ по теории информации (в частности, статьи «Математическая теория связи», опубликованной в 1948 году в сборнике «Работы по теории информации и кибернетике» (66]), является Клод Шеннон. Сама по себе информация может быть отнесена к категории абстрактных понятий типа математических, но ряд ее особенностей приближает информацию к материальным объектам.
Так, информацию можно получить, записать, удалить, передать; информация не может возникнуть из ничего. Однако при распространении информации проявляется такое ее свойство, которое не прису1це материальным объектам: при передаче информации из одной системы в другую количество информации в передающей системе не уменьшится, хотя в принимающей системе оно обычно увеличивается. ПРИМЕЧАНИЕ Если бы информация не обладала этим свойством, то, например, преподаватель, читая лекцию студентам, терял бы информацию и становился неучем.
Итак, информация не материальна, но информация является свойством материи и не может существовать без своего материального носителя — средства хранения или переноса информации в пространстве и во времени. Носителем информации может быть как непосредственно наблюдаемый физический объект, так и энергетический субстрат. В последнем случае информация представлена в виде сигналов: световых, звуковых, электрических и т. д. При отображении на носителе информация кодируется, то есть ей ставятся в соответствие форма, цвет, структура и другие параметры элементов носителя. От выбора носителя и способа кодирования информации при выполнении конкретных информационных процедур во многом зависит эффективность функционирования системы управления. В системе управления информация, как правило, неоднократно изменяет не только свой код, но и тип носителя. Весьма распространенным способом кодирования информации является ее представление в виде последовательности символов определенного алфавита.
Читая книгу, мы как раз и воспринимаем информацию, записанную на ее страницах в виде кодовых комбинаций (слов), состоящих из последовательности символов (букв, цифр) принятого алфавита. То же самое можно сказать и об информации, сооб- 28 Глава 1.
Научные предпосылки создания ЗВМ щаемой в процессе устной речи, обрабатываемой и передаваемой в вычислитель- ных системах и т. п. Одной из важнейших разновидностей информации является информация экономическая; ее отличительная черта — связь с процессами управления коллективами людей, организацией. Экономическая информация сопровождает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и услуг, значительная часть ее связана с общественным производством.
Экономическая информация — совокупность сведений, возникающих в процессе производственно-хозяйственной, коммерческой и финансовой деятельности и используемых для осуществления функций организационно-экономического управления этой деятельностью. Для экономической информации характерны: О большой объем; О многократное повторение циклов получения и обработки; О временной регламент процедур обработки информации; О значительный удельный вес телекоммуникационных процедур и логических операций преобразования информации; О сравнительно несложные расчеты для большинства видов информации.
Совокупность экономической информации любой сложности структурно можно свести к определенному набору минимальных семантических единиц — показателей, обладающих потребительной стоимостью. Экономический показатель (ЭП) — это совокупность логически связанных реквизитов, которые в общем случае могут характеризоваться наименованиями и значениями. Реквизит — логически неделимый элемент показателя, соотносимый с определенным свойством отображаемого информацией объекта или процесса.
Реквизит нельзя разделить на более мелкие информационные единицы (буквы, цифры) без потери смысла. Каждый ЭП состоит из одного реквизита-основания и одного или нескольких реквизитов-признаков. Реквизит-основание характеризует чаше всего количественную сторону объекта или процесса и определяет значение показателя; реквизиты-признаки характеризуют качественную сторону и определяют наименование показателя (идентифицируют показатель). В свете идей семиотики (науки о знаковых системах) адекватность информации, соответствие ее содержания образу отображаемого объекта может выражаться в трех формах: О синтаксической; О семантической; О прагматической.
Синтаксическая адекватность связана с воспроизведением формально-структурных характеристик отражения абстрагированно от смысловых и потребительских (полезностных) параметров. На синтаксическом уровне учитываются: ИнфоРмация и ее особенности О тип носителя~ 0 способ представления информации; [3 скорость передачи и обработки информации; О формат кодов представления информации; о надежность и точность преобразования информации и т. п. Информацию, рассматриваемую только с синтаксических позиций, обычно называют данными. Семантическая адекватность выражает аспект соответствия образа, знака и объекта, то есть отношение информации к ее источнику. Проявляется семантическая информация только при наличии единства информации (объекта) и пользователя.
Семантический аспект подразумевает учет смыслового содержания информации; на этом уровне анализируются те сведения, которые отражает информация, рассматриваются смысловые связи между кодами представления информации. Праюиатическая адекватность отражает отношения информации и ее потребителя, соответствие информации и цели управления. Проявляются прагматические свойства информации только при наличии единства информации (объекта), пользователя (субъекта) и цели управления, Прагматический аспект рассмотрения информации связан с ценностью, полезностью информации для выработки управленческого решения.
С этой точки зрения анализируются потребительские свойства информации. Три формы адекватности информации соответствуют трем ступеням познания истины: от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины, познания объективной реальности. Первая ступень соответствует восприятию внешних структурных характеристик, то есть синтаксической стороны информации. Вторая ступень обеспечивает формирование понятий и представлений, выявление смысла, содержания информации. Третья ступень непосредственно связана с практическим использованием информации для целей деятельности системы. Меры информации В соответствии с тремя формами адекватности выполняется измерение информации.
Терминологически принято говорить о количестве информации и об объеме данных. Синтаксические меры информации Объем данных в сообщении измеряется количеством символов в нем. Часто информация кодируется числовыми кодами в той или иной системе счисления. Естественно, что одно и то же количество разрядов в разных системах счисления способно передать разное число состояний отображаемого объекта. Глава 1. Научные предпосылки создания ЭВМ Действительно, Н = т", где Н вЂ” число всевозможных отображаемых состояний; п1 — основание системы счисления (разнообразие символов, применяемых в алфавите); и — число разрядов (символов) в сообщении. Поэтому в различных системах счисления один разряд имеет различный вес, и соответственно меняется единица измерения данных.
Так, в двоичной системе счисления единицей измерения служит бит (Ь!пагу йя!1, двоичный разряд), в десятичной системе счисления — дика (десятичный разряд). ПРИМЕЧАНИЕ Сообщение, представленное в двоичной системе как 10111011, имеет объем данных Ук - 8 бнт; Сообщение 275903, представленное в десятичной системе, имеет объем данных $к - 6 днт.
В современных компьютерах наряду с битом — минимальной единицей ди1ных— широко используется укрупненная единица байя, равная 8 битам. Определение количества информации на синтаксическом уровне невозможно без рассмотрения понятия неопределенности состояния (энтропии) системы. Действительно, получение информации связано с изменением степени неосведомленности получателя о состоянии системы. До получения информации получатель мог иметь предварительные (априорные) сведения о системе а; мера неосведомленности о системе Н(а) и является для него мерой неопределенности состояния системы.
После получения некоторого сообщения !) получатель приобрел дополнительную информацию 1в(а), уменьшившую его априорную неосведомленность так, что апоппериориал (после получения сообщения !)) неопределенность состояния системы стала Н(а/!)). Тогда количество информации 7з(а) о системе а, полученное в сообщении р, будет определено как (в(а) = Н(а) — Н(а/р).
Таким образом, количество информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния системы. Если конечная неопределенность Н(а/р) обратится в нуль, то первоначальное неполное знание заменится полным знанием, и количество информации станет равно )в(а) - Н(а). Иными словами, энтропия системы Н(а) может рассматриваться как мера недостающей информации.
Энтропия системы Н(а), имеющей Н возможных состояний, согласно формуле Шеннона, равна Н(а) =-(,Р,!опР, ~' ! где Р; — вероятность того, что система находится в 1-м состоянии. Для случая, когда все состояния системы равновероятны, то есть Р, - 1/У, энтропия системы и 1 1 Н(а) =-~ — !оя — = !ояХ. ;НИ Н Рассмотрим пример. Информация и ее особенности По каналу связи передается л-разрядное сообщение, использующее т различных символов, так что количество всевозможных кодовых комбинаций будет )т' = т". При равновероятмом появлении любой кодовой комбинации количество информации в правильном сообщении — формула Хартли: ! = !ой !У = л!од т. Если в качестве основания логарифма принять т, то 1- л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
