Компьютерная обработка информации. Преобразование аналоговой информации в цифровую. (Ответы на экзаменационные билеты по информатике)

Обработка - одна из основных операций, выполняемых над ин­формацией, и главное средство увеличения ее объема и разнообра­зия. В общем случае при решении задач обработки информации на компьютере строится модель того аспекта реального или вообра­жаемого мира, к которому будет применяться алгоритм решения задачи. В такой модели информацию об объекте исследования пред­ставляют в формализованном виде: в виде структур данных («ин­формационных объектов»), представляющих собой некоторую аб­стракцию данного объекта. Абстракция (от лат. — отвлечение) подразумевает выделение наиболее существенных с точки зрения задачи обработки свойств и связей. Так, при решении задач учета успеваемости учащегося необходимая информация о нем может быть представлена набором таких идентифицирующих данных, как фамилия, имя, отчество, номер учебной группы, сред­ний балл. При этом несущественные для данной задачи характери­стики, например рост, вес, цвет волос, учтены не будут.

Обработка информации - преобразование одних «инфор­мационных объектов» (структур данных) в другие путем выпол­нения некоторых алгоритмов. Для механизации и автоматизации процесса обработки информации и вычислений, выполняемых в соответствии с заданным алгоритмом, используют различные типы вычислительных машин: механические, электрические, электронные (ЭВМ), гидравлические, пневматические, оптические и комбинированные.

В современной информатике основным исполнителем алгорит­мов является ЭВМ, называемая также компьютер (от англ. — вычислитель).

ЭВМ — электронное устройство, предназначенное для авто­матизации процесса алгоритмической обработки информации и вычислений.

В зависимости от формы представления обрабатываемой инфор­мации вычислительные машины делятся на три больших класса:

• цифровые вычислительные машины (ЦВМ), обрабатыва­ющие информацию, представленную в цифровой форме;

• аналоговые вычислительные машины (АВМ), обрабатыва­ющие информацию, представленную в виде непрерывно ме­няющихся значений какой-либо физической величины (элек­трического напряжения, тока и т. д.);

• гибридные вычислительные машины (ГВМ), содержащие как аналоговые, так и цифровые вычислительные устройства.

При использовании ЭВМ для обработки информации от раз­личных устройств (объектов, процессов), в которых информация представлена непрерывными (аналоговыми) сигналами, требует­ся преобразовать аналоговый сигнал в цифровой — в число, про­порциональное амплитуде этого сигнала, и наоборот.

В общем случае процедура аналого-цифрового преобразования состоит из трех этапов [8]:

■ дискретизации;

■ квантования по уровню;

■ кодирования.

Под дискретизацией понимают преобразование функции не­прерывного времени в функцию дискретного времени, а сам про­цесс дискретизации состоит в замене непрерывной функции ее отдельными значениями в фиксированные моменты времени.

Дискретизация может быть равномерной и неравномерной. При неравномерной дискретизации длительность интервалов между отсчетами различна. Наиболее часто применяется равномерная дискретизации, при которой длительность интервала между от­счетами Т постоянна.

Под квантованием понимают преобразование некоторой вели­чины с непрерывной шкалой значений в величину, имеющую диск­ретную шкалу значений.

Для этого весь диапазон значений сигнала и(t), называемый шка­лой, делится на равные части — кванты, h — шаг квантования. Про­цесс квантования сводится к замене любого мгновенного значения одним из конечного множества разрешенных значений, называ­емых уровнями квантования.