Informatika I - 5. doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. KIN. Spojení: Ing. Bc. Marian Lamr INN

Podobné dokumenty
+ 1. doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN. Konzultace: pondělí nebo dle dohody. Spojení: jan.skrbek@tul.cz tel.:

Informatika 1-4. doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. KIN. Spojení: Ing. Bc. Marian Lamr INN

Identifikátor materiálu: ICT-1-02

3 Jednoduché datové typy Interpretace čísel v paměti počítače Problémy s matematickými operacemi 5

Kódováni dat. Kódy používané pro strojové operace

Základní jednotky používané ve výpočetní technice

ČÍSELNÉ SOUSTAVY PŘEVODY

Číselné soustavy. Ve světě počítačů se využívají tři základní soustavy:

Informatika Datové formáty

+ 1. doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. - KIN. Konzultace: pondělí nebo dle dohody. Spojení:

Informace, kódování a redundance

Nejvyšší řád čísla bit č. 7 bit č. 6 bit č.5 bit č. 4 bit č. 3 bit č. 2 bit č. 1 bit č. 0

Fz =a z + a z +...+a z +a z =

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 5

Algoritmy I. Číselné soustavy přečíst!!! ALGI 2018/19

Data v počítači. Informační data. Logické hodnoty. Znakové hodnoty

Kódy a kódování dat. Binární (dvojkové) kódy. Kód Aikenův

Principy počítačů I Reprezentace dat

Principy počítačů. Prof. RNDr. Peter Mikulecký, PhD.

Teorie informace Obsah. Kybernetika. Radim Farana Podklady pro výuku

Základní komunikační řetězec

Aplikovaná informatika. Podklady předmětu Aplikovaná informatika pro akademický rok 2006/2007 Radim Farana. Obsah. Obsah předmětu

Algoritmy a datové struktury

Nejvyšší řád čísla bit č. 7 bit č. 6 bit č.5 bit č. 4 bit č. 3 bit č. 2 bit č. 1 bit č. 0

Dnešní téma. Oblasti standardizace v ICT. Oblasti standardizace v ICT. Oblasti standardizace v ICT

Zobrazení dat Cíl kapitoly:

Y36SAP. Osnova. Číselné soustavy a kódy, převody, aritmetické operace Y36SAP Poziční číselné soustavy a převody.

Jak v Javě primitivní datové typy a jejich reprezentace. BD6B36PJV 002 Fakulta elektrotechnická České vysoké učení technické

Číselné soustavy. Jedná se o způsob reprezentace čísel.

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

MATA Př 3. Číselné soustavy. Desítková soustava (dekadická) základ 10, číslice 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Teorie informace Obsah. Kybernetika. Radim Farana Podklady pro výuku

Aplikovaná informatika. Podklady předmětu Aplikovaná informatika pro akademický rok 2013/2014 Radim Farana. Obsah. Kybernetika

1. Základy teorie přenosu informací

Vnitřní reprezentace dat

Úvod do teorie informace

Kapitola 1. Signály a systémy. 1.1 Klasifikace signálů

Kódování signálu. Problémy při návrhu linkové úrovně. Úvod do počítačových sítí. Linková úroveň

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

Technická kybernetika. Obsah. Principy zobrazení, sběru a uchování dat. Měřicí řetězec. Principy zobrazení, sběru a uchování dat

Číselné soustavy v mikroprocesorové technice Mikroprocesorová technika a embedded systémy

Základy informatiky a teorie informace

Digitální modulace. Podpora kvality výuky informačních a telekomunikačních technologií ITTEL CZ.2.17/3.1.00/36206

Automatizační technika. Obsah

Digitalizace dat metodika

ČÍSELNÉ SOUSTAVY. Číselnou soustavu, která pro reprezentaci čísel využívá pouze dvou číslic, nazýváme soustavou dvojkovou nebo binární.

BI-PA1 Programování a algoritmizace 1 Katedra teoretické informatiky

Čísla v počítači Výpočetní technika I

Mikroprocesorová technika (BMPT)

4 Datové struktury. Datové struktury. Zobrazení dat v počítači

Reprezentace dat. INP 2008 FIT VUT v Brně

Druhy sdělovacích kabelů: kroucené metalické páry, koaxiální, světlovodné

PJC Cvičení #2. Číselné soustavy a binární reprezentace proměnných

BI-PA1 Programování a algoritmizace 1, ZS Katedra teoretické informatiky

Čísla a číselné soustavy.

Informace v počítači. Výpočetní technika I. Ing. Pavel Haluza ústav informatiky PEF MENDELU v Brně haluza@mendelu.cz

Číselné soustavy. Binární číselná soustava

Osnova přednášky. Informace v počítači. Interpretace dat. Údaje, data. Úvod do teorie informace. Výpočetní technika I. Ochrana dat

Přednáška 2: Čísla v počítači. Práce s počítačem. Číselné soustavy. Převody mezi soustavami. Aritmetické operace. Uložení čísel v paměti počítače

Ahoj mami. Uložení dat v počítači. Příklady kódování dat. IAJCE Přednáška č. 4

VY_32_INOVACE_E 15 03

Informační a komunikační technologie

Informace, kódování a redundance

VY_32_INOVACE_IKTO2_0160 PCH

Vnitřní reprezentace dat Výpočetní technika I

Přednáška 3: Vnitřní reprezentace dat. Uložení dat v paměti počítače. Organizace dat na discích. Datové formáty. Přednáška 3:

ISU Cvičení 1. Marta Čudová

Číselné soustavy a převody mezi nimi

Kódování a Šifrování. Iveta Nastoupilová

Výukový materiál zpracovaný v rámci projektu Výuka moderně Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Základní principy zobrazení čísla Celá čísla s pevnou řádovou čárkou Zobrazení reálných čísel Aritmetika s binárními čísly

Title: IX 6 11:27 (1 of 6)

Analogově-číslicové převodníky ( A/D )

PB169 Operační systémy a sítě

Elektrické parametry spojů v číslicových zařízeních

ALGORITMIZACE A DATOVÉ STRUKTURY (14ASD) 1. cvičení

Úloha 1. Úloha 2. Úloha 3. Text úlohy. Text úlohy. Text úlohy

INFORMAČNÍ SYSTÉMY. RNDr. Karel Hrach, Ph.D. (Velká Hradební 15, pracovna 2.03) Prezentace viz Studium / Studijní materiály (v menu nalevo)

Připojení k rozlehlých sítím

Sada 1 - Základy programování

Digitální signály a kódy

Informatika 1-3. Pokročilé info zdroje (Mgr. Zizienová), informační technologie a člověk, mobilní technologie a pokročilé služby.

25. DIGITÁLNÍ TELEVIZNÍ SIGNÁL A KABELOVÁ TELEVIZE

1. Základní pojmy a číselné soustavy

ZÁKLADY DATOVÝCH KOMUNIKACÍ

7. Datové typy v Javě

INFORMAČNÍ SYSTÉMY. RNDr. Karel Hrach, Ph.D. (Velká Hradební 15, pracovna 2.03) Prezentace viz Studium / Studijní materiály (v menu nalevo)

v aritmetické jednotce počíta

DSY-4. Analogové a číslicové modulace. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

VY_32_INOVACE_ENI_2.MA_05_Modulace a Modulátory

Information technology - ISO 7-bit coded character set for information interchange

Programovací jazyk Pascal

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT EU-OVK-VZ-III/2-ZÁ-301. Informace, jednotka

Střední škola pedagogická, hotelnictví a služeb, Litoměříce, příspěvková organizace

Počítačové sítě. Lekce 5: Základy datových komunikací

1.5.1 Číselné soustavy

- znakové konstanty v apostrofech, např. a, +, (znak mezera) - proměnná zabírá 1 byte, obsahuje kód příslušného znaku

Český telekomunikační úřad V Praze dne 3. října 2001 Sokolovská 219, Praha 9 Č.j /

Transkript:

Informatika I - 5 Sémiotický model informačních úrovní, signály modulace, přenosový kanál, znaky, datová úroveň informace, syntaxe. Kódy a kódování, číselné a znakové kódy. Přednáší: Konzultace: doc. Ing. Jan Skrbek, Dr. KIN Ing. Bc. Marian Lamr nebo dle dohody Spojení: e-mail: jan.skrbek@tul.cz marian.lamr@tul.cz 1

Informace Informace (z lat. in-formatio, utváření, ztvárnění) je velmi široký, mnohoznačný pojem a užívá se v různých významech. V nejobecnějším slova smyslu je informace chápána jako údaj o reálném prostředí, o jeho stavu a procesech v něm probíhajících. Informace snižuje nebo odstraňuje neurčitost (entropii) systému (např. příjemce / uživatele informace). Množství informace je dáno rozdílem mezi stavem neurčitosti systému, kterou měl systém před přijetím informace, a stavem neurčitosti, která se přijetím informace odstranila. (Wikipedia) 2

DATA CAPTA INFORMACE ZNALOST MOUDROST capta capture data - výběr vhodných dat (ze všech dosažitelných) 3

Úrovně informace Technici/inženýři tvůrci počítačových systémů Administrativa novináři Manažeři lidé při rozhodování INFORMACE SIGNÁLY lidské poznání ZPRÁVY Sekvencím symbolů DATA je přiřazován obsah Sémantika vhodné signály prezentují symboly či sekvence symbolů Syntaxe zprávám je přiřazován význam (smysl) Pragmatika Fyzikální svět Myšlení - vytváření konceptuálních modelů světa Sémiotické pojetí informace 4

Signály INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ nejnižší úroveň informace fyzikální veličiny, zpravidla s nízkou energetickou úrovní (elektrické napětí, světlo, inkoustová stopa - statický signál). iniciují reakce na straně příjemce Informační systémy 1 jsou rozdílně vyhodnocovány živými organismy (např. reflexy) a neživými subjekty (senzory/čidla) 5

INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ Informační systémy 1 z hlediska neživých subjektů je signální úroveň informací předmětem zájmu techniků a inženýrů (optimalizace přenosu, zpracování a ukládání informace). u živých organizmů je předmětem zájmu o informační procesy např. neurofyziologie. Nervová soustava člověka (mozek) signály v ní vyvolávají nebo evokujjí konkrétní význam, který s nimi spojujeme na základě učení a získávání zkušeností. 6

Signály INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ pro záznam/uchování: optické (psané, tištěné) magnetické chemické mechanické, pro přenos/zpracování: optické zvukové elektrické elektromagnetické,... 7

INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ Elektrické/elektromagnetické signály pro přenos/zpracování Základní rozlišení dle průběhu: digitální signály: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 analogové signály: 8

INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ digitální signály: 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 5 V 0 V Př. fyzikální reprezentace: log 0 = 0 V log 1 = 5 V tj. logika TTL 9

INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ analogové signály: amplitudová modulace frekvenční modulace 10

INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ Elektrické/elektromagnetické signály pro přenos/zpracování 11

Digitální signály: INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 Amplitudová modulace: Frekvenční modulace: 12

INFORMACE - SIGNÁLNÍ ÚROVEŇ Přenosový kanál - modemové spojení Modem modulátor / demodulátor Počítač ADSL modem, Mobilní telefon Digitální telefonie Modem Počítač wifi interface Digitální signál WWW - server 13

Úrovně informace INFORMACE ZPRÁVY DATA SIGNÁLY Fyzikální svět Myšlení - vytváření konceptuálních modelů světa 14

INFORMACE - DATOVÁ ÚROVEŇ Znaky jsou přípustné signály, které jsou rozeznávány člověkem nebo strojem (nesou určitý význam). 1) Znak, který zastupuje určitou skutečnost a nebo představu (fikci) má vždy fyzikální povahu a formu (rozmanitost). Rozeznáváme tři základní typy znaků: ikony, indexy a symboly 2) Znak jako stavební prvek slov (ve většině jazyků) existuje pak abeceda jako soubor elementárních) znaků, používaných pro presentaci (konceptuální informace). 15

INFORMACE - DATOVÁ ÚROVEŇ Znaky jsou přípustné signály, které jsou rozeznávány člověkem (nesou určitý význam). U ikon je vztah mezi označujícím a označovaným dán společným sdílením nějaké vlastnosti. Znaky v těchto vztazích jsou tedy ovlivněné objektem, jeho vnitřní přirozeností, sdílí s ním podobnost, nebo stejné uspořádání vzhledu, které znak vysílá a adresát přijímá. Tyto znaky patrně vznikají v člověku na základě schopnosti abstrahovat objekt a tak k němu vytvořit znak (ikonu - např.: obrazy, portréty, fotografie, schémata, diagramy, grafy). U indexu má vztah mezi znakem a objektem podobu konkrétního, aktuálního vztahu, příčinnosti, či posloupnosti. Existuje zde reálný vztah mezi příčinou a následkem, niterného vztahu označujícího a označovaného. Např.: stopa v písku značí přítomnost člověka, kouř znakem ohně, ukazující prst je označujícím, který má vůči označovanému indexální vztah. Zahoukání klaksonu auta. Zaklepání na dveře je indexem něčí přítomnosti. U symbolu je vztah mezi znakem a významem zcela arbitrární (volný, nenutný). Bez aktivního přispění interpreta, který by mu dodal označující spojení, nemá symbol význam. Znak je tedy možno interpretovat pouze na základě konvencí, nebo předem dohodnutých významů (kódu). Proto do této kategorie spadá většina přirozených jazyků. 16

INFORMACE - DATOVÁ ÚROVEŇ Informatika 1 Data Sekvence znaků jsou označovány jako data (př. čísla, slova, dopravní značky). Data jsou odrazem jevů, procesů a vlastností, které existují v okolním světě. Data umožňují zaznamenávání na tzv. nosiče dat (papír, film, disketa, CD-ROM, ) a zpracování. 17

INFORMACE - DATOVÁ ÚROVEŇ Informatika 1 Data představují vybrané signály (či jejich kombinace), které nesou určitý význam. Rozhodující pro datovou úroveň jsou syntaktická pravidla - přesné kódování a zápis jednotlivých znaků a možností jejich spojování (ne zcela přesně se jedná o "gramatiku"). Obsah a význam dat a tedy i porozumění přenášené či zpracovávané informaci je v tomto případě mimo zájem. S daty lze provádět některé vybrané operace, které mají obecný charakter jde o formalizované zpracování dat, které lze svěřit také strojům. 18

INFORMACE - DATOVÁ ÚROVEŇ Informatika 1 Předností počítačového zpracování je obrovská rychlost, se kterou lze formalizované operace nad daty provádět. Pozn: Nenechme se mýlit, jestliže se v souvislosti s využitím počítačů hovoří o informacích (zpracování informací, informační systémy aj.) - vždy se jedná o datovou úroveň. ČSN: Údaj (mnohdy číslo, data) je obraz vlastností objektu, vhodně formalizovaný pro přesnost, interpretaci, nebo zpracování prostřednictvím lidí nebo automatů. Informace je význam, který člověk přisuzuje údajům. 19

SYNTAXE - KÓDY Znaky jsou přípustné signály, které jsou rozeznávány člověkem (nebo strojem). KÓDY - pravidla pro jednoznačné přiřazení mezi znaky a jejich významem. Kódová abeceda - širší význam - představuje množinu, jejímiž prvky jsou elementárními znaky. Chceme-li takovou množinou vyjádřit více významů, než je počet prvků abecedy, je nutné tyto prvky sdružovat do (kódových) slov. 20

INFORMACE - KÓDY Specifické postavení v počítačových technologiích: Binární kódování - elementární znaky "O" a "1" (také "true"/"false" či "ano"/"ne"). - dokáží vyjádřit, že nastal právě jeden ze dvou jedině možných stavů. Takto definované nejmenší možné množství informace nazýváme bit (1 b.) - základní jednotka informace. Vyšší jednotky: 1kb = 1024 b = 2 10 b 1Mb = 1024 kb = 1048576 b = 2 20 b 1Gb = 1024 Mb = 1048576 kb = 1073741824 b = 2 30 b 21

INFORMACE - KÓDY Binární kódování dokáže rozlišit 2 n stavů (n - počet použitých bitů) Chceme-li binárně vyjádřit 4 možné stupně klasifikace (čtyři různé stavy), musíme použít dva bity - sekvenci dvou binárních znaků. Dva bity (n = 2) rozliší čtyři požadované stavy a je jedno, jak tyto kombinace jednotlivým stavům přiřadíme. Jednou přijaté přiřazení (kód) však musíme nadále striktně dodržovat. kód A kód B výborně 00 10 velmi dobře 01 01 dobře 10 00 nedostatečně 11 11 22

INFORMACE - KÓDY Binární kódování dokáže rozlišit 2 n stavů (n - počet použitých bitů) kód A kód B kód C A - výborně 000 000 111 B výborně mínus 001 001 110 C velmi dobře 010 010 101 D velmi dobře mínus 011 100 100 E - dobře 100 101 001 F - nedostatečně 101 110 000 23

INFORMACE - KÓDY Sekvence 8 bitů je 1 byte (1B) - slabika Vyšší jednotky: 1kB = 1024 B = 8192 b 1MB = 1024 kb = 1048576 B = 8388608 b 1GB = 1024 MB = 1048576 kb = 1073741824 B = b 24

INFORMACE - KÓDY Nejrozšířenější kódy - standardy: ASCII (American Standard Code for Information Interchange) EBDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) CCITT 2 (Comité Consultatif International Telégraphique et Teléphonique) KOI8 (Kod obměny informacij) Nejrozšířenější v oblasti PC: ASCII 25

INFORMACE - KÓDY ASCII původně 7 bitový - 128 znaků verze LATIN 2-8 bitový (národní verze) číslice (0-9) písmena velké i malé abecedy znaménka a různé znaky (př. *,/,+,-,@, ) řídící znaky (př. EOT - konec textu, ESC, BELL, ) semigrafické znaky (tvorba rámečků, výplní, ) využití kódové stránky 852 (LATIN 2) nebo 1052 (Czech Windows) 26

INFORMACE - KÓDY Číselné kódy - binární, oktalový, dekadický, hexadecimální,... Možnost jejich vzájemných převodů Binární: 0100010100110001 2 Oktalový: 745217 8 Hexadecimální: A5C3FFH 27

Číselné soustavy Číselná soustava je množina určitých znaků s pravidly, která slouží k zobrazení čísel Elektronický počítač je zařízení, u něhož lze s výhodou rozlišit dva napěťové stavy, jež mohou reprezentovat hodnoty 0 a1 Desítková soustava je pro počítače nevhodná (lepší jsou číselné soustavy se základem mocnin 2) 28

Poziční soustavy Pro zápis čísel používáme poziční soustavy, u kterých význam (hodnota) znaku závisí na jeho poloze v rámci čísla Nejrozšířenější jsou polyadické soustavy Jde o soustavy o základu z, kde z je celé číslo větší než 1, také se používá název název z-adické soustavy 29

Z-adická soustava V z-adické číselné soustavě lze každé reálné číslo vyjádřit jako Takové číslo vyjadřujeme jako (a n a 1 ) z Příklad: 33 = 4*7 1 + 5*7 0 = (45) 7 Soustava se základem 2 - dvojková, obdobně trojková,, šestnáctková, 30

Z-adická soustava Pokud používáme soustavu o základu větším než 10, používáme jako znaky větší než 9 písmena abecedy Příklad 15 = F 16 Při zápisu je důležité, že řádová čárka si ve všech soustavách odpovídá - lze převádět samostatně obě části (celou i zlomkovou) 31

Převod ze z-adické soustavy do desítkové Výsledek dostaneme pouhým vyčíslením z- adického čísla ve tvaru řady Příklad: 314 5 = 3*5 2 + 1*5 + 4*5 0 = 84 1001 2 = 1*2 3 + 0*2 2 + 0*2 + 1*2 0 = 9 3,21 4 = 3*4 0 + 2*4-1 + 2*4-2 = 3,5625 32

INFORMACE - Číselné soustavy Hexadecimální kód výsadní postavení základ = 16 - využívá 4 bitů do 1B lze zaznamenat 2 hexadecimální číslice!!! základní číselná soustava v počítačové technice 33

INFORMACE - KÓDY dekadická číslo dvojkové číslo hexadecimální číslice 0 0 0 1 01 1 2 10 2 3 11 3 4 100 4 5 101 5 6 110 6 7 111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C 13 1101 D 14 1110 E 15 1111 F 34

INFORMACE - KÓDY Redundance - nadbytečnost (rezerva) detekce (či dokonce odstraňování) chyb v přenosu a zpracování informace usnadnění provádění základních operací s daty samoopravné kódy parita (příčná, podélná) - prodloužení bitového řetězce o nevýznamové bity 35

INFORMACE - KÓDY Komprimace - užívání "úsporných" kódů, použití kódovacích algoritmů - i za cenu zvýšených nároků na dekódování dat. Vnitřní kódy technických zařízení či softwarových produktů - mnohdy dílčí problémy s převody - může v kombinacích způsobovat i závažnější problémy 36