Sažimanje informacija u memoriji računala je transformacija informacija koja dovodi do smanjenja količine zauzete memorije uz očuvanje kodiranog sadržaja. postojati različiti putevi kompresija za različiti tipovi podaci. Samo za kompresija grafičke informacije Koristi se desetak različitih metoda. Ovdje ćemo pogledati jedan od načina komprimiranja tekstualnih informacija.
U osmobitnoj tablici kodiranja znakova (kao što je ASCII), svaki znak je kodiran u osam bitova i stoga zauzima 1 bajt u memoriji. U odjeljku 1.3 našeg udžbenika rečeno je da je učestalost pojavljivanja različitih slova (karaktera) u tekstu različita. Također se pokazalo da je informacijska težina simbola to veća što je njegova učestalost pojavljivanja manja. Ideja sažimanja teksta u memorija računala: Izbjegavajte kodiranje svih znakova kodovima iste duljine. Simboli manje informacijske težine, tj. znakovi koji se često pojavljuju trebali bi biti kodirani kraćim kodom u usporedbi sa znakovima koji se rjeđe pojavljuju. Ovim pristupom možete značajno smanjiti količinu ukupnog tekstualnog koda i, sukladno tome, prostor koji on zauzima u memoriji računala.
Ovaj pristup poznat je već duže vrijeme. Koristi se u dobro poznatoj Morseovoj azbuci, od kojih je nekoliko kodova dano u tablici. 3.1, gdje je "točka" kodirana kao nula, a "crtica" kao jedan.
Tablica 3.1
|
Pismo | |||||||
Kao što se vidi iz ovog primjera i tablice. 3.1, slova koja se češće pojavljuju imaju kraći kod.
Za razliku od kodova jednake dužine, koji se koriste u ASCII standardu, u ovom slučaju postoji problem razdvajanja kodova pojedinih slova. U Morseovoj abecedi ovaj problem je riješen uz pomoć “pauze” (razmaka), koja je, zapravo, treći znak Morseove abecede, tj. Morseova abeceda nema dva, već tri znaka.
Što je s računalnim kodiranjem koje koristi binarnu abecedu? Jedan od najjednostavnijih, ali vrlo učinkovitih načina za konstruiranje kodova različitih duljina koji ne zahtijevaju poseban graničnik je D. A. Huffmanov algoritam (D. A. Huffman, 1952.). Pomoću ovog algoritma gradi se binarno stablo koje vam omogućuje nedvosmisleno dekodiranje binarnog koda koji se sastoji od znakovnih kodova različitih duljina. Binarno stablo je ono koje ima dvije grane koje dolaze iz svakog vrha. Na riža. 3.2 prikazuje primjer takvog stabla izgrađenog za englesku abecedu, uzimajući u obzir učestalost pojavljivanja njegovih slova. Tako dobiveni kodovi mogu se sažeti u tablicu.
Tablica 3.2
|
Pismo |
Huffmanov kod |
Pomoću tablice 3.2 jednostavan za kodiranje teksta. Tako, na primjer, niz od 29 znakova
WENEEDMOR ESNOWFORBE TTERSKIING se pretvara u kod: 011101 100 1100 100 100 110110001111101011100 IT 1100 1110 011101 01001 1110 1011 011100 100 001001 100 10110110 110100011 1010 1010 1100 00001, koji će, kada se stavi u memoriju bajt po bajt, dobiti oblik:
01110110 01100100 10011011 00011111 01011100 01101100 11100111 01010011 11010110 1110010000100110 01011011 01101000 11101010 10110000 001
Stoga će tekst koji zauzima 29 bajtova u ASCII kodiranju zauzimati samo 16 bajtova u Huffmanovu kodiranju.
Inverzni zadatak - prijelaz s Huffmanovih kodova na slova engleske abecede - provodi se pomoću binarnog stabla (vidi sliku). U ovom slučaju, rekodiranje se događa skeniranjem teksta slijeva nadesno od prve znamenke, pomicanjem duž odgovarajućih (s istim binarnim kodom) grana stabla dok ne dođemo do krajnjeg vrha sa slovom. Nakon odabira slova u kodu, proces dekodiranja sljedećeg slova ponovno počinje od vrha binarnog stabla.
Lako je pogoditi da je prikazano stablo skraćena verzija Huffmanovog koda. Mora u potpunosti uzeti u obzir sve moguće znakove koji se nalaze u tekstu: razmake, interpunkcijski znakovi, zagrade itd.
U programima koji sažimaju tekst - arhivatorima, za svaki obrađeni tekst izrađuje se tablica učestalosti pojavljivanja simbola, a zatim se generiraju kodovi različitih duljina, poput Huffmanovih kodova. U ovom slučaju, kompresija teksta postaje još učinkovitija, budući da se kodiranje prilagođava specifično danom tekstu. I što je veća veličina teksta, to je veći učinak kompresije.
Kratak O glavna stvar
Kompresija informacija je transformacija informacija koja dovodi do smanjenja količine zauzete memorije uz očuvanje kodiranog sadržaja.
Ideja metode kompresije teksta: duljina koda znaka smanjuje se kako se smanjuje njegova težina informacija, tj. sa sve većom učestalošću pojavljivanja u tekstu.
Huffmanov algoritam kompresije predstavljen je kao binarno stablo.
Arhivari koji koriste Huffmanov algoritam grade svoje stablo binarnog kodiranja za svaki tekst.
Pitanja i zadaci
Koja je razlika između kodova konstantne i promjenjive duljine?
Zašto su kodovi promjenjive duljine omogućuju "sažimanje" teksta?
Kodirajte sljedeći tekst pomoću ASCII i Huffmanovih kodova: SRETNA NOVA GODINA. Izračunajte potrebnu količinu memorije u oba slučaja.
4. Dekodirajte sljedeći kod pomoću binarnog stabla (vidi sliku):
11110111 10111100 00011100 00101100 10010011 01110100 11001111 11101101 001100
Binarno stablo engleske abecede korišteno za Huffmanovo kodiranje
Kodovi promjenjive duljine
KODIRANJE I KOMPRESIJA INFORMACIJA
Kodiranje je preslikavanje određenog niza simbola, koji se obično naziva kodna riječ, u poruku koja se prenosi ili bilježi u memoriji. Kodiranje može poslužiti u dvije svrhe. Prvi cilj je smanjiti duljinu prenesena poruka(kompresija informacija), a drugi - dodavanje prenesenoj riječi dodatne informacije, koji pomaže otkriti i ispraviti pogreške koje se javljaju tijekom prijenosa (kodiranje otporno na smetnje). Ovo predavanje govori o prvom tipu kodova.
Kodovi promjenjive duljine
Prvo pravilo za konstruiranje kodova promjenjive duljine je da kratke kodove treba dodijeliti znakovima koji se često pojavljuju, a duge znakovima koji se rijetko pojavljuju. U tom slučaju kodove treba dodijeliti tako da se mogu dekodirati jednoznačno, a ne dvosmisleno. Na primjer, razmotrite četiri znaka a 1 , a 2 , a 3 , a 4 . Ako se pojave u poruci s jednakom vjerojatnošću ( str= 0,25), tada im dodjeljujemo četiri dvobitna koda: 00, 01, 10, 11. Sve su vjerojatnosti jednake, tako da kodovi varijabilne duljine neće komprimirati podatke. Za svaki simbol s kratkim kodom postoji simbol s dugačak kod a prosječni broj bitova po znaku bit će najmanje 2. Redundancija podataka jednakovjerojatnih znakova je 0, a niz takvih znakova ne može se komprimirati pomoću kodova varijabilne duljine (ili bilo koje druge metode).
Sada neka se ova četiri simbola pojavljuju s različitim vjerojatnostima (vidi tablicu 12.1). U ovom slučaju postoji redundancija koja se može ukloniti korištenjem kodova promjenjive duljine i komprimiranih podataka da zahtijevaju manje od 2 bita po simbolu. Najmanji prosječni broj bitova po simbolu je 1,57, što je entropija tog skupa simbola.
Tablica 12.1 predlaže kod Kodirati_ 1, koji dodjeljuje najkraći kod znaku koji se najčešće pojavljuje. Prosječan broj bitova po simbolu je 1,77. Ovaj broj je blizu teoretskog minimuma.
Tablica 12.1
Razmotrite niz od 20 znakova
a 1 a 3 a 2 a 1 a 3 a 3 a 4 a 2 a 1 a 1 a 2 a 2 a 1 a 1 a 3 a 1 a 1 a 3 a 1 ,
u kojem se pojavljuju četiri lika s približno iste frekvencije. Ovaj niz će odgovarati 37-bitnoj kodnoj riječi:
1|010|01|1|010|010|001|01|1|1|01|01|1|1|010|1|1|01|010|1.
Prosječan broj bitova po znaku je 1,85, što nije previše daleko od izračunate minimalne prosječne duljine. Međutim, ako pokušate dekodirati niz, ispada da Kodirati _1 ima značajan nedostatak. Prvi dio kodna riječ je 1, tako da prvi znak niza može biti samo a 1 jer kôd za nijedan drugi znak ne počinje s 1. Sljedeći znak je 0, ali kodovi za znakove su a 2 , a 3 , a 4 svi počinju od 0, tako da dekoder mora pročitati sljedeći znak. Jednako je 1, ali kodovi za a 2 i a 3 oba imaju na početku 01. Dakle, dekoder ne zna kako dalje: dekodirati niz kao 1|010|01..., tj. a 1 a 3 a 2..., ili kao 1|01|001..., tj a 1 a 2 a 4 .... Daljnji bitovi u nizu ne mogu ispraviti situaciju. Zato Kodirati _1 je dvosmislen. Bez ovog nedostatka Kodirati _2.
Kodirati _2 ima takozvano svojstvo prefiksa, koje se može formulirati na sljedeći način: ako je određeni niz bitova odabran kao kod simbola, tada niti jedan kod bilo kojeg drugog simbola ne smije imati taj niz na početku (kod simbola simbol ne može biti prefiks koda drugog znaka). Ako je linija 01 šifra za a 2, onda ostali kodovi ne bi trebali počinjati s 01. Stoga, kodovi za a 3 i a 4 treba počinjati s 00. Prirodno je odabrati 000 i 001 za ovo.
Stoga se pri odabiru skupa kodova promjenjive duljine moraju poštivati dva načela: 1) kraće kodne sekvence treba dodijeliti znakovima koji se često pojavljuju; 2) primljeni kodovi moraju imati svojstvo prefiksa. Slijedeći ove principe, moguće je konstruirati kratke, jedinstveno dekodibilne kodove, ali ne nužno i najbolje (tj. najkraće) kodove. Uz ove principe, potreban je algoritam koji uvijek proizvodi skup najkraćih kodova (onih s najmanjom prosječnom duljinom). Ulaz u ovaj algoritam moraju biti učestalosti (ili vjerojatnosti) znakova abecede. Takav algoritam je Huffmanovo kodiranje.
Treba napomenuti da ne samo metode statističke kompresije koriste kodove promjenjive duljine za kodiranje pojedinačnih znakova. Ovaj se pristup posebno koristi u aritmetičkom kodiranju.
Prije nego što opišemo metode statističkog kodiranja, zadržimo se na interakciji kodera i dekodera. Pretpostavimo da je neka datoteka (na primjer, tekstualna datoteka) komprimirana korištenjem prefiks kodova promjenjive duljine. Da bi dekodirao, dekoder mora znati kod prefiksa svaki znak. To se može postići na tri načina.
Prva metoda je da se skup prefiks kodova odabere jednom i koristi ga svi koderi i dekoderi. Ova se metoda koristi, primjerice, u faks komunikaciji. Druga metoda je da se kodiranje izvodi u dva prolaza. Prilikom prvog prolaza, koder čita datoteku koju treba kodirati i prikuplja potrebne statističke informacije. Drugi prolaz vrši kompresiju. Između prolaza, koder, na temelju prikupljenih informacija, stvara najbolji prefiks kod za ovu datoteku. Ova metoda daje vrlo dobar omjer kompresije, ali je obično prespora za praktičnu upotrebu. Osim toga, u komprimirana datoteka potrebno je dodati tablicu prefiks kodova kako bi ga dekoder znao. To degradira ukupnu izvedbu algoritma. Ovaj pristup statističkoj kompresiji naziva se polu-adaptivna kompresija.
Za predstavljanje veličina (podataka) u programu koriste se konstante i varijable. Oba imaju ime (identifikator) i vrijednost. Razlika je u tome što se vrijednost konstante ne može mijenjati tijekom izvođenja programa, ali vrijednost varijable može.
Uobičajeno, varijable dijelimo na ulazne (ono što je zadano), izlazne (rezultat: ono što treba dobiti) i posredne varijable potrebne u procesu izračuna. Na primjer, za program za izračunavanje najvećeg zajedničkog djelitelja (euklidski algoritam), ulazne varijable su m i n, međuvarijabla je r. Izlazna varijabla je također n. Ove varijable moraju biti tipa " cijeli brojevi" Ali u Pascalu ne postoji takav tip. Stoga ćete morati koristiti neke cijeli tip. Veličina tipa određuje raspon brojeva za koje se program može koristiti. Ako varijable opišete ovako:
to je isto veliki broj na ulazu možete uzeti 32767 = 2 16 – 1.
Važno! Značenje varijabli opisanih u odjeljku Var, nedefiniran. Ponekad možete pronaći definiciju varijable kao memorijsku ćeliju koja sadrži vrijednost varijable. Podrazumijeva se da opis varijable pridružuje adresu ove ćelije imenu varijable, odnosno ime se koristi kao adresa memorijske ćelije u kojoj se nalazi vrijednost. Ali samo značenje još nije utvrđeno.
U Euklidovom algoritmu vrijednost ostatka r uspoređuje se s nulom. 0 je cjelobrojna konstanta. Moguće je (ali nije potrebno) definirati konstantu s vrijednošću 0, na primjer, ovako:
Tijekom procesa kompilacije, Zero identifikator u tekstu programa bit će zamijenjen njegovom numeričkom vrijednošću.
Vrsta nulte konstante nije očita. Nula postoji u bilo kojem cjelobrojnom tipu. U odjeljku s konstantama možete opisati upisanu konstantu navodeći i vrstu i vrijednost:
Nula: cijeli broj = 0;
Ali sada je nula postala obična cjelobrojna varijabla, početna vrijednost koji je definiran i jednak nuli.
Korištenje varijabli kontrolira se u fazi kompilacije. Prevodilac obično odbija pokušaje postavljanja varijabilna vrijednost pogrešan tip. Mnogi programski jezici automatski pretvaraju vrijednost varijable u pravi tip. U pravilu, ovo implicitna pretvorba tipa kod programera početnika izvor je teško uočljivih pogrešaka. U Pascalu se implicitna konverzija tipa može smatrati iznimkom, a ne pravilom. Iznimka je napravljena samo za konstante i varijable tipa INTEGER (cijeli brojevi), koji se smiju koristiti u izrazima tipa REAL (stvarno). Zabraniti automatska konverzija vrste ne znači da Pascal nema značajke za pretvorbu podataka. Oni postoje, ali se moraju eksplicitno koristiti.
Samo rijetki su u stanju doista shvatiti da su izmjenična i istosmjerna struja nekako različite. Da ne spominjemo imenovanje specifičnih razlika. Svrha ovog članka je objasniti glavne karakteristike ovih fizikalnih veličina na način koji ljudi bez tehničkog znanja mogu razumjeti, a također i pružiti neke Osnovni koncepti u vezi s ovim pitanjem.
Izazovi vizualizacije
Većina ljudi nema poteškoća s razumijevanjem pojmova kao što su "tlak", "količina" i "protok", jer u njihovom Svakidašnjica stalno su suočeni s njima. Na primjer, lako je razumjeti da će povećanje protoka prilikom zalijevanja cvijeća povećati količinu vode koja izlazi iz crijeva za zalijevanje, dok će povećanje pritiska vode uzrokovati da se crijevo kreće brže i snažnije.
Električne izraze kao što su "napon" i "struja" obično je teško razumjeti jer ne možete vidjeti ili osjetiti struju koja se kreće kroz kabele i električni krugovi. Izuzetno je teško čak i električaru početniku vizualizirati što se događa na molekularnoj razini ili čak jasno razumjeti što je, na primjer, elektron. Ova čestica je izvan ljudskih osjetilnih mogućnosti i ne može se vidjeti ili dodirnuti ako određena količina ne prođe kroz ljudsko tijelo. Tek tada će ih žrtva sigurno osjetiti i doživjeti ono što se uobičajeno naziva strujnim udarom.
Međutim, izloženi kabeli i žice većini se ljudi čine potpuno bezopasnima jednostavno zato što ne mogu vidjeti elektrone koji samo čekaju da krenu putem najmanjeg otpora, što je obično tlo.
Analogija
Razumljivo je zašto većina ljudi ne može predočiti što se događa unutar običnih vodiča i kabela. Pokušaj objasniti da se nešto kreće kroz metal prkosi zdravom razumu. Zapravo osnovna razina struja nije toliko različita od vode, pa je njezine osnovne koncepte prilično lako naučiti kada se uspoređuju strujni krug s vodovodnim sustavom. Glavna razlika između vode i struje je u tome što prva ispunjava nešto ako uspije pobjeći iz cijevi, dok je za drugu potreban vodič za pomicanje elektrona. Vizualizacijom sustava cijevi većina je lakše razumjeti tehničku terminologiju.
Napon kao tlak
Napon je vrlo sličan tlaku elektrona i pokazuje koliko brzo i kojom silom se kreću kroz vodič. Ove fizičke veličine su ekvivalentne u mnogim aspektima, uključujući njihov odnos prema čvrstoći cjevovoda-kabela. Baš kao što preveliki pritisak pukne cijev, preveliki napon uništava ili probija oklop vodiča.
Struja kao protok
Struja je brzina protoka elektrona, koja pokazuje koliko se elektrona kreće kroz kabel. Što je veći, to više elektrona prolazi kroz vodič. Slično veliki broj voda zahtijeva deblje cijevi, veće struje zahtijevaju deblje kablove.
Korištenje modela vodenog kruga omogućuje vam objašnjenje mnogih drugih pojmova. Na primjer, generatori električne energije mogu se smatrati pumpama za vodu, a električna opterećenja mogu se smatrati vodenim mlinom koji zahtijeva protok vode i pritisak za rotaciju. Čak elektronske diode mogu se smatrati vodenim ventilima koji dopuštaju protok vode samo u jednom smjeru.
D.C
Koja je razlika između trajnog i naizmjenična struja, postaje jasno iz naziva. Prvi predstavlja kretanje elektrona u jednom smjeru. Vrlo ga je lako vizualizirati pomoću modela vodene petlje. Dovoljno je zamisliti da voda teče kroz cijev u jednom smjeru. Konvencionalni uređaji, koji stvaraju istosmjernu struju su solarne ćelije, baterije i dinama. Gotovo svaki uređaj može biti dizajniran za napajanje iz takvog izvora. Ovo je gotovo isključivo područje niskonaponske i prijenosne elektronike.
Istosmjerna struja je prilično jednostavna i poštuje Ohmov zakon: U = I × R. Mjeri se u vatima i jednaka je: P = U × I.
Zbog svojih jednostavnih jednadžbi i ponašanja, istosmjernu struju je relativno lako konceptualizirati. Prvi sustavi prijenosa energije, koje je razvio Thomas Edison još u 19. stoljeću, koristili su samo to. Međutim, ubrzo je postala očita razlika između izmjenične i istosmjerne struje. Prijenos potonjeg na značajne udaljenosti bio je popraćen velikim gubicima, pa je nakon nekoliko desetljeća zamijenjen isplativijim (za to vrijeme) sustavom koji je razvio Nikola Tesla.
Iako komercijalne elektroenergetske mreže diljem planeta sada koriste izmjeničnu struju, ironija je da je napredak tehnologije prijenos istosmjerne struje visokog napona na vrlo velike udaljenosti i pod ekstremnim opterećenjima učinio učinkovitijim. Što se, na primjer, koristi pri povezivanju pojedinačni sustavi, kao što su cijele zemlje ili čak kontinenti. Ovo je još jedna razlika između AC i DC. Međutim, prvi se još uvijek koristi u niskonaponskim komercijalnim mrežama.
Istosmjerna i izmjenična struja: razlike u proizvodnji i uporabi
Dok je izmjeničnu struju puno lakše proizvesti pomoću generatora koji koristi kinetičku energiju, baterije mogu stvarati samo istosmjernu struju. Stoga potonji dominira u krugovima napajanja niskonaponskih uređaja i elektronike. Baterije se mogu puniti samo istosmjernom strujom, tako da se izmjenična mrežna struja ispravlja kada je baterija glavni dio sustava.
Uobičajen primjer bio bi bilo koji vozilo- motocikl, automobil i kamion. Generator instaliran na njima stvara izmjeničnu struju, koja se pomoću ispravljača trenutno pretvara u istosmjernu, budući da je u sustavu napajanja baterija, a većina elektronike zahtijeva stalni pritisak. Solarne ćelije i gorivne ćelije također proizvode samo istosmjernu struju, koja se zatim po potrebi može pretvoriti u izmjeničnu struju pomoću uređaja koji se naziva inverter.
Smjer kretanja
Ovo je još jedan primjer razlike između DC i AC. Kao što ime sugerira, potonji je tok elektrona koji stalno mijenja svoj smjer. Od kraja 19. stoljeća gotovo sva kućanska i industrijska električna oprema diljem svijeta koristila je sinusoidnu izmjeničnu struju, budući da ju je lakše nabaviti i mnogo jeftinije distribuirati, osim u vrlo malom broju slučajeva prijenosa na velike udaljenosti, kada gubici snage prisiljavaju korištenje najnovijih visokonaponskih istosmjernih sustava.
AC ima još jednu stvar velika prednost: Omogućuje vraćanje energije s mjesta potrošnje natrag u mrežu. Ovo je vrlo korisno u zgradama i strukturama koje proizvode više energije nego što troše, što je sasvim moguće korištenjem alternativnih izvora kao što su solarni paneli i Činjenica da izmjenična struja omogućuje dvosmjerni protok energije glavni je razlog popularnosti i dostupnosti alternativnih izvora energije.
Frekvencija
Kada je riječ o tehničkoj razini, nažalost, postaje teško objasniti kako izmjenična struja radi, budući da joj model vodenog kruga ne odgovara sasvim. Međutim, moguće je vizualizirati sustav u kojem voda brzo mijenja smjer toka, iako nije jasno kako bi to učinilo bilo što korisno. Izmjenična struja i napon stalno mijenjaju svoj smjer. Brzina promjene ovisi o frekvenciji (mjereno u hercima) i za kućanstvo električne mreže obično 50 Hz. To znači da napon i struja mijenjaju smjer 50 puta u sekundi. Izračun aktivne komponente u sinusoidnim sustavima prilično je jednostavan. Dovoljno je njihovu vršnu vrijednost podijeliti s √2.
Kada izmjenična struja mijenja smjer 50 puta u sekundi, to znači da se žarulje sa žarnom niti pale i gase 50 puta u sekundi. Ljudsko oko to ne može primijetiti, a mozak jednostavno vjeruje da je rasvjeta upaljena cijelo vrijeme. Ovo je još jedna razlika između AC i DC.
Vektorska matematika
Struja i napon ne samo da se stalno mijenjaju, već im se faze ne podudaraju (nisu sinkronizirane). Velika većina AC opterećenja uzrokuje fazne razlike. To znači da čak i za većinu jednostavni proračuni morate koristiti vektorsku matematiku. Kada radite s vektorima, ne možete jednostavno zbrajati, oduzimati ili raditi bilo koje druge skalarne matematičke operacije. Kod konstantne struje, ako jedan kabel nosi 5A do određene točke, a drugi nosi 2A, tada je rezultat 7A. U slučaju varijable to nije slučaj, jer će rezultat ovisiti o smjeru vektora.
Faktor snage
Aktivna snaga Opterećenja napajana izmjeničnom strujom mogu se izračunati pomoću jednostavne formule P = U × I × cos (φ), gdje je φ kut između napona i struje, cos (φ) se također naziva faktor snage. Evo kako se istosmjerna i izmjenična struja razlikuju: za prvu je cos (φ) uvijek jednak 1. Aktivnu snagu trebaju (i plaćaju) kućanski i industrijski potrošači, ali ona nije jednaka kompleksnoj snazi koja prolazi kroz vodiča (kabela) na opterećenje, što se može izračunati pomoću formule S = U × I i mjeriti u volt-amperima (VA).
Razlika između istosmjerne i izmjenične struje u izračunima je očita - postaju složeniji. Čak i najjednostavniji izračuni zahtijevaju barem, osrednje poznavanje vektorske matematike.
Zavarivači
Razlika između istosmjerne i izmjenične struje pojavljuje se i kod zavarivanja. Polaritet luka ima veliki utjecaj na njegovu kvalitetu. Zavarivanje pozitivnom elektrodom prodire dublje od zavarivanja negativnom elektrodom, ali potonje ubrzava taloženje metala. Kod istosmjerne struje polaritet je uvijek konstantan. S varijablom se mijenja 100 puta u sekundi (pri 50 Hz). Konstantno zavarivanje je poželjno, jer se proizvodi glatko. Razlika u zavarivanju s izmjeničnim i DC je da je u prvom slučaju kretanje elektrona prekinuto na djelić sekunde, što dovodi do pulsiranja, nestabilnosti i gubitka luka. Ova vrsta zavarivanja se rijetko koristi, na primjer, za uklanjanje lutanja luka u slučaju elektroda velikog promjera.
>>Informatika: Informatika 9.r. Dodatak 1. poglavlju
Dodatak 1. poglavlju
1.1. Prijenos informacija putem tehničkih kanala komunikacije
Glavne teme paragrafa:
♦ Shema K. Shannona;
♦ kodiranje i dekodiranje informacija;
♦ buka i zaštita od buke. Teorija kodiranja K. Shannona.
Shema K. Shannona
Američki znanstvenik, jedan od utemeljitelja teorije informacija, Claude Shannon, predložio je dijagram procesa prijenos informacija putem tehničkih komunikacijskih kanala, prikazanih na sl. 1.3.
Djelovanje takve sheme može se objasniti korištenjem poznatog procesa telefonskog razgovora. Izvor informacija je čovjek koji govori. Uređaj za kodiranje je mikrofon telefonske slušalice, uz pomoć kojeg se zvučni valovi (govor) pretvaraju u električne signale. Komunikacijski kanal je telefonska mreža(žice, sklopke telefonskih čvorova kroz koje prolazi signal). Uređaj za dekodiranje je slušalica (slušalica) osobe koja sluša - primatelja informacija. Ovdje se dolazni električni signal pretvara u zvuk.
Komunikacija u kojoj se prijenos odvija u obliku kontinuiranog električni signal, naziva se analogna komunikacija.
Kodiranje i dekodiranje informacija
Kodiranje se odnosi na bilo koju transformaciju informacija koje dolaze iz izvora u oblik pogodan za prijenos preko komunikacijskog kanala.
U osvit radijske ere korišten je Morseov kod. Tekst je pretvoren u niz točaka i crtica (kratko i dugi signali) i emitiran je. Osoba koja je primila takav prijenos na uho morala je moći dekodirati kod natrag u tekst. Još ranije se Morseova azbuka koristila u telegrafskim komunikacijama. Prijenos informacija pomoću Morseove abecede primjer je diskretne komunikacije.
Trenutno se digitalne komunikacije široko koriste kada se prenose informacija kodiran u binarni oblik (0 i 1 su binarne znamenke) i zatim dekodiran u tekst, sliku, zvuk. Digitalna komunikacija očito je također diskretna.
Buka i zaštita od buke. Teorija kodiranja K. Shannona
Pojam "buka" odnosi se na razne vrste interference distorting odaslani signal i dovodi do gubitka informacija. Do takvih smetnji prvenstveno dolazi iz tehničkih razloga: loša kvaliteta komunikacijske linije, međusobna nesigurnost različitih tokova informacija koji se prenose istim kanalima. Često u telefonskom razgovoru čujemo buku, pucketanje koje otežava razumijevanje sugovornika ili se naš razgovor nadređuje razgovoru drugih ljudi. U takvim slučajevima potrebna je zaštita od buke.
Prije svega primjenjuju se tehničke metode zaštita komunikacijskih kanala od buke. Takve metode mogu biti vrlo različite, ponekad jednostavne, ponekad vrlo složene. Na primjer, korištenje oklopljenog kabela umjesto gole žice; korištenje raznih vrsta filtara koji odvajaju korisni signal od šuma itd.
Claude Shannon razvio je posebnu teoriju kodiranja koja pruža metode za rješavanje problema šuma. Jedna od važnih ideja ove teorije je da kod koji se prenosi preko komunikacijske linije mora biti suvišan. Zbog toga se gubitak dijela informacija tijekom prijenosa može nadoknaditi. Na primjer, ako slabo čujete dok razgovarate telefonom, tada ponavljanjem svake riječi dvaput imate veće šanse da će vas sugovornik ispravno razumjeti.
Međutim, redundancija ne smije biti prevelika. To će dovesti do kašnjenja i većih troškova komunikacije. Teorija kodiranja K. Shannona omogućuje nam da dobijemo kod koji će biti optimalan. Istodobno, redundantnost prenesene informacije bit će minimalna moguća, a pouzdanost primljenih informacija maksimalna.
U moderni sustavi digitalne komunikacije Sljedeća tehnika se često koristi za borbu protiv gubitka informacija tijekom prijenosa. Cijela poruka je podijeljena na dijelove - pakete. Za svaki paket izračunava se kontrola iznos(iznos binarne znamenke), koji se prenosi zajedno s ovim paketom. Na mjestu primanja, kontrolni zbroj se ponovno izračunava primljeni paket, a ako se ne poklapa s originalom, onda prijenos ovog paketa ponavlja se. To se događa do početnog i završnog kontrolni zbrojevi neće odgovarati.
Ukratko o glavnom
Bilo koje tehnički sustav prijenos informacija sastoji se od izvora, prijamnika, uređaja za kodiranje i dekodiranje i komunikacijskog kanala.
Kodiranje se odnosi na transformaciju informacija koje dolaze iz izvora u oblik prikladan za prijenos preko komunikacijskog kanala. Dekodiranje je inverzna transformacija.
Šum je smetnja koja dovodi do gubitka informacija.
U teoriji kodiranja razvijene su metode za predstavljanje prenesene informacije kako bi se smanjili njezini gubici pod utjecajem šuma.
Pitanja i zadaci
1. Navedite glavne elemente sheme prijenosa informacija koju je predložio K. Shannon.
2. Što je kodiranje i dekodiranje pri prijenosu informacija?
3. Što je buka? Koje su njegove posljedice u prijenosu informacija?
4. Koje metode postoje za borbu protiv buke?
1.2. Arhiviranje i raspakiranje datoteka
Glavne teme paragrafa:
♦ problem kompresije podataka;
♦ algoritam kompresije korištenjem koda promjenjive duljine;
♦ algoritam kompresije korištenjem faktora ponavljanja;
♦ programi za arhiviranje.
Problem kompresije podataka
To već znate sa globalna mreža Korisnik interneta dobiva pristup ogromnim izvori informacija. Na internetu možete pronaći rijetku knjigu, esej o gotovo bilo kojoj temi, fotografije i glazbu, računalna igra i mnogo više. Prijenos ovih podataka preko mreže može izazvati probleme zbog njihove velike količine. Širina pojasa komunikacijski kanali su još uvijek prilično ograničeni. Stoga vrijeme prijenosa može biti predugo, a to je povezano s dodatnim financijski rashodi. Osim toga, za datoteke velika veličina možda neće biti dovoljno slobodan prostor na disku.
Rješenje problema je kompresija podataka, koja smanjuje količinu podataka, a istovremeno čuva sadržaj kodiran u njima. Programi koji izvode takvo sažimanje nazivaju se arhivari. Sredinom osamdesetih godina 20. stoljeća pojavili su se prvi arhivari. Glavni cilj njihova je upotreba bila ušteda prostora na diskovima, čiji je volumen informacija u to vrijeme bio znatno manji od volumena modernih diskova.
Sažimanje podataka (arhiviranje datoteka) događa se pomoću posebnih algoritama. Ovi algoritmi najčešće koriste dvije bitno različite ideje.
Algoritam kompresije koji koristi kod promjenjive duljine
Prva ideja: korištenje koda promjenjive duljine. Podaci se komprimiraju na poseban način podijeljen na dijelove (lance simbola, "riječi"). Imajte na umu da "riječ" također može biti zasebni karakter(ASCII kod). Za svaku "riječ" nalazi se učestalost pojavljivanja: omjer broja ponavljanja dane "riječi" prema ukupni broj"riječi" u nizu podataka. Ideja algoritma za kompresiju informacija je kodiranje "riječi" koje se najčešće pojavljuju kodovima kraćih duljina od "riječi" koje se rijetko pojavljuju. Ovo može značajno smanjiti veličinu datoteke.
Ovaj pristup poznat je već duže vrijeme. Koristi se u Morseovoj abecedi, gdje su znakovi kodirani u različitim nizovima točaka i crtica, pri čemu znakovi koji se češće pojavljuju imaju kraće kodove. Na primjer, često korišteno slovo "A" kodirano je na sljedeći način: -. A rijetko slovo "F" kodirano je: -. Za razliku od kodova iste duljine, u ovom slučaju postoji problem međusobnog odvajanja slovnih kodova. U Morseovoj abecedi, ovaj problem je riješen uz pomoć "pauze" (razmak), što je, zapravo, treći znak Morseove abecede, odnosno Morseova abeceda nije dvo-, već troznakovna.
Informacije u memoriji računala pohranjuju se pomoću abecede od dva znaka. Ne postoji poseban znak za razdvajanje. A ipak smo uspjeli smisliti način komprimiranja podataka s promjenjivom duljinom koda "riječi" koji ne zahtijeva znak za razdvajanje. Taj se algoritam naziva D. Huffmanov algoritam (prvi put objavljen 1952.). svi univerzalni arhivari rade koristeći algoritme slične Huffmanovu algoritmu.
Algoritam kompresije koji koristi faktor ponavljanja
Druga ideja: koristite faktor ponavljanja. Značenje algoritma temeljenog na ovoj ideji je sljedeće: ako se u komprimiranom nizu podataka naiđe na lanac ponavljajućih grupa znakova, tada se on zamjenjuje parom: broj (koeficijent) ponavljanja - grupa znakova. U ovom slučaju, za duge lance koji se ponavljaju, dobitak memorije tijekom kompresije može biti vrlo velik. Ova metoda najučinkovitiji pri pakiranju grafičkih informacija.
Arhivski programi
Programi za arhiviranje stvaraju arhivske datoteke (arhive). Arhiva je datoteka u kojoj je jedna ili više datoteka pohranjena u komprimiranom obliku. Da biste koristili arhivirane datoteke, morate ih ukloniti iz arhive - raspakirajte ih. svi programa-arhivatori obično pružaju sljedeće značajke:
Dodavanje datoteka u arhivu;
izvlačenje datoteka iz arhive;
brisanje datoteka iz arhive;
pregled sadržaja arhive.
Trenutno najpopularniji Programi za arhiviranje WinRar i WinZip. WinRar ima naprednije značajke u usporedbi s WinZipom. Konkretno, omogućuje stvaranje višetomni arhiv(ovo je zgodno ako arhivu treba kopirati na disketu i njezina veličina prelazi 1,44 MB), kao i mogućnost stvaranja samoraspakirajuće arhive (u ovom slučaju nije potreban sam arhivar za izdvajanje podataka iz arhiva).
Navedimo primjer prednosti korištenja arhivara pri prijenosu podataka preko mreže. Veličina tekstualni dokument, koji sadrži odlomak koji upravo čitate - 31 KB. Ako je ovaj dokument arhiviran sa koristeći WinRar, zatim veličina arhivska datotekaće biti samo 6 KB. Kako kažu, prednosti su očite.
Korištenje programa za arhiviranje vrlo je jednostavno. Da biste stvorili arhivu, prvo morate odabrati datoteke koje želite uključiti u nju, a zatim instalirati traženi parametri(metoda arhiviranja, format arhive, veličina volumena ako je arhiva višetomna), i na kraju izdajte naredbu CREATE ARCHIVE. Obrnuta radnja događa se na sličan način - izvlačenje datoteka iz arhive (raspakiranje arhive). Najprije je potrebno odabrati datoteke koje želite izvući iz arhive, zatim odrediti gdje te datoteke treba smjestiti i na kraju izdati naredbu EXTRACT FILES FROM ARCHIVE. Više o radu programa za arhiviranje naučit ćete na praktičnoj nastavi.
Ukratko o glavnom
Informacije se komprimiraju pomoću posebnih programa za arhiviranje.
Dvije najčešće metode koje se koriste u algoritmima kompresije su korištenje koda promjenjive duljine i korištenje faktora ponavljanja grupe znakova.
Pitanja i zadaci
1. Koja je razlika između kodova konstantne i promjenjive duljine?
2. Koje mogućnosti imaju programi za arhiviranje?
3. Koji je razlog široke uporabe programa za arhiviranje?
4. Poznajete li druge programe za arhiviranje osim onih navedenih u ovom paragrafu?
I. Semakin, L. Zalogova, S. Rusakov, L. Šestakova, Informatika, 9. razred
Dostavili čitatelji s internetskih stranica
Otvoreni sat informatike, plan škole, sažeci iz informatike, sve što učenik može ispuniti domaća zadaća, download informatika 9. razred
Sadržaj lekcije bilješke lekcije prateći okvir lekcija prezentacija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Praksa zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, treninzi, slučajevi, potrage domaća zadaća pitanja za raspravu retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video isječci i multimedija fotografije, slike, grafike, tablice, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, križaljke, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za znatiželjne jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i nastaveispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje ulomka u udžbeniku, elementi inovacije u nastavi, zamjena zastarjelih znanja novima Samo za učitelje savršene lekcije kalendarski plan za godinu smjernice programi rasprava Integrirane lekcijeAko imate ispravke ili prijedloge za ovu lekciju,
