Обработка

данных

Сбор данных

Хранение данных

Компьютеры

Информация

Восприятие информации

Пользователи

информации

Изменение окружающей среды

Применение знаний

Машины и производственные

технологии

Вещество, энергия

Знания

Рис. 1.1. Круговорот информации в природе

В тех случаях, когда некоторое качество, характеризующее объект меняется с течением времени, используется термин «процесс». На схеме отражены основные изменения, происходящие с информацией, следовательно, эти изменения можно назвать информационными процессами. Какие же изменения могут происходить с нематериальной информацией? Очевидно, меняться может либо её содержание, либо материальная оболочка, посредством которой информация представлена. Поэтому различают два типа информационных процессов:

- изменение сообщений и данных с сохранением содержащейся в них информации;

- изменение сообщений и данных с преобразованием содержащейся в них информации.

К процессам первого типа относится передача информации в пространстве или времени (хранение информации). К процессам второго типа относятся создание информации, уничтожение информации и обработка с появлением новой информации или знания.

На схеме выделена область, определяющая место информатики в этом круговороте и составляющая ее предмет – процессы сбора, хранения и обработки данных. Часто вместе с перечисленными процессами рассматривают процесс передачи данных. Рассмотрим эти процессы подробнее.

1.2. Информационные процессы: подробности

1.2.1. Процесс сбора данных

Как было сказано в п. 1.1, каждое изменение свойств любого объекта имеет какую-нибудь особенность, в результате которой вырабатывается определенный сигнал. Съём и регистрация этих сигналов представляет собой процесс сбора данных. Он производится либо с помощью датчиков, встроенных в исследуемый объект, либо путем считывания данных с документов.

В общем случае сигналы, поступающие от объекта можно разделить на статические и динамические. Статические сигналы отражают устойчивое состояние объекта, не меняющееся во времени и обычно фиксируются в форме документов. Динамические сигналы меняются во времени и обычно представляются в форме электрических сигналов на выходе датчиков и контрольно-измерительных приборов.

По характеру изменения сигналы делятся на непрерывные и дискретные.

Рис. 1.2. Квантование непрерывного сигнала по времени

Непрерывные математически отображаются непрерывными функциями времени. Физически они представляют собой непрерывные значения тока или напряжения (см. рис. 1.2 – красная линия). Дискретные сигналы определяются конечным множеством значений тока или напряжения. Каждое из возможных значений дискретного сигнала можно обозначить каким-нибудь кодом и в таком виде хранить и использовать его в компьютере.

Схема процесса сбора данных при использовании датчика представлена на рис. 1.3. С объекта датчиком снимается непрерывный сигнал, который в преобразователе превращается в дискретный, а в шифраторе дискретный сигнал кодируется, например, в виде двоичного кода – последовательности из 0 и 1. Физически код представляет собой последовательность электрических импульсов, передаваемых по проводам. Наличие тока означает 1, отсутствие – 0. Полученные наборы данных собираются в накопителе – временное хранилище данных, из которого они выводятся по мере необходимости.

Существует несколько способов превращения непрерывного сигнала в дискретный, наиболее распространенные – квантование по уровню или по времени. В обоих случаях график исходного сигнала в виде плавной непрерывной кривой заменяется ступенчатой линией.

Аналого-цифровой преобразователь

Датчик

Преобразователь

Накопитель

Шифратор

Рис. 1.3. Общая схема процесса сбора данных

В первом способе весь диапазон значений непрерывного сигнала разбивается на несколько участков. Если величина сигнала попадает в какой-то i-й участок, то значение квантованного сигнала принимается равным граничному или среднему значению этого участка.

При втором способе на части разбивается временной интервал изменения сигнала. Значением квантованного сигнала на каждом j-м участке считается величина непрерывного сигнала в начале этого участка или в его середине (см. рис. 1.2.).

При съёме данных с документа преобразователь уже не нужен, т.к. исходный сигнал является дискретным, а роль накопителя выполняет непосредственно компьютер, в котором данные будут храниться. Схема процесса – на рис. 1.4.