125 Кібербезпека / Магістр (вступні питання)

Найбільш важливими властивостями інформації є: об'єктивність та суб'єктивність; повнота; достовірність; адекватність; доступність; актуальність;

точність; цінність.

Комп‘ютер оброблює інформацію лише в чисельному вигляді. Вся відео, символьна, звукова, графічна інформація перетворюється у числа.

Інформація подається в двійковій системі числення інформації.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою певних методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій. Основними операціями є:

збір даних - накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;

формалізація даних - приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;

фільтрація даних - усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;

сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

архівація даних - збереження даних у зручній та доступній формі;

захист даних - комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат,

відтворення та модифікації даних;

транспортування даних - прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;

перетворення даних - перетворення даних з однієї форми в іншу,

або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

Основні види інформації розрізняють за формами її представлення,

кодування та збереження. Це: графічна, звукова, текстова, числова,

відеоінформація.

Інформаційна система - взаємозв'язана сукупність засобів, методів і персоналу, використовувана для зберігання, оброблення та видачі інформації з метою вирішення конкретного завдання.

Сучасне розуміння інформаційної системи передбачає використання комп'ютера як основного технічного засобу обробки інформації. Комп'ютери,

оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічної базою та інструментом інформаційної системи.

У роботі інформаційної системи можна виділити такі етапи:

Зародження даних - формування первинних повідомлень, що фіксують результати певних операцій, властивості об'єктів і суб'єктів управління, параметри процесів, зміст нормативних та юридичних актів тощо.

Накопичення і систематизація даних - організація такого їх розміщення, яке б забезпечувало б швидкий пошук і відбір потрібних відомостей, методичне оновлення даних, захист їх від спотворень, втрати,

деформування цілісності та ін.

Обробка даних - процеси, внаслідок яких на підставі раніше накопичених даних формуються нові види даних: узагальнюючі, аналітичні,

рекомендаційні, прогнозні. Похідні дані також можуть зазнавати подальшого оброблення, даючи відомості глибшої узагальненості і т.д.

Відображення даних - подання їх у формі, придатній для сприйняття людиною. Передусім - це виведення на друк, тобто виготовлення документів на так званих твердих (паперових) носіях. Широко використовують побудову графічних ілюстративних матеріалів (графіків, діаграм) і формування звукових сигналів.

Сигна́л — зміна фізичної величини (наприклад, температури, тиску повітря, світлового потоку, сили струму тощо), що використовується для пересилання даних. Саме завдяки цій зміні сигнал може нести в собі якусь інформацію. Інше визначення: сигнал — фізичний процес, властивості якого визначаються взаємодією між матеріальним об'єктом та засобом його дослідження.

Термін широко використовується у галузях науки й техніки,

пов'язаних з обробкою й передачею інформації, в кібернетиці, електроніці,

радіотехніці, техніці зв'язку й ін.

Більшість сигналів мають аналогову природу, тобто змінюються неперервно в часі і можуть набувати будь-яких значень на певному інтервалі.

Аналогові сигнали описуються деякою математичною функцією часу.

Аналогові та дискретні сигнали. Дискретизація інформації.

Безперервне (аналогове) повідомлення (сигнал) представлєяться деякою фізичною величиною (електричною напругою, струмом, світлом,

звуком і т.і.), зміна якої в часі відображає відповідні зміни протікання в часі розглянутого процесу. Фізична величина, що передає безперервне повідомлення, може приймати будь-які значення в деякому інтервалі зміни в довільні моменти часу.

Для дискретних повідомлень (сигналів) характерна наявність фіксованого набору елементів, з яких у деякі моменти формуються різні послідовності.

Елементи, з яких складається дискретне повідомлення, називають буквами або символами. Набір всіх можливих букв (символів), з яких може складатись дискретне повідомлення, утворює алфавіт. Кінцева послідовність букв даного алфавіту називається словом.

Формування дискретного повідомлення здіснюється шляхом вибору певного слова в деякому фіксованому алфавіті із сукупності всіх можливих слів у цьому алфавіті.

Дискретні сигнали простіше зберігати й обробляти, вони в меншій мірі підвладні спотворенням під впливом перешкод. Це одна з причин того, що переважна більшість сучасних обчислювальних машин є цифровими або так званими машинами дискретної дії. Однак наш світ не дискретний, і більшість інформації, з якою ми маємо справу у повсякденному житті, передається за допомогою аналогових сигналів.

Для використання засобів обчислювальної техніки для зберігання,

передачі та обробки інформації у дискретній формі, слід виконати перехід від

безперервного (аналогового) подання сигналу до дискретного (цифрового).

Такий перехід називається дискретизацією інформації і виконується шляхом дискретизації за часом і квантування за рівнем.

Найпростіші еквівалентні перетворення Серед різних перетворень інформації виділяють еквівалентні

перетворення. Перетворення називають еквівалентним, якщо кінцева інформація повністю та однозначно визначає початкову.

Приклад 1

Нехай X {A,a,B,b,...,Z,z} - множина всіх букв англійського алфавіту,

а Y {1,2,3,...,52} - множина номерів цих букв. Нехай перетворення з F в G

зводиться до заміни кожної букви з з F її номером в G . Очевидно, таке перетворення буде еквівалентним

Будь-яке перетворення інформації характеризується поняттям складності. За критерієм складності, виділяють один із класів, що одержав назву найпростіших. Найпростішими називають перетворення, що полягають у заміні кожної букви повідомлення, представленого у початковому алфавіті X

певною комбінацією букв кінцевого алфавіту Y .

Приклад 2

Нехай X {0,1,2,3} , а Y {a,b} . Нехай перетворення з F в G зводиться до заміни букв 0, 1, 2, 3 з X комбінацією з букв a і b . Замінити можна, наприклад, так: 0 aa,1 ab,2 ba,3 bb.

25. Інформаційні основи комп’ютерних систем: поняття й властивості інформації, аналогові й дискретні сигнали, дискретизація

інформації, найпростіші еквівалентні перетворення

За способом відображення, прийнятним для людини, інформація поділяється на такі основні види: звукова, текстова, числова, графічна, комбінована інформація.

Відповідно Закону України "Про інформацію" № 1642-ІІІ (1642-14) від 06.04.2000 р. інформацію розмежовують на:

-статистичну - це офіційна документована державна інформація, що дає кількісну характеристику подій і явищ, які відбуваються в економічній, соціальній, культурній та інших галузях життя України;

-масову - привселюдно поширювана друкована й аудіовізуальна інформація

-державних органів і органів місцевого та регіонального самоврядування - офіційна документована інформація, яка створюється у процесі поточної діяльності законодавчої, виконавчої і судової влади, органів самоврядування

-інформацію про особу - це сукупність документованих або привселюдно повідомлених відомостей про особу;

-довідково-енциклопедичного характеру - систематизовані, документовані або привселюдно оголошені зведення про суспільне, державне життя і навколишнє природне середовище;

-соціологічну - документовані або привселюдно повідомлені відомості про ставлення окремих громадян і соціальних груп до суспільних подій і явищ, процесів, фактів;

-науково-технічну - документовані чи привселюдно оголошені зведення про вітчизняні та закордонні досягнення науки, техніки, виробництва, отримані

в ході науково-дослідної, дослідно-конструкторської, проектно-технологічної,

виробничої та суспільної діяльності.

Інформація як відображення реального (матеріального) світу повинна мати такі властивості: об'єктивність, достовірність, повнота, актуальність,

корисність, комулятивність, однозначність, зрозумілість, надлишковість.

До основних рис інформації належить віднести такі характерні риси:

-інформація - це нематеріальна субстанція, але вона передається за допомогою матеріальних носіїв;

-інформація залежить не тільки від знаків та символів, а й від їх взаємного розташування;

-при передаванні інформації з однієї точки простору в іншу вона не зникає в початковій точці;

-інформація повинна відповідати вимозі розпізнання.

Аналоговий сигнал
Аналоговий сигнал		— сигнал (напруга, струм тощо), неперервний						на
́	́
всьому	проміжку	часу.	Аналоговий			сигнал	є	або
вираженим синусоїдальним коливанням,				або,	у	загальному	випадку,
розкладеним	у ряд (Фур'є) накладанням синусоїдальних						коливань

певної амплітуди і частоти. Протилежністю аналоговим сигналам є дискретний сигнал, який має обмежені часові рамки (дискрета, імпульс). Аналоговий сигнал є традиційним для використання у радіо-телекомунікаційних

системах, системах	автоматичного	керування тощо.	При передачі
інформації аналоговим	сигналом, його	видозміна можлива шляхом
зміни частоти чи амплітуди коливань.

Перевагою аналогового сигналу над дискретним є відсутність невизначеності між відліками, яку має дискретний сигнал.

Аналоговий сигнал використовує певні властивості середовища для передачі інформації. Наприклад, анаероїдний барометрвикористовує поворотну позицію як сигнал для передачі інформації про тиск. В електричних сигналах

для	передачі	інформації,	може	змінюватися напруга, струм,
або частота сигналу.
	Будь-яка інформація може передаватися в формі аналогового сигналу;

часто такий сигнал це виміряна реакція на зміну фізичного явища, такого

як звук, світло, температура,	позиція,	або тиск.	Фізична	величина
перетворюється на аналоговий сигнал		за допомогою перетворювача.

Наприклад, при записуванні звуку, коливання тиску повітря, що діє на діафрагму мікрофона яка приводить до відповідних коливань струму, що створюється котушкою електромагнітного мікрофону, або напруги, яку створює конденсаторний мікрофон.

Теоретично аналоговий сигнал має нескінченну роздільну здатність. На практиці аналоговий сигнал піддається електронному шумуі спотворенню, що спричинені каналами передачі і операцій з обробки сигналів, що можуть значно погіршити співвідношення сигнал-шум (SNR). Перетворення аналогового сигналу в цифрову форму породжує постійний шум низького рівня, який називають шумом квантування, але якщо сигнал уже перетворено в цифрову форму в основному він може передаватися або оброблятися без появи додаткового шуму або спотворення. В аналогових системах, важко встановити коли така деградація відбулася. Однак, в цифрових системах, деградацію можна не лише виявити але і виправити.

Дискретний сигнал Цифрови́й сигна́л — дискретний сигнал з певним значенням

інформативного параметра, яке визначається у цифровій формі. Цифрові сигнали є цифровим зображенням дискретного сигналу, який часто видобувається шляхом квантування аналогового сигналу.

В комп'ютерах та інших цифрових системах, цифровий сигнал є хвилею,

що переключається між двома рівнями напруги (0 та 1). У більшості комп'ютерних програм цифровий сигнал зображається у вигляді двійкових чисел і тому точність квантизації вимірюється у бітах. Так, наприклад, 4-бітова

система забезпечить підтримку 24 = 16 дискретних значень, 7-бітова — 27 = 128, 16-бітова — 216 = 65536 дискретних значень і т. д.

Цифрові технології отримали широке розповсюдження у 1990-ті роки і включають у себе різноманітні медіа пристрої. Сучасні телекомунікації та побутова електроніка працює майже виключно на цифрових технологіях.

Перевагами цифрового сигналу над аналоговими є :

більша захищеність від дії шумів, наводок і перешкод;

невеликі відхилення від дозволених значень ніяк не викривляє цифровий сигнал, так як завжди існують зони допустимих відхилень;

дозволяє складнішу і багатоступеневу обробку

більш довге зберігання без втрат

якісніша передача

цифрові пристрої легше проектувати, відлагоджувати. Їхня поведінка більш точно прогнозується та розраховується.

Цифровий сигнал[1] передає інформацію кількома (переважно двома)

своїми рівнями і зміною цих рівнів, а аналоговий більш ємний, оскільки несе інформацію кожним поточним своїм значенням. Крім того, цифровий сигнал потребує перебування в певному рівні деякий період часу, інакше його неможливо буде розпізнати. Тому цифрові пристрої працюють повільніше за аналогові і швидкість передачі та обробки інформації аналоговими пристроями завжди може бути більша.

Дискретизація Дискретиза́ція — перетворення функцій неперервних змінних у

функції дискретних змінних, за якими початкові неперервні функції можуть бути відновлені із заданою точністю. Роль відліків виконують квантовані значення функцій. Під квантуванням розуміють перетворення неперервної за значеннями величини у величину з дискретною шкалою значень з скінченної множини дозволених, які називають рівнями квантування. Якщо рівні квантування нумеровані, то результатом перетворення є число, яке може бути виражене в будь-якій системі числення.

Для виробничих задач обробки даних зазвичай потрібно значно менше інформації, ніж її надходить від вимірювальних датчиків у вигляді безперервного аналогового сигналу. При статистичних флюктуаціях вимірюваних величин і кінцевої похибки засобів вимірювань інформація про величину сигналу завжди обмежена. Раціональне виконання дискретизації і квантування початкових даних дає можливість знизити витрати на зберігання і обробку інформації. Використання дискретних сигналів дозволяє застосовувати методи кодування інформації з можливістю подальшого виявлення і виправлення помилок при зверненні до збереженої інформації. Цифрова форма сигналів полегшує також уніфікацію операцій перетворення інформації на всіх етапах звернення до неї.

Найпростіші еквівалентні перетворення Еквівале́нтність — достатність різних результатів оцінки відповідності

для забезпечення одного і того ж рівня підтвердження відповідності стосовно одних і тих же встановлених вимог.

26. Загальна характеристика спеціалізованих комп’ютерних систем

Спеціалізована комп‘ютерна система – це система, у якої особливості архітектури, набір структурних блоків, система команд чи конструктивнотехнологічне виконання дозволяють суттєво підняти ефективність рішення достатньо вузького кола спеціалізованих задач в порівнянні з іншим застосуванням. Прикладом сучасних спеціалізованих комп‘ютерних систем є:

-Спеціалізовані обчислювальні системи (співпроцесори, спеціалізовані процесори, реконфігуровані системи);

-Автомобільні системи (ABS, круїз-контроль, паркування, навігації);

-Цифрові фото та відео камери;

-Системи зв‘язку (мобільні телефони, факси, GPS);

-Компоненти універсальних та спеціалізованих комп‘ютерів

(відеокарти, модеми, мережеве обладнання);

-Системи медичної та технічної діагностики;

-Іграшки.

-і.т.д

Класифікація СКС. За конструктивно-технологічним виконанням – однокристальні та побудовані з використанням декількох дискретних інтегральних компонентів. Можливості програмування – програмовані та непрограмовані Архітектурні особливості - орієнтованими на обробку потоків даних чи потоків курування. Серед характеристик СКС можна виділити наступні:

-Висока продуктивність;

-Інтелектуальність;

-Висока складність;

-Робота в реальному масштабі часу;

-Ефективне використання ресурсів.