Презентация на тему: 

Проблемы информационной безопасности

Моделирование корреляционных зависимостей

Корреляция или корреляционная зависимость — это статистическая взаимосвязь двух или более случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми).

Корреляционный анализ – это проверка гипотез о связях между переменными с использованием коэффициентов корреляции. Коэффициент корреляции – двумерная описательная статистика, количественная мера взаимосвязи (совместной изменчивости) двух переменных.

Изучение и прогнозирование развития популярности социальной сети "Facebook"

Изучение и прогнозирование развития популярности социальной сети "Facebook"

Вывод: Исходя из статистических данных можно сделать вывод, что оптимальным для нас трендом является полиномиальный.

Сделав прогноз, мы увидим, что  количество пользователей в 2016 году будет 1650 млн человек, а в 2017 году будет составлять примерно 1850 млн человек. 

Логические основы компьютера

Базовые логические элементы - дискретное устройство, которое преобразует последовательность двоичных сигналов и выдает значение одной из функций алгебры логики (логической операции), называется логическим элементом.

Дешифратор 

— комбинационная схема, преобразующая n-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код в -ичный одноединичный код, где  — основание системы счисления. Логический сигнал активен на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k-ичному коду.
Дешифраторы являются устройствами, выполняющими двоичные, троичные или k-ичные логические функции (операции). Устройство, преобразующее входной двоичный код в сигнал на одном из выходов, называется дешифратором. 

Схема:

Назначение дешифратора:

Дешифраторы в компьютере используют, когда нужно обращаться к различным цифровым устройствам, и при этом номер устройства – его адрес – представлен двоичным кодом. Главное назначение дешифратора – выбор одного из устройств, номер которого приходит на вход дешифратора. В качестве таких выбираемых устройств часто выступают различные цифровые микросхемы, имеющие вход выбора кристалла

CS). При этом сигналы с выходов дешифратора поступают на входы CS выбираемых микросхем. Именно по этому активным сигналом на выходе дешифратора является сигнал логического нуля. Для лучшего понимания логики работы дешифратора изучите его таблицу истинности на рисунке 25. В этой таблице появилось новое обозначение. Знак «X» в таблице истинности означает, что на этом входе может присутствовать любое значение (0 или 1). При этом сигнал ни на одном из выходов не изменится.

Сумматор

- устройство, преобразующее информационные сигналы (аналоговые или цифровые) в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов. Электронная логическая схема, которая выполняет суммирование двоичных кодов, называется сумматором

Схема:

Назначение сумматора:

Осуществляет арифметическое суммирование  n-разрядных двоичных чисел А и В. Правила сложения двух одноразрядных двоичных чисел. Сумматор, предназначенный для сложения многоразрядных двоичных чисел, представляет собой комбинацию одноразрядных сумматоров, с рассмотрения которых мы и начнём. 

Триггер

- логический элемент, способный хранить один разряд двоичного числа, называется триггером. 

Для запоминания 1 байта информации необходимо 8 триггеров, для 1 Кбайта – 8 * 1024 = 8192 триггера. Оперативная память современных ЭВМ содержит миллионы триггеров.

RS-триггер устроен следующим образом: он имеет два входа R (reset) и S (set) и два выхода Q и . Если на выходе Q имеет высокое напряжение, то считается, что RS-триггер хранит единицу, если низкое, то он хранит ноль. Для выхода Q все происходит наоборот.
Если на вход R подается единица, то триггер устанавливается в состояние «0».
Если на вход S подается единица, то триггер устанавливается в состояние «1».
Если R = S = 0, то триггер сохраняет предыдущее состояние.
Состояние R = S = 1 недопустимо.
Запишем эти правила работы триггера в виде таблицы истинности для выхода Q_t+1, где входами являются R_t, S_t и Q_t. При этом Q_t - текущее состояние триггера на момент времени t, а Q_t+1 – состояние, в которое перейдет триггер в момент времени t + 1, обработав поступившие сигналы. 

Схема:

Назначение триггера: 
Триггер - устройство, предназначенное для хранения значения одной логической переменной (или значения одноразрядного двоичного числа, при хранении многоразрядных двоичных чисел для запоминания значения каждого разряда числа используется отдельный триггер). В соответствии с этим триггер имеет два состояния: одно из них обозначается как состояние лог. 0, другое - состояние лог. Воздействуя на входы триггера, его устанавливают в нужное состояние.

Домашнее задание 

Характеристика погоды и таблица осадков

Домашнее задание по теме "Измерение информации"

§ 3. Объемный подход

5. Если считать, что в русском языке 32 буквы (искключая Ё), то 2^5 = 32. Получается 5 бит. Если считать, что 33 буквы (как и есть) , то будет  6 бит.

6. В английском алфавите всего 26 букв, поэтому его можно закодировать пятиразрядным двоичным кодом Бодо. В отличие от русского алфавита, остается еще 6 свободных кодов, которые можно использовать для кодировки пробела, знаков препинания.

8. Рассмотрим первый абзац на стр. 15 учебника.

Код Морзе: 

Код неравномерный, поэтому точно посчитать нельзя.
Код Бодо:
89 символов, учитывая пробелы и то и знак препинания "." как "точка".

N=2^i
32=2^5
i = 5
K = 89
I = K*i
I = 89*5 = 445 бит = 55.625 байт

Восьмиразрядный компьютерный код:   87 символов, считая точки и пробелы.

N=2^i
i = 8
K = 89
I = 89*8 = 712 бит = 89 байт

§4. Содержательный подход

4. Для представления цвета достаточно 2 бит, а карты - 3 бита. Итого суммарная информация помещается в 5 бит.

5. В первой лотерее получится так: 5 бит на ситуацию. Во второй - 6 бит на ситуацию. 4*5=20 бит (1 лотерея); 6*5=30 бит (2 лотерея). Значит, во 2-ой лотерее сообщение в 1,5 раза больше несет информации .

Подходы к измерению информации

В информатике используются различные подходы к измерению информации:

• Содержательный подход к измерению информации. Сообщение – информативный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику.  Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными  Информация - знания человека ? сообщение должно быть информативно. Если сообщение не информативно, то количество информации с точки зрения человека = 0. (Пример: вузовский учебник по высшей математике содержит знания, но они не доступны 1-класснику)

• Алфавитный подход к измерению информации не связывает кол-во информации с содержанием сообщения. Алфавитный подход - объективный подход к измерению информации. Он  удобен при использовании технических средств работы с информацией, т.к. не зависит от содержания сообщения. Кол-во информации зависит от объема текста и мощности алфавита. Ограничений на max мощность алфавита нет, но есть достаточный алфавит мощностью 256 символов. Этот алфавит используется для представления текстов в компьютере. Поскольку 256=2⁸, то 1символ несет в тексте 8 бит информации.

Вероятностный подход к измерения информации. Все события происходят с различной вероятностью, но  зависимость между вероятностью событий и количеством информации, полученной при совершении того или иного события можно выразить формулой которую в 1948 году предложил  Шеннон.

Количество информации  - это мера уменьшения неопределенности.

1 БИТ – такое кол-во информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза.  БИТ- это аименьшая единица измерения информации

Единицы измерения информации: 1байт = 8 бит

1Кб (килобайт) = 2¹⁰ байт = 1024 байт
1Мб (мегабайт) = 2¹⁰ Кб = 1024 Кб
1Гб (гигабайт) = 2¹⁰ Мб = 1024 Мб

Формула  Шеннона

     I  - количество информации

     N – количество возможных событий

p_i – вероятности отдельных событий

Стандартные форматы звуковых файлов

Существуют 3 основных типа звуковых файлов:

1. Группа файлов основанных на технологии пульсового кодирования (PCM Pulse Code Modulation) - см. предыдущий раздел. Каждая цифра в таких файлах описывает один отсчет при оцифровке. этой группе относятся форматы файлов: WAV AIFF и внутренние форматы звуковых редакторов таких, как Audacity. Эти форматы точно передают звук, но занимают много места на диске. По причине своего большого объема они не удобны для передачи через Интернет.
2. Сжатые форматы. Ранние форматы для сокращения размеров использовали логарифмическую шкалу записи отсчетов. Как известно из математики, логарифмическая шкала позволяет более компактно записывать большие числа (т.е. использовать меньше бит) при этом хорошо отражать динамику описываемой кривой звуковой волны. Самым известным представителем таких форматов является группа форматов Sun AU ( u-law, a-law), используемый и по сей день. Современные форматы используют изысканные алгоритмы сжатия, основанные на опытных психологических исследованиях. При разработке таких форматов учитывалась специфика восприятия звука человеком. Не все частоты воспринимаются человеком даже в слышимом диапазоне. По этому их можно исключить из записи. К таким форматам относятся MP3 (MPEG I, layer 3), Ogg Vorbis, иWMA (Windows Media Audio). Звуковой редактор Audacity поддерживает MP3 и Ogg форматы, но не поддерживает WMA, так как он является внутри корпоративным и не слишком распространенным.

MIDI  Аббревиатура MIDI означает Musical Instruments Digital Interface, то есть цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Этот формат больше напоминает программу, а не звуковой файл, он используется для управления синтезаторами звуковой карты. 

Не сжатые форматы

Внутренний формат Audacity Project format (AUP)

Проекты Audacity записываются в файлы в формате AUP, который наилучшим образом адаптированы для работы с программой Audacity. Формат позволяет записывать, по мимо цифрового представления звукового файла, служебную информацию для редактирования. В последствии вы можете импортировать ваш проект в любой формат.

WAV (Windows Wave)

Это основный формат звуковых файлов для операционной системе Windows.

AIFF (Audio Interchange File Format)

Это основной формат звука для Макинтоша.

Сжатые форматы

Sun Au / NeXT

Это основной аудио формат для компьютеров Sun и NeXT. Этот формат появился среди форматов со сжатием одним из первых и не обладает высокими характеристиками.

IRCAM (Institut de Recherce et Coordination Acoustique/Musique)

Формат популярен среди исследователей компьютерной музыки. Audacity может читать этот формат.

MP3 (MPEG I, layer 3)

Это один из самых популярных форматов.С его помощью можно сжать информацию с коэффициентом 1:10. Формат является коммерческим.

Audacity может читать и записывать в этот формат.

Ogg Vorbis

Это новый формат сжатия, являющийся бесплатной альтернативой MP3. Качество записи этого формата при той компрессии выше, чем MP3. Audacity может читать и писать в этом формате.

Приведем один и тот же файл в разных форматах:

MIDI

• Аббревиатура MID означает  "Цифровой интерфейс музыкальных инструментов" (Musical Instrument Digital Interface). Это скроре программа для управления встроенными синтезаторами, чем звуковой файл.
• Спецификация MIDI позволяет создавать схожие звуки на различных устройствах, а также обмениваться данными между устройствами, имеющими этот интерфейс.

• Благодаря интерфейсу MIDI инструменты могут  "общаться друг с другом".  Для этого устройства снабжены специальными разъемами: "MIDI IN", "MIDI OUT" и "MIDI TRU". Эти разъемы часто называют MIDI-портами Порты соединяются кабелями.

Дискретные модели данных в компьютере.

Дискретные модели данных в компьютере.

Ответы на вопросы:
4) Цветовая модель RGB - это принцип, согласно которому любой цвет точки на экране компьютера есть результат смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. (Red, Green, Blue)

6) Потому, что при увеличении картинки модели RGB, она будет рваться, т. к. состоит из точек. В CMYK - изображение состоит из линий. Также потому, что в RGB используется оптическая модель. К примеру, если смешать всю радугу, получим белый. А это применимо только для экранов компьютеров/телефонов/планшетов.

7) В компьютерной графике используются разные цветовые модели для изображения на экране, получаемого путем излучения света, и изображения на бумаге, формируемого с помощью отражения света. Название последней и есть модель CMYK. (Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый, Black - черный)

Представление чисел в компьютере. Целые числа и их компьютерный код. Конспект.

Представление чисел в компьютере. Целые числа и их компьютерный код. Конспект.

ЦЕЛЫЕ ЧИСЛА В КОМПЬЮТЕРЕ. 

           Вся информация, обрабатываемая современными компьютерами, хранится в них в двоичном виде. Каждая ячейка памяти компьютера состоит из некоторого числа однородных элементов, одно из которых соответствует нулю, а другое — единице.

Каждый элемент ячейки называют разрядом!

           Для компьютерного представления целых чисел обычно используется несколько различных способов представления. Без знаковое представление можно использовать только для неотрицательных целых чисел, отрицательные числа можно представлять только в знаковом виде. 

БЕЗ ЗНАКОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ В КОМПЬЮТЕРЕ. 

           Так как в компьютере все данные хранятся в двоичном виде, то чтобы получить представление целого положительного числа в компьютере, сначала это число необходимо перевести в двоичную систему счисления.

Если двоичное число состоит не более чем из k цифр, то это число можно записать в k-разрядной ячейке памяти, дополнив нулями слева до k разрядов. 

           Самое большое целое положительное число, которое мы можем записать в k разрядах, состоит из единиц во всех разрядах ячейки. Если перевести это число в десятичную систему счисления, то оно равно 2k – 1. Минимальное число состоит из нулей и равно 0. 

Количество разрядов	Максимальное число
8	28 – 1 = 255
16	216 – 1 = 65535
32	232 – 1 = 4294967295

ЗНАКОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ В КОМПЬЮТЕРЕ. 

           Чтобы и в компьютере представлять числа в привычном для человека виде, необходимо самый левый разряд ячейки отвести для записи знака числа.

• при записи положительного числа в самый левый разряд ячейки, который называется знаковым, записывается 0, 
• при записи отрицательного числа 1.

       

           Максимальное число, которое можно записать в k разрядах при знаковом представлении, практически вдвое меньше максимального числа, которое можно записать в тех же k разрядах при беззнаковом представлении. Поэтому если изначально известно, что обрабатываемые данные неотрицательны, то записывать их лучше в без знаковом виде.

НЕДОСТАТКИ ПРЯМОГО КОДА ПРИ ПРЕДСТАВЛЕНИИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ЧИСЕЛ. 

           Представление числа прямым кодом удобно и привычно для человека, но, как оказывается, прямой код плохо приспособлен для сложения чисел со знаком в компьютере.

           При сложении чисел со знаком в прямом коде требуется выполнить четыре действия: 

• сравнить знаки чисел; 
• сравнить числа по модулю при неравенстве их знаков; 
• выполнить нужную арифметическую операцию; 
• присвоить алгебраической сумме (разности) знак большего по модулю числа.

           Так как операция сложения значительно проще вычитания, то возник вопрос: а нельзя ли каким-либо образом заменить вычитание сложением? И оказалось, что такой способ существует. 

           Для достижения поставленной цели целые отрицательные числа в компьютере представляются в так называемом дополнительном коде. 

Предположим, что нам нужно выполнить действие: 5 – 4. 

Число –4 представляется в дополнительном коде как 11111100, число 5 представляется как 00000101. Сложим эти два числа: 

    0 0 0 0 0 1 0 1 

    1 1 1 1 1 1 0 0 

 1 0 0 0 0 0 0 0 1 

           Самая левая единица результата выйдет за разрядную сетку ячейки, а поэтому не сохранится. В результате в ячейку запишется число 00000001. А это число есть 1. Таким образом, операцию вычитания мы заменили операцией сложения. 

АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КОДА. 

           В k-разрядной целочисленной компьютерной арифметике 2k = 0, так как единица в самом старшем разряде числа 2k должна стоять в k+1 разряде и следовательно, «выползает» за границы ячейки. То есть дополнительный код отрицательного числа m равен 2k – |m|. Такая замена позволяет заменить операцию вычитания чисел на операцию сложения. 

           Поэтому для k-разрядной ячейки дополнительный код отрицательного числа можно получить следующим образом:

• Модуль числа представляется прямым кодом в k разрядах. 
• В прямом коде все нули заменяются на единицы, а единицы – на нули. Таким образом получаем обратный код. 
• К полученному обратному коду прибавляется единица. 

АЛГОРИТМ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСЛА ПО ДОПОЛНИТЕЛЬНОМУ КОДУ. 

           Иногда требуется по имеющемуся дополнительному коду числа восстановить исходное число. Модуль искомого числа в таком случае можно получить двумя способами: 

• Провести обратную цепочку преобразований: вычесть единицу из дополнительного кода числа, инвертировать полученный результат и перевести его в десятичную систему счисления. 
• Построить дополнительный код для имеющегося дополнительного кода и перевести результат в десятичную систему счисления. 

ПЕРЕЧИСЛЕНИЕ ЦЕЛЫХ ЗНАКОВЫХ ЧИСЕЛ.

           Расположим целые знаковые числа, которые можно записать в 8-разрядах, в порядке возрастания на числовой оси: 

• Если мы хотим прибавить к какому-либо числу единицу, то сдвигаемся по этой оси вправо. 
• Если мы хотим отнять от какого-либо числа единицу, то сдвигаемся влево. 

           Но что произойдет, если мы прибавим единицу к числу 127? Выполним операцию прибавления 1 к числу 127.

127 = 111111112

127 + 1 = 128 = 100000002 

           Мы получили единицу в знаковом бите, т.е. мы получили отрицательное число. Все остальные биты этого числа – нули. Применив алгоритм восстановления отрицательного числа по его дополнительному коду, мы получим, что 100000002 = –128.

           Следовательно, наш «компьютерный» отрезок замкнулся. В k-разрядной компьютерной арифметике все целые числа расположены по кольцу, причем рядом с максимальным расположено минимальное в конкретном представлении. 

ОСОБЕННОСТИ ЦЕЛОЧИСЛЕННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ АРИФМЕТИКИ. 

           В связи с тем, что количество чисел, которые могут быть представлены в k разрядах, ограничено, при выполнении арифметических действий в целочисленной k-разрядной арифметике могут возникнуть следующие ситуации:

• Старшие цифры результата могут выйти за пределы отведенных разрядов и будут утеряны. 
• При сложении или умножении двух положительных знаковых чисел можно получить отрицательное число. 

           Это произойдет в том случае, если в результате вычисления в знаковом бите окажется единица. Подобные ситуации могут привести к неверному результату при выполнении верных алгоритмов. Поэтому об этих особенностях всегда нужно помнить при программировании. 

Философские понятия информации.

Информация - сведения о чём-либо, независимо от формы их представления.

В настоящее время не существует единого определения информации как научного термина. С точки зрения различных областей знания данное понятие описывается своим специфическим набором признаков. Например, понятие «информация» является базовым в курсе информатики, и невозможно дать его определение через другие, более «простые» понятия . - Вот какое определение информации даёт нам известный всем сайт - Википедия. Но, согласитесь, этого недостаточно для понимания значения слова "информация".

На данный момент нас интересует толкование этого термина именно с философской точки зрения. Итак, в философии существует 3 концепции понятия информация: Атрибутивная, Функциональная и Антропоцентрическая. 

1. Атрибутивная концепция. Информация является свойством всего сущего, всех материальных объектов мира. Информация — атрибут всех материальных объектов.
2. Функциональная концепция. Информация возникла вместе со Вселенной. Информация проявляется в воздействии одних объектов на другие, в изменениях, к которым такие воздействия приводят. Информация — это атрибут, свойственный только живой природе.
3.  Антропоцентрическая концепция. Информация существует лишь в человеческом сознании, в человеческом восприятии. Информационная деятельность присуща только человеку и происходит в социальных системах. Создавая информационную технику, человек создает инструменты для своей информационной деятельности.