Шпоры по теории информации, мировые информационные ресурсы и сети

1. Источники информации: комбинаторные и вероятностные; конечные и бесконечные. Способы получения информации.

Источник информации – такой физ. объект, система или явление, порождающее сообщение.

Принято рассматривать cледующие типы источников : комбинаторные и вероятностные. Комбинаторный источник способен породить некоторое подмножество множества всех возможных сообщений, причем все порождаемые сообщения равновероятны. Вероятностный источник порождает любое сообщение, но различные сообщения имеют различные вероятности. Источники сообщений могут быть, кроме того, конечными и бесконечными. Конечный комбинаторный источник можно идентифицировать с подмножеством некоторого конечного множества. Конечный вероятностный источник можно отождествить с распределением вероятностей на конечном алфавите. Бесконечный источник порождает бесконечые слова некоторого алфавита или функции действительного переменного. Вероятностные источники с конечной памятью называются марковскими, а источники без памяти, у которых вероятность порождения очередной буквы не зависит от предыдущих букв, называются бернуллиевскими.

Комбинаторные источники – такие источники, в кот. сообщение формируется путем комбинирования мн-ва всех возможных сообщений, причем все сообщения равновероятны. Комбинирование происходит путем сочетаний букв, знаков исходного алфавита.

Вероятностные источники – такие источники, в кот. порождаются сообщения, имеющие разную вероятность.

Конечный комбинаторный источник – можно идентифицировать с подмножеством некоего конечного множества.

Конечный вероятностный источник – можно отождествить с распределением вероятности на конечном алфавите.

Бесконечный источник – порождает бесконечные слова некоторого алфавита или функции действительной переменной.

Марковский источник – случайный источник, у которого имеется конечная память.

Бернулиевский источник – источник без памяти, у которого вероятность порождения очередной буквы не зависит от того, какую букву выдал источник перед этим.

Стационарный источник – источник, у которого вероятности отдельных знаков или букв или их сочетаний не зависит от распределения последних по всей длине сообщения.

Эргодический источник – стационарный источник, выбирающий каждый знак формируемой последовательности независимо от других знаков.

Сообщение - значение или изменение некоторой физической величины, которая отображает состояние объекта, системы, явления.

Хар-ки источников инф:

Как правило, первичные сообщения - это речь, музыка, изображение, изменение пар-ов окужающей среды, которые представляют собой ф-ию времени от любого аргумента не электрической природы. При передаче сообщения преобразуются в электрический сигнал, изменение параметров у которых и отображает сообщение.

2. Кодирование информации как отображение состояний источника во внешней среде. Сжатие данных. Языки передачи сообщений. Модуляция сигналов.

Отображение множества состояний источника в множество состояний носителя называется способом кодирования, а образ состояния при выбранном способе кодирования - кодом этого состояния.

Кодирование – преобразование И к виду, удобному для передачи по каналу связи или хранению на материальных носителях. Требования к системам кодирования: экономичность, помехоустойчивость, однозначность.

Коды классифицируют на цифровые и символьные, равномерные и неравномерные, избыточные и без избыточные, систематические и несистематические, а также корректирующие.

Любые информатики, изучающий возможность обеспечения разумных рассуждений и действий с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств. При этом в большинстве случаев заранее неизвестен алгоритм решения задачи.

Существуют различные подходы к построению систем ИИ.

1. Логический подход. Практически каждая система ИИ, построенная на логическом принципе, представляет собой машину доказательства теорем. При этом исходные данные хранятся в базе данных в виде аксиом, правила логического вывода как отношения между ними. Кроме того, каждая такая машина имеет блок генерации цели, и система вывода пытается доказать данную цель как теорему. Если цель доказана, то трассировка примененных правил позволяет получить цепочку действий, необходимых для реализации поставленной цели (такая система известна как экспертные системы).

2. Под структурным подходом мы подразумеваем здесь попытки построения ИИ путем моделирования структуры человеческого мозга. Одной из первых таких попыток был перцептрон Френка Розенблатта. Основной моделируемой структурной единицей в перцептронах (как и в большинстве других вариантов моделирования мозга) является нейрон. Позднее возникли и другие модели, которые большинству известны под термином нейронные сети (НС).

3. Эволюционный подход. При построении систем ИИ по данному подходу основное внимание уделяется построению начальной модели, и правилам, по которым она может изменяться (эволюционировать). включаем компьютер и он, на основании проверки моделей отбирает самые лучшие из них, на основании которых по самым различным правилам генерируются новые модели. Среди эволюционных алгоритмов классическим считается генетический алгоритм.

4. Имитационный подход. Объект, поведение которого имитируется, как раз и представляет собой «черный ящик». Нам не важно, что у него и у модели внутри и как он функционирует, главное, чтобы наша модель в аналогичных ситуациях вела себя точно так же. Таким образом здесь моделируется другое свойство человека — способность копировать то, что делают другие, не вдаваясь в подробности, зачем это нужно. Зачастую эта способность экономит ему массу времени, особенно в начале его жизни.

История:

1942 год — Норберт Винер вместе с соратниками публикует работу о кибернетике. Основной идеей является представление сложных биологических процессов математическими моделями.

В 1962 году Розенблаттом изобретен перцептрон. Перцептрон обретает популярность — его используют для распознавания образов, прогнозирования погоды и т. Д.

Понятие нечеткой логики было введено профессором Лотфи Заде в г.

21,22.Теория нечетких систем.

Теория нечетких множеств и основанная на ней логика позволяют описывать неточные категории, представления и знания, оперировать ими и делать соответствующие заключения и выводы. Наличие таких возможностей для формирования моделей различных объектов, процессов и явлений на качестсвенном, понятийном уровне определяет интерес к организации интеллектуального управления и обработки информации на основе применения методов нечеткой логики.

Формализация понятия нечеткого множества основана на использовании так называемой функции принадлежности (ФП), которая в свою очередь является обобщением характеристической функции, определяющей обычное (четкое) множество.

Нечеткое множество является расширением классического (четкого) множества. ФП, описывающая нечеткое множество, принимает свои значения в интервале [0,1] и отражает субъективную оценку степени принадлежности отдельных элементов базовой шкалы соответствующему нечеткому множеству:

где - определяемое нечеткое множество; - исходная базовая шкала (область определения); - функция принадлежности.

Лингвистическая переменная — в теории нечетких множеств, переменная, которая может принимать значения фраз из естественного или искусственного языка. Например лингвистическая переменная «скорость» может иметь значения «высокая», «средняя», «очень низкая» и т. Д

Функция принадлежности нечёткого множества— это обобщение индикаторной функции классического множества. В нечёткой логике она представляет степень принадлежности каждого члена пространства рассуждения к данному нечёткому множеству.

Фаззификация – преобразование в нечеткую форму (переход от метрической системы к лингвистической)

Значения лингвистической переменной (ЛП) определяются через так назы­ваемые нечеткие множества (НМ), которые в свою очередь определены на некотором базовом наборе значений или базовой числовой шкале, имеющей размерность. Каждое значение ЛП определяется как нечеткое множество (например, НМ "низкий рост").

Нечеткое множество определяется через некоторую базовую шкалу В и функцию принадлежности НМ — (х), х BД принимающую значения на интервале [0; 1]. Таким образом, нечеткое множество B— это совокупность пар вида (х, (х)), где х В.

Функция принадлежности определяет субъективную степень уверенности эксперта в том, что данное конкретное значение базовой шкалы соответст­вует определяемому НМ.

22.

23.ИСКУССТВЕННЫЙ НЕЙРОН

Вкачестве научного предмета искусственныенейрон­ныесети впервые заявилио себе в  40-е годыангл. operatingsystem)— базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

При включении компьютера операционная система загружается в память раньше остальных программ и затем служит платформой и средой для их работы. Помимо вышеуказанных функций ОС может осуществлять и другие, например, предоставление пользовательского интерфейса, сетевое взаимодействие и т.п.

Важнейшей функцией операционной системы является организация рационального использования всех аппаратных и программных ресурсов системы. К основным ресурсам могут быть отнесены: процессоры, память, внешние устройства, данные и программы.

Важнейшей частью операционной системы, непосредственно влияющей на функционирование вычислительной машины, является подсистема управления процессами. Процесс (или по-другому, задача) - абстракция, описывающая выполняющуюся программу. Для операционной системы процесс представляет собой единицу работы, заявку на потребление системных ресурсов. Подсистема управления процессами планирует выполнение процессов, то есть распределяет процессорное время между несколькими одновременно существующими в системе процессами, а также занимается созданием и уничтожением процессов, обеспечивает процессы необходимыми системными ресурсами, поддерживает взаимодействие между процессами.

Операционная среда — совокупность компьютерных программ, обеспечивающая оператору возможность управлять вычислительными процессами и файлами.

памяти компьютера, при которой память представляется программному обеспечению непрерывной и однородной, в то время как в реальности для фактического хранения данных используются отдельные (разрывные) области различных видов памяти, включая кратковременную (оперативную) и долговременную (жёсткие диски, твёрдотельные накопители).

В случае расположения данных на внешних запоминающих устройствах память может быть представлена, например, специальным разделом на жёстком диске (partition) или отдельным файлом на обычном разделе диска.

Страничная организация виртуальной памяти

В большинстве современных операционных систем виртуальная память организуется с помощью страничной адресации. Оперативная память делится на страницы: области памяти фиксированной длины (например, 4096 байт), которые являются минимальной единицей выделяемой памяти (то есть даже запрос на 1 байт от приложения приведёт к выделению ему страницы памяти). Процесс обращается к памяти с помощью адреса виртуальной памяти, который содержит в себе номер страницы и смещение внутри страницы. Операционная система преобразует виртуальный адрес в физический, при необходимости подгружая страницу с жёсткого диска в оперативную память. При запросе на выделение памяти операционная система может «сбросить» на жёсткий диск страницы, к которым давно не было обращений. Критические данные (например, код запущенных и работающих программ, код и память ядра системы) обычно находятся в оперативной памяти (исключения существуют, однако они не касаются той части, которая отвечает за использование файла подкачки).

В семействе операционных систем место для хранения страниц на жёстких дисках должно быть выделено заранее. Пользователь может положиться на автоматический механизм или самостоятельно указать размер области виртуальной памяти на каждом из разделов диска. На указанных разделах операционной системой создаётся файл pagefile.sys требуемого размера, который и хранит «сброшенные» страницы из оперативной памяти.

Сегментная организация виртуальной памяти

Механизм организации виртуальной памяти, при котором виртуальное пространство делится на части произвольного (но всегда кратного степени двойки) размера — сегменты. Благодаря этому устраняется один из крупных недостатков страничного механизма — внутренняя    фрагментация памяти (то есть наличие

большого количества неиспользованных участков памяти внутри страниц). Однако, сегментный механизм приводит

к внешней фрагментации памяти (то есть наличию большого количества мелких неиспользованных участков памяти между сегментами). Для каждого сегмента, как и для страницы, могут быть назначены права доступа к нему пользователя и его процессов.

Алгоритмы определения устаревших страниц

При выделении места для новой страницы необходимо удалить какую-либо страницу, в данный момент находящуюся в памяти. Правила замещения страниц служат для принятия решения о том, какую именно страницу следует удалить из памяти. Идеальным кандидатом является «мёртвая» страница, которая больше не потребуется кому-либо (например, относится к завершённому процессу). Если же таких страниц нет в памяти (или их количества недостаточно), используется правило локального или глобального замещения страниц:

Правило локального замещения выделяет каждому процессу или группе взаимосвязанных процессов определённое количество страниц. Если процессу нужна новая страница, он должен заменить одну из собственных.

Правило глобального замещения страниц позволяет брать страницы любого процесса, используя глобальные критерии выбора. Для реализации данного подхода необходимо выбрать критерий, по которому будет приниматься решение о страницах, хранимых в памяти.

Наиболее часто используемые критерии поиска:

Less Recently Used. Удаляются те страницы, доступ к которым производился наиболее давно. Считается, что в последующем к таким страницам будет происходить минимум обращений.

Last Recently Used. Удаляются недавно освободившиеся страницы. Подразумеваются страницы только что завершившихся процессов.

40. Иерархия данных и файловая система

Файл – место для хранения двоичных, конечныхпоследовательностей, имеющих уникальное имя.

Фа́йловая систе́ма (англ. file system) — регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

С точки зрения операционной системы, весь диск представляет из себя набор кластеров размером от 512 байт и выше.

Кластер (англ. cluster) — в некоторых типах файловых систем логическая единица хранения данных в таблице размещения файлов, объединяющая группу секторов.

Се́ктор диска — минимальная адресуемая единица хранения информации на дисковых запоминающих устройствах.

Практически всегда файлы на дисках объединяются в каталоги.

41. Механизм прерываний.

Прерывание - это специальный механизм, предусмотренный в микропроцессоре, который позволяет в любой момент, по внешнему сигналу заставить процессор приостановить выполнение основной программы, выполнить операции, связанные с вызывающим прерывание событием и вернуться к выполнению основной программы. При этом обеспечивается фоновый режим выполнения этой дополнительной задачи.

Механизм прерываний широко применяется в компьютерной технике. Хороший при-мер - работа манипулятора "мышь" персонального компьютера. Какую бы сложную про-грамму не выполнял компьютер, но указатель свободно бегает по экрану, повинуясь дви-жениям мыши. Часто даже на экране все остальное "зависло". Но указатель мыши живет. Мышь зависает только в крайнем случае. Происходит это благодаря тому, что манипуля-тор мыши работает по прерыванию. Когда вы двигаете ее по столу, внутри мыши враща-ются специальные колесики. Шторка с отверстиями перекрывает инфракрасный луч от светодиода. Внутренний процессор, встроенный в манипулятор, подает цифровой сигнал на последовательный порт компьютера. Последовательный порт принимает сигнал и вырабатывает сигнал запроса на прерывание для центрального процессора. Получив этот сигнал, процессор прерывает выполнение основной программы и выполняет процедуру перемещения изображения мышиного курсора по экрану. Затем он возвращается к выпол-нению своей основной программы.

С использованием механизма прерывания в компьютере кроме мыши работают: клавиатура, жесткий диск, внутренние системные часы, порт принтера и некоторые другие устройства.

Каждое событие, требующее прерывания, сопровождается специальным сигналом, который называется запросом прерывания. Программа, затребованная запросом прерывания, называется обработчиком прерывания.

Все прерывания делятся на две группы: прерывания с номера 00h по номер IFh называются прерываниями базовой системы ввода-вывода (BIOS -Basic Input-Output System); прерывания с номера 20h по номер FFh называются прерываниями DOS. Прерывания DOS имеют более высокий уровень организации, чем прерывания BIOS, они строятся на использовании модулей BIOS в качестве элементов.

Прерывания делятся на три типа: аппаратурные, логические и программные. Аппаратурные прерывания вырабатываются устройствами, требующими внимания микропроцессора: прерывание № 2 - отказ питания; № 8 - от таймера; № 9 - от клавиатуры; № 12 - от адаптера связи; № 14 - от НГМД; № 15- от устройства печати и др.

Запросы на логические прерывания вырабатываются внутри микропроцессора при появлении “нештатных” ситуаций: прерывание № 0 - при попытке деления на 0; № 4 - при переполнении разрядной сетки арифметико-логического устройства; № 1 - при переводе микропроцессора в пошаговый режим работы; № 3 - при достижении программой одной из контрольных точек. Последние два прерывания используются отладчиками программ для организации пошагового режима выполнения программ (трассировки) и для остановки программы в заранее намеченных контрольных точках.

Запрос на программное прерывание формируется по команде INTn, где n — номер вызываемого прерывания. Запрос на аппаратное или логическое прерывание вырабатывается в виде специального электрического сигнала.

Звуковую карту прерывание заставляет проиграть следующую микросекунду звука, а видеокарту прерывание заставляет сделать следующий кадр. С помощью прерываний центральный процессор заставляет жить весь компьютер. Линия аппаратного прерывания – это, утрированно говоря, физический провод, соединяющий микросхему контроллера прерываний и устройство. Количество линий аппаратных прерываний центрального процессора ограничено цифрой 16, то есть и устройств, использующих линии аппаратного прерывания, не может быть больше 16. Для организации линий аппаратных прерываний внутри компьютера используется специализированная микросхема - контроллер прерываний (PIC, Programmable Interupt Controller).

Некоторые прерывания имеют статус системных, поэтому их использование и переназначение их номера по желанию пользователя невозможно. Например: 0 – сист.таймер, 1 – клавиатура, 3 – ComPort 1 (мышь) и т.д.

42. Принцип построения ОС

К таким базовым концепциям относятся:

Способы построения ядра системы - монолитное ядро или микроядерный подход. Большинство ОС использует монолитное ядро, которое компонуется как одна программа, работающая в привилегированном режиме и использующая быстрые переходы с одной процедуры на другую, не требующие переключения из привилегированного режима в пользовательский и наоборот. Альтернативой является построение ОС на базе микроядра, работающего также в привилегированном режиме и выполняющего только минимум функций по управлению аппаратурой, в то время как функции ОС более высокого уровня выполняют специализированные компоненты ОС - серверы, работающие в пользовательском режиме. При таком построении ОС работает более медленно, так как часто выполняются переходы между привилегированным режимом и пользовательским, зато система получается более гибкой - ее функции можно наращивать, модифицировать или сужать, добавляя, модифицируя или исключая серверы пользовательского режима. Кроме того, серверы хорошо защищены друг от друга, как и любые пользовательские процессы.

Построение ОС на базе объектно-ориентированного подхода дает возможность использовать все его достоинства, хорошо зарекомендовавшие себя на уровне приложений, внутри операционной системы, а именно: аккумуляцию удачных решений в форме стандартных объектов, возможность создания новых объектов на базе имеющихся с помощью механизма наследования, хорошую защиту данных за счет их инкапсуляции во внутренние структуры объекта, что делает данные недоступными для несанкционированного использования извне, структуризованность системы, состоящей из набора хорошо определенных объектов.

Наличие нескольких прикладных сред дает возможность в рамках одной ОС одновременно выполнять приложения, разработанные для нескольких ОС. Многие современные операционные системы поддерживают одновременно прикладные среды MS-DOS, Windows, UNIX (POSIX), OS/2 или хотя бы некоторого подмножества из этого популярного набора. Концепция множественных прикладных сред наиболее просто реализуется в ОС на базе микроядра, над которым работают различные серверы, часть которых реализуют прикладную среду той или иной операционной системы.

Распределенная организация операционной системы позволяет упростить работу пользователей и программистов в сетевых средах. В распределенной ОС реализованы механизмы, которые дают возможность пользователю представлять и воспринимать сеть в виде традиционного однопроцессорного компьютера. Характерными признаками распределенной организации ОС являются: наличие единой справочной службы разделяемых ресурсов, единой службы времени, использование механизма вызова удаленных процедур (RPC) для прозрачного распределения программных процедур по машинам, многонитевой обработки, позволяющей распараллеливать вычисления в рамках одной задачи и выполнять эту задачу сразу на нескольких компьютерах сети, а также наличие других распределенных служб.

Вопросы:

ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ

1. Источники информации: комбинаторные и вероятностные; конечные и бесконечные. Способы получения информации. Характеристики источников информации.

2.Кодирование информации как отображение состояний источника во внешней среде. Алфавит.

     Виды кодирования. Сжатие данных.

3.Статистические  мерыинформации.Вероятность  иинформация.Понятие энтропии. Соотношение энтропии и количества информации. Использование понятия энтропии сообщений.

4. Передача сообщений по каналам связи. Модели каналов. Первая и вторая теоремы Шеннона.

МИРОВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ И СЕТИ

5. Мировые информационные ресурсы: классификация и характеристики. Информационный рынок Российской Федерации. Государственные информационные ресурсы. Государственные информационные ресурсы. Правовая информация. Биржевая и финансовая информация. Коммерческая информация.

6.Способы подключения к Интернет. Коммутируемый доступ по телефонной линии (Dial-Up). Организация "классических" выделенных каналов. Доступ по сети кабельного телевидения. Использование бытовой электрической сети для доступа в Интернет. Подключение к "домашней сети", через локальную сеть. Подключение с применением спутниковой антенны.  Доступ в Интернет по радиоканалу. Технология хDSL. "Мобильный" Интернет. Беспроводной Интернет – технология Wi-Fi.

7.Протоколы TCP/IP. Семейство протоколов TCP/IP. Адрес компьютера. IP-адреса. Доменные имена. URL – унифицированный указатель ресурса. Сервисы Интернет. Основные понятия. Виды сервисов Интернет: WWW, передача файлов FTP, телеконференции Usenet, электронная почта (e-mail) и Web-mail, служба Telnet.

8.Организация поиска информации в сети Интернет. Поисковые каталоги. Поисковые машины. Гибридные поисковые системы. Метапоисковые системы. Классификационно-рейтинговые системы. Приемы поиска информации. Средства простого поиска. Средства расширенного поиска. Средства специального поиска. Службы поиска людей.

ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ

9.Современная постановка задачи защиты информации.

10. Основные методы реализации угроз информационной безопасности.

11. Причины, виды и каналы утечки информации.

12. Процедура проверки подписи ЭЦП.

13.Назначение, состав и возможности системы защиты электронной почты PGP.

14. Функциональные возможности системы защиты электронной почты S/MIME.

ПРОТОКОЛЫ И СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

15. Эталонная модель взаимодействия открытых систем.

16. Методы коммутации. Дейтаграммы и виртуальные каналы.

17. Протоколы канального уровня SLIP и PPP.

18. Протоколы транспортного уровня TCP и UDP.

19. Маршрутизация в IP-сетях.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

20. Понятие интеллектуальной системы. История развития искусственного интеллекта.

21. Теория нечетких систем. Основные определения и понятия.

22. Структура системы нечеткого вывода.

23. Нейронные сети. Основные задачи нейронных сетей. Математическая модель нейрона.

АДМИНИСТРИРОВАНИЕ В ИС

24. Структура стеков протокола TCP/IP и сопоставление с эталонной моделью OSI.

25. Адресация в сетях TCP/IP .

26. Система доменных имён.

27. Функции маршрутизации. Таблица маршрутизации. Алгоритмы маршрутизации.

28. Протокол IP. Основные отличия IPv4 и IPv6.

29. Основные функции протокол UDP. UDP дайтаграмма. Порты протокола.

30. Протокол TCP. Реализация принципа «надёжности» TCP.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ СВЯЗИ

31. Система связи. Назначение основных элементов.

32. Понятие о сигнале и канале связи. Параметры.

33. Представление периодических сигналов в тригонометрической и в комплексной формах связях.

34. Понятие об огибающей, мгновенной фазе и мгновенной частоте аналитического сигнала.

35. Амплитудно-модулированные колебания. Однополосная амплитудная модуляция. Спектры.

36. Сигналы угловой модуляции. Спектры.

37. Манипулированные колебания. АМК, ЧМК, ФМК и колебания ОФТ. Спектры.

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

38.Операционная система, операционная среда, вычислительный процесс, ресурс: понятия, классификация, основные концепции.

39.Механизм виртуальной памяти. Сегментный и страничный способы организации памяти.

40.Структура магнитного диска. Иерархия данных и файловые системы.

41.Механизм прерываний. Система прерываний 32-разрядных микропроцессоров i80x86.

42.Принципы построения операционных систем. Микроядерные и монолитные операционные системы.

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

43.Состав и архетектура единой сети электросвязи РФ.

44.Принципы построения систем передачи с частотным разделением каналов.

45.Принципы построения систем передачи с временным разделением каналов.

46.Иерархическое построение систем передачи с частотным и временным разделением каналов.

47.Особенности построения систем радиосвязи, радиорелейных, спутниковых и подвижных систем электросвязи.

.