Az információ

1. Az információ kialakulása Beszéd Írás Könyvnyomtatás Telekommunikáció Elektronikus berendezések Internet Az információk jelek, jelsorozatok segítségével jutnak el hozzánk.

2. Információ terjedése Shannon 1948-ban vázolta fel a kommunikáció általános modelljét. ADÓ Kódolás CSATORNA Dekódolás VEVŐ ZAJ Zaj:a közleményhez keveredő, azt torzító jel. Zajvédelem: kábel árnyékolása; digitális jelek esetén hibajavító eljárások, redundancia Redundancia: több információt továbbítunk, mint amennyi a közlemény megértéséhez feltétlenül szükséges, azaz nem a legtömörebb a fogalmazás, több az adat, mint az információ. Így hibatűrőbb a kommunikáció.

3. Kommunikáció fajtái A kommunikáció iránya szerint: interperszonális (két személy közti) tömegkommunikáció (média –> médium) A formája szerint: verbális (szóbeli) nonverbális multimédia pedig olyan közlésfajtát jelent, amikor a közölni kívántakat egyszerre sokféle közvetítő közegen át juttatják el a vevőhöz, szöveget, képet, mozgóképet, hangot,… felhasználva

A kommunikáció időbelisége szerint: egyidejű (online): a résztvevők egyidejűleg vannak jelen. Például: telefonbeszélgetés, érettségi felelet nem egyidejű(offline): pl. elektronikus levelezés, SMS, újságok, plakát

Metakommunikáció (Írásban ezen eszközök pótlásaként használjuk az úgynevezett smiley-kat (emoticon-okat). Pl:  = :)) A titkosítás, titkosírás A titkosítás (rejtjelzés) és megfejtés tudományát kriptológiának (cryptology) hívják. A rejtjelezés megfejtését kriptoanalízisnek (cryptoanalysis) nevezzük.

4. Az információ mérése Az információ egy hír újdonság-értéke, váratlanságának tartalma. Alapegység: bit (Binary Digit) kétállapotú jel 1 byte 1 Kibyte 1 Mibyte 1 Gibyte 1 Tibyte (terra) 1 Pibyte (peta) 1 Eibyte (exa) 1 Zibyte (zetta) = 8 bit 210 byte =1024 byte 1024 Kibyte 1024 Mibyte 1024 Gibyte 1024 Tibyte 1024 Pibyte 1024 Eibyte Bináris prefixumok: Ki – Kilobinary 210; Mi – Megabinary 220 = (210)2

5. Az információ tárolása Az információt adatokban tároljuk: ADAT: tárolt információ ADAT: - alfabetikus - numerikus - alfanumerikus

Jelek érzékszervi csoportosítása Aszerint, hogy miként érzékeljük a kérdéses jelet, megkülönböztetünk: Audio jel: amit hallunk, hangok sorozata.A hangnak a térbeli mellett időbeli kiterjedése is lényeges. Vizuális jel: amit látunk. Álló képek, ábrák vagy mozgóképek. Az állóképeknek csak térbeli, a mozgóképeknek tér és időbeli kiterjedése hordoz információt. Egyéb: más érzékszerveinkkel felfogható jelek: illatszerek (szaglás), ételek (ízlelés), billentyűzeten az F és J betűk billentyűjének kiemelkedése (tapintás).

Jelek technikai szempontból való csoportosítása Az analóg jel egy tartományban bármely két állapot közti minden állapotot is fel tud venni, „folytonos” jel. A valóság hű leírására alkalmasak. A digitális jel csak bizonyos „lépésközzel”, vagyis diszkrét értékeket vehet fel. A valóság tetszőleges pontosságú leírására alkalmasak.

Digitalizálás Analóg jelekből a számítógép számára feldolgozható, számjegyekkel reprezentálható jeleket készítünk. A digitalizálás általában 2 lépcsőből áll. A mintavételezés során az analóg jelek helye egyenlő osztályokra osztódik, majd egyenértékű reprezentatív jelekre cserélődnek. A kvantálás a digitalizálás azon része, amikor is átalakítja az analóg jel amplitúdó értékeit bináris számokká, amelyeknek alapegysége a bit.

Hangok digitalizálása Egy CD minőségű hanghoz másodpercenként 44100 mintát kell venni. A mintavétel frekvenciája 44,100 kHz. A kvantálás során állítjuk elő a mintavételezés közben nyert értékből az ábrázolt értéket. A minőséget bit-ben mérjük: pl. 16 bit az 65536 mért érték megkülönböztetését teszi lehetővé. Tárolás: WAV formátumban. Veszteséges tömörítéssel MP3 fájlok keletkeznek.

Képek digitalizálása Felbontás a mintavételezés gyakoriságát adja meg. Egység: DPI (Dot Per Inch), az 1 inch távolságon megkülönböztethető képpontok száma. A színmélység a kvantálás számosságát jellemzi, amiből látható, hogy hányféle szín különböztethető meg. Bitekben mérjük. Pl.a szkennerek 24 bites színmélységgel dolgoznak, ami 224 féle színárnyalatot különböztet meg.

Képek digitalizálása Képek tárolása különböző fájlformátumokban: Bittérképes tárolás esetén az egyes képpontok információit tároljuk.Pl. BMP fájl. Vektorgrafikus tárolás esetén matematikai formulákkal írjuk le képet. Pl.: WMF fájl. Veszteségmentesen tömörített képfájl:GIF,PNG Veszteséges tömörítéssel kapott képfájl JPG.

Mozgóképek digitalizálása A képet és a hangot is kell digitalizálni. A mozgóképek nagy mennyiségű állóképből állnak, így nagyon fontos a tömörítés kérdése. A képkockaváltás sebességét fps (frame per second) értékkel fejezzük ki. Ha alacsony ez az érték, akkor „darabos” lesz az eredmény. Ha viszont nagy ez az érték, akkor túl nagy méretű lesz a fájl. Szemünk a másodpencenkénti 24 képkockát már folyamatos mozgásnak érzékel.

6. Az informatika matematikája Az informatikában kettes (bináris) számrendszert használunk. A bit –nek két értéke lehetséges: 0 / 1 Minden számot és betűt a számítógép lefordít 0-k és 1-ek sorozatára. Ezek sok helyet elfoglalnak, ezért az egyszerűbb tárolás miatt bevezetjük a 8-as és a 16-os számrendszert is.

A számrendszerek 10(decimális) 2 (bináris) 8 (oktális) 16 (hexadecimális) 0000 000 1 0001 001 2 0010 002 3 0011 003 4 0100 004 5 0101 005 6 0110 006 7 0111 007 8 1000 010 9 1001 011 10 1010 012 A 11 1011 013 B 12 1100 014 C 13 1101 015 D 14 1110 016 E 15 1111 017 F

Adatábrázolás Az adatokat a számítógépes feldolgozáshoz számokkal helyettesítjük, azaz kódoljuk. A kódolás módja attól is függhet, hogyan fogjuk kezelni az adatokat, azaz a számokat és a karaktereket más-más módon kódoljuk. Például: a szövegszerkesztőben beírt 6-os számjegy tárolásához elegendő a 6-nak mint karakternek a kódját tárolni, de ha műveletet is szeretnénk végezni a számokkal, akkor más tárolási módot kell alkalmazni.

Pozitív egészek bináris alakja A pozitív egészek ábrázolása kettes számrendszerbe való átszámítást jelent. Pl. 234  11101010. Ha nem férnek el 1 bájton, akkor tárolhatunk pl. 2 bájton: 1234  00000100 11010010. A legnagyobb ábrázolható pozitív egészek: 1 bájton 28-1=255  11111111 2 bájton 216-1=65535  11111111 11111111 4 bájton 232-1=4294967295

Negatív egészek bináris alakja Negatív egész számok ábrázolásánál az úgynevezett kettes komplemens kód használatos. A felírás három fő lépésben történik: felírjuk az abszolút értékének a bináris alakját egyes komplemens kód képzése : invertálás (0-át 1-esre, 1-est 0-ra cserélünk) 1 hozzáadása Pl. -50  11001110 Előjeles egészek ábrázolása 1 bájton: -128-től 127-ig (256 darab), 2 bájton -32768 … 32767 (65536 db).

Egész számok ábrázolása Fixpontos számábrázolás A „fixpontos” elnevezés a bináris pont fogalmat tartalmazza az elnevezésében, ennek van fix helye: Egészek ábrázolásánál mindig a bináris jelsorozat végére képzeljük a pontot.

Valós számok ábrázolása Lebegőpontos számábrázolás Ez a lebegőpontos (floating point) ábrázolás elnevezésének oka: a tizedesvesszőt (tizedespontot) mozgatjuk, amikor ezt az alakot létrehozzuk. X= M * 2k ,ahol M:mantissza; k:karakterisztika Pl. 0,111110010 ·2101 A mantissza tizedes jegyeit ábrázoljuk pl. 3 bájton, illetve a karakterisztikát 1 bájton. Így 4 bájton tárolható legkisebb szám: -1.5*10-45, a legnagyobb tárolható szám: 3.4*1038.

Karakterek ábrázolása ASCII (American Standard Code for Information Interchange ) - kódtábla 0- 127-ig beszámozva tartalmaz betűket és vezérlőkódokat A személyi számítógépekkel együtt az ASCII terjedt el, ami eredetileg csak 7 bitet használt, ezzel 128 különböző karaktert írt le. Ezek tartalmazták az angol ábécé kis- és nagybetűit, a számokat és sok nem nyomtatható karaktert. Később felmerült az igény arra, hogy az egyes nemzetek a saját nyelvükön kommunikáljanak a számítógéppel.

Ez a 128 karakter később kevésnek bizonyult, hiszen nem férnek bele a nemzeti karakterek sem. Ezért a karakterek ábrázolására több helyet: 8 bitet (1 bájtot) szántak, így már 256 féle karakter vált alkalmazhatóvá. De az első 128-at nem bolygatták, hanem kibővítették az eddigi kódtáblát másik 128 karakterrel. Többféle kiegészítés is létezik, tekintettel a nemzeti karakterekre és az operációs rendszerekre, így például léteznek a következő (256 elemű) kódtáblák: - 437-es (USA) kódtábla: többféle nemzeti karakterrel, grafikus jelekkel, - 852-es (Latin II vagy Szláv) kódlap: a magyar, lengyel, cseh ábécék latin betűktől eltérő betűit és grafikus jeleket tartalmaz.

UNICODE kódtábla A karakterábrázolási problémák megoldását az jelenti, ha egy és csak egy, szabványban elismert karakterkészlet létezik, ami a Föld minden nyelvének minden elemét leírja. Ez a karakterkészlet nem más mint a Unicode. A Unicode 16 biten tárolja a karaktereket, így 65536 karakter leírására alkalmas. A Unicode alsó 128 karaktere egybeesik az ASCII kódolással. Az e fölötti részekben pedig szegmensekben helyezkednek el a különböző nyelvcsoportokat leíró karakterek. A jelenleg használt kódolási formák közül a legelterjedtebb az UTF-8, ami változó hosszúságú kódolással jeleníti meg a Unicode jeleit.

Logikai műveletek, Boole-algebra A logikai műveletek az állítások igazságtartalma alapján adnak eredményt. A logikai érték lehet igaz vagy hamis. Jelölés lehet pl. Igaz: i,True,1,T. Hamis: h,False,0. Leggyakoribb logikai műveletek: not, and, or, xor Az igazságtábla azt adja meg, hogy a művelet milyen bemenő logikai értékekre milyen eredményt szolgáltat.

Logikai műveletek, Boole-algebra A NOT művelet csak egy bemenő paramétert használ és azt ellenkezőre állítja. Az AND logikai művelet végeredménye csak akkor igaz, ha mindkét bemenő állítás igaz. Az OR logikai művelet végeredménye csak akkor hamis, ha mindkét bemenő állítás hamis. A XOR logikai művelet végeredménye akkor hamis, ha mindkét bemenő állítás logikai értéke azonos. A műveletek kiértékelési sorrendje balról jobbra történik. Ezen változtathat a műveletek prioritása és a zárójelezés.

Boole-algebra használata Shannon a Boole-algebrát már áramkörök tervezéséhez használta. A lényeg az, hogy minden áramkör működése leírható logikai műveletekkel. Az úgynevezett kapuáramkörök a logikai műveletek megvalósítását jelentik az elektronikában. A processzor áramkörei is kapuáramkörökből állnak össze. A félvezetők tulajdonságai tették lehetővé, hogy 1 cm2-re akár egymillió elemet is el lehessen helyezni.