Файл: Операции, производимые с данными (теоретические основы и понятия).pdf

Введение

Цель исследования: изучить операции, производимые с данными.

Задачи исследования: изучить основные операции с данными, теоретические основы и понятия, связанные с операциями, производимыми с данными.

Объект исследования: данные.

Предмет исследования: операции, производимые с данными.

Актуальность исследования: во всем современном мире миллионы людей озадачены теми или иными операциями, производимыми с данными. Практически на каждом рабочем месте выполняются особые операции, позволяющие, управлять культурными, экономическими, научными и промышленными процессами. Работа с информацией имеет огромную трудоемкость, поэтому технический прогресс идет по пути автоматизации производимых над данными операций.

Понятия и теоретическая информация, используемая для написания курсовой работы, относится к основам знаний по информатике, поэтому литература, содержащая необходимые сведения не всегда является современной. Раскрыть тему и глубже изучить вопрос производимых с данными операций помогают пособия не только по информационным технологиям и программированию, но и по философии и экономике.

Глава 1. Понятие данных

Данные — поддающееся многократной интерпретации представление информации в формализованном виде, пригодном для передачи, связи или обработки. [13]

Данные в памяти могут быть организованы в различные виды структур данных, таких как массивы, связанные списки или объекты. Структуры данных могут хранить данные различных типов, включая числа, строки и другие структуры данных. [3] Согласно архитектуре фон-Неймана, на основании которой построены все современные компьютеры, данные и программы могут храниться в одной и той же области памяти, потому что и то и другое выражается, как правило, в виде двоичного кода.

Глава 2. Обработка данных

Обработка в общем понимании этого слова - это воздействие на объект с целью придать ему новые свойства. В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью различных методов. Таким образом, обработка данных – ни что иное, как преобразование данных под воздействием различных методов с целью придать им новые определенные свойства. И эта обработка может включать в себя множество операций.

---

Научно-технический прогресс, точнее, быстрое появление новых типов носителей, средств и способов передачи информации, появление новых условий и требований к обработке данных приводят к усложнению этого процесса и влекут за собой увеличение трудозатрат.

Глава 3. Возможные операции по обработке данных

Среди действий или операций с данными выделяют основные, такие как:

• сбор;
• формализация;
• фильтрация;
• сортировка;
• архивация;
• хранение;
• защита;
• транспортировка;
• преобразование;
• тиражирование;
• кодирование;
• обработка.

Приведенный список можно дополнить и другими операциями, например: запись, систематизация, накопление, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (распространение, предоставление, доступ), обезличивание, блокирование, удаление, уничтожение.

Разберем каждую из основных операций с информацией.

Под сбором понимается процесс получения данных от источников их регистрации, т.е. их фиксирование на носителях данных (документах, машинных носителях и т.п.). [4] и таким образом, накопление информации, которая обеспечивает достаточную полноту принятия решений. Собранные данные вводятся в информационную систему, в которой они и будут обрабатываться, храниться и передаваться. Цель сбора данных – обеспечение готовности информации к дальнейшему продвижению в информационной системе и представление информации в различных формах. В процессе сбора данных можно выделить два метода: механический сбор и наблюдение. Механический сбор – процесс регистрации механическим способом изменений физического состояние некоторого объекта источником информации, например, каким-либо событием или опытом. Наблюдение – метод сбора, который заключается в регистрации, воспроизводимого по памяти человека наблюдения. При механическом сборе информации системой датчиков степень достоверности получаемой информации заранее известна и постоянна, она определяется классом точности измеряющего прибора. Человек же при сборе данных вносит их субъективно, таким образом внося неопределенность, снижающую точность, но позволяя интерпретировать информацию. При сборе информации человеком используют разные формы: запись данных вручную, запись информации с помощью вспомогательных средств, таких как консоль, магнитные и цифровые записывающие устройства. [12]

---

Информация, которая не может быть собрана механическими средствами, собирается человеком. Регистрация данных при этом сборе данных происходит способом записи на носителе. Носителями может служить бумага для записи, перфолента, магнитный носитель, клавиатура, микрофон. Из-за интерпретации человеком информации при таком способе ввода точность данных падает.

В процессе сбора данные могут поступать в информационные системы в следующих видах:

• аналоговый,
• дискретный,
• кодовый.

Аналоговый вид представляет из себя некоторую непрерывную функцию времени, отображающую изменение информации.

Дискретный вид – это «да» и «нет», 0, 1 и так далее, то есть изменение состояния скачком.

В кодовом или цифровом виде информация представляется в форме сочетаний «0» и «1», соответствующих определённым символам. [7]

Формализация в философии - это отображение объектов некоторой предметной области с помощью символов какого-либо языка. Простейший вид формализации – прямое обозначение (именование, описание) объектов с помощью терминов [5]. В нашем же случае, с точки зрения информатики, формализация – это приведение различных данных к единой форме для того, чтобы обеспечить возможность сопоставить их между собой и таким образом повысить их уровень доступности.

Фильтрация - это по сути проверка и отбор чего-либо с различными целями. Например, отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости и которые мешают анализу «нужных» данных. При этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать.

Сортировка представляет из себя последовательное расположение или разбиение на группы данных по заданному признаку и в зависимости от выбранного критерия.

Архивация - подготовительная обработка (сбор, классификация, каталогизация, сжатие (для цифровой информации)) данных для долгосрочного хранения или передачи. Архивация служит для снижения трудо- и экономических затрат по хранению и дальнейшему поиску данных, повышает общую надежность информационного процесса.

Хранение информации – процесс обеспечения сохранности документов или данных, удовлетворительного состояния материального носителя, защиты от несанкционированного доступа и недозволенного использования.

Под защитой данных понимают комплекс мероприятий технического, организационного и организационно-технического характера, направленных на защиту информации от утраты, воспроизведения и модификации. [6]

---

Транспортировка - прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса. При транспортировке информации по сети передача данных производится путем разбиения на компьютере - отправителе исходных файлов на пакеты с последующей их сборкой на компьютере-получателе.

Реализация процедур передачи данных определяется следующими вводными данными:

• типом носителя информации,
• структурой информационных систем, между которыми передаются данные,
• задачами информационных систем,
• требованиями к надежности (сохранения целостности) передаваемых данных.

Этими требованиями определяется предельно допустимая пропуская способность информационной системы. Информационные системы, носителями информации в которых является бумага, обладают наименьшей скоростью передачи данных, а информационные системы с оптическими линиями связи – наибольшей. Самым распространенным типом носителя является сигнал, как электромагнитное колебание. Структура информационной системы и решаемые ею задачи тесно связаны.

Преобразование данных – это процесс видоизменения данных, направленный на выполнение условий того или иного метода обработки. Видоизменение может быть произведено из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Часто, преобразование информации требуется для записи данных на другой тип носителя, отличный от того, где данные хранились изначально. Примером необходимости преобразования данных может служить сканирование фотографий – перевод изображения из бумажной формы в форму, позволяющую хранить эти данные в электронной форме на диске. При транспортировке информации, о которой рассказано выше, так же возникает необходимость предобразования данных. Если же транспортировка осуществляется средствами, не предназначенными для передачи нужного типа данных, без множественного преобразования информации не обойтись. Например, так часто используемые в двухтысячных годах телефонные модемы передавали информацию по кабелю телефонной сети посредством аналоговых сигналов, таким образом, преобразовывая данные в звуковые сигналы в определенном диапазоне частот.

Тиражирование, чаще называемое репликацией данных – это технология распространения изменений, первоначально выполненных на одной копии блока данных, на другие копии. Такая технология повышает эффективность доступа к информации при условии своевременного и регулярного обновления и синхронизации копий.

---

Кодирование – выражение данных одного типа через данные другого типа. Для обеспечения удобной и эффективной обработки данных с помощью какой-либо совокупности правил применяют кодирование для замены объекта на условное обозначение (или код). Примером кодирования могут служить человеческие языки, азбука, система записи математических выражений, криптографические шифры и двоичное кодирование, позволяющее кодировать текстовую, числовую, графическую, звуковую информацию. Наиболее важным является кодирование сообщений двоичными наборами знаков (система кодирования понятий в вычислительной технике). Двоичный код – это набор знаков, 0 и 1, который применяется для хранения данных в памяти компьютера. Так же его называют машинным кодом. [8]

На рисунке 3.1 показаны различные варианты систем кодирования.

Рисунок. 3.1. Системы кодирования.

Обработка данных – это так же преобразование информации в удобный для дальнейшего продвижения в информационной системе вид. Обработка информации производится в несколько этапов:

• преобразование,
• идентификация,
• изменение.

Начнем разбирать этапы обработки данных со второго, самого важного этапа – идентификация. Это распознавание информации. Распознавание осуществляется по признакам и по идентифицирующим ключам. Наиболее распространенный метод распознавания данных – по признакам. Происходит такое распознавание таким образом: сначала фиксируется набор признаков (например, сочетания 0 и 1), затем полученный набор признаков сравнивается с фиксированными признаками и выносится решение о принадлежности данных к тому или иному типу. Такой метод используется для распознавания символов и реализуется в виде дешифрации кодов.

Для идентификации речевых сигналов используется специальная система признаков: частота основного тона, число формант и их расположение по частоте, нестационарность и так далее. При использовании таких признаков идентификация неоднозначна. Для идентификации графических объектов используется ключ. Ключом может являться кодовое слово, бит признака и так далее). В таком случае для идентификации используется только один признак – ключ и такая идентификация будет однозначна.

Вернемся к первому этапу обработки информации. Это преобразование данных, кодирование в вид, позволяющий обрабатывать такой вид информации в данной информационной системе. Для примера, электромагнитные колебания нужно преобразовать в акустические колебания (звуковые) или оптические объекты, потому как человек, тоже в каком-то роде, являющийся информационной системой, не может воспринимать информацию в виде электромагнитных колебаний. В общем, для информационных систем, преобразование – это представление символов в формате распознаваемого типа.

---