Стиснення даних
Модеми
Модем - це пристрій призначений для під'єднання комп'ютера до звичайної телефонної лінії. Назва походить від скорочення двох слів - МОдуляція та ДЕМодуляція.
Комп'ютер виробляє дискретні електричні сигнали (послідовності двійкових нулів та одиниць), а по телефонних лініях інформація передається в аналоговій формі (тобто у вигляді сигналу, рівень якого змінюється безперервно, а не дискретно). Модеми виконують цифрово-аналогове й обернене перетворення. При передачі даних модеми накладають цифрові сигнали комп'ютера на безперервну носійну частоту телефонної лінії (модулюють її), а при їх прийманні демодулюють інформацію і передають її в цифровій формі в комп'ютер. Модеми передають дані по звичайних, тобто комутованих, телефонних каналах зі швидкістю від 300 до 56 000 біт за секунду, а по орендованих (виділених) каналах ця швидкість може бути і вищою. Окрім того, сучасні модеми здійснюють стиснення даних перед відправленням, і відповідно, реальна швидкість може перевищувати максимальну швидкість модему.
За конструктивним виконанням модеми бувають вбудованими (вставляються в системний блок комп'ютера в один із слотів розширення) і зовнішніми (підключаються через один із комунікаційних портів, маючи окремий корпус і власний блок живлення). Однак без відповідного комунікаційного програмного забезпечення, найважливішою складовою якого є протокол, модеми не можуть працювати. Найбільш поширеними протоколами модемів є v.32 bis, v.34, v.42 bis та інші.
Сучасні модеми для широкого кола користувачів мають вбудовані можливості відправлення і отримання факсимільних повідомлень. Такі пристрої називаються факс-модемами. Також є можливість підтримки мовних функцій, за допомогою звукового адаптеру.
На вибір типу модему впливають наступні фактори:
· ціна: зовнішні модеми коштують дорожче, оскільки в ціну входить вартість корпусу та джерела живлення;
· наявність вільних портів/слотів: зовнішній модем під'єднується до послідовного порта. Внутрішній модем до слота на материнський платі. Якщо порти або слоти зайняті, потрібно вибрати один з пристроїв;
· зручність користування: на корпусі зовнішнього модему є індикатори, що відображають його стан, а також вимикач джерела живлення. Для встановлення зовнішнього модему не потрібно розбирати корпус комп'ютера.
Контрольні запитання
1. Які пристрої називаються периферійними? Чому?
2. Опишіть принцип дії матричних принтерів.
3. Які ви знаєте споживчі характеристики принтерів?
4. В яких одиницях вимірюється роздільна здатність принтерів та сканерів?
5. В чому полягає принцип дії лазерних принтерів?
6. Яка колірна модель реалізована в кольорових струменевих принтерах?
7. Для чого призначені сканери? В яких випадках їх доцільно використовувати?
8. Чим визначається вибір роздільна здатність сканування?
9. Які типи сканерів ви знаєте? В чому полягає різниця між ними?
10. Які функції виконують модеми?
11. Які фактори впливають на вибір типу модему?
Характерною особливістю більшості типів даних є їх надлишковість. Ступінь надлишковості даних залежить від типу даних. Наприклад, для відеоданих ступінь надлишковості в декілька разів більша ніж для графічних даних, а ступінь надлишковості графічних даних, у свою чергу, більша за ступінь надлишковості текстових даних. Іншим фактором, що впливає на ступінь надлишковості є прийнята система кодування. Прикладом систем кодування можуть бути звичайні мови спілкування, які є ні чим іншим, як системами кодування понять та ідей для висловлення думок. Так, встановлено, що кодування текстових даних за допомогою засобів української мови дає в середньому надлишковість на 20-25% більшу ніж кодування аналогічних даних засобами англійської мови.
Для людини надлишковість даних часто пов'язана з якістю інформації, оскільки надлишковість, як правило, покращує зрозумілість та сприйняття інформації. Однак, коли мова йде про зберігання та передачу інформації засобами комп'ютерної техніки, то надлишковість відіграє негативну роль, оскільки вона приводить до зростання вартості зберігання та передачі інформації. Особливо актуальною є ця проблема у випадку необхідності обробки величезних обсягів інформації при незначних об'ємах носіїв даних. У зв'язку з цим постійно виникає проблема позбавлення надлишковості або стиснення даних. Коли методи стиснення даних застосовуються до готових файлів, то часто замість терміну "стиснення даних" вживають термін "архівування даних", стиснений варіант даних називають архівом, а програмні засоби, що реалізують методи стиснення називаються архіваторами.
В залежності від того, в якому об'єкті розміщені дані, що підлягають стисненню розрізняють:
1. Стиснення (архівування) файлів: використовується для зменшення розмірів файлів при підготовці їх до передавання каналами зв'язку або до транспортування на зовнішніх носіях малої ємності;
2. Стиснення (архівування) папок: використовується як засіб зменшення обсягу папок перед довготерміновим зберіганням, наприклад, при резервному копіюванні;
3. Стиснення (ущільнення) дисків: використовується для підвищення ефективності використання дискового простору шляхом стиснення даних при записі їх на носії інформації (як правило, засобами операційної системи).
Існує багато практичних алгоритмів стиснення даних, але всі вони базуються на трьох теоретичних способах зменшення надлишковості даних. Перший спосіб полягає в зміні вмісту даних, другий - у зміні структури даних, а третій - в одночасній зміні як структури, так і вмісту даних.
Якщо при стисненні даних відбувається зміна їх вмісту, то метод стиснення є незворотнім, тобто при відновленні (розархівуванні) даних з архіву не відбувається повне відновлення інформації. Такі методи часто називаються методами стиснення з регульованими втратами інформації. Зрозуміло, що ці методи можна застосовувати тільки для таких типів даних, для яких втрата частини вмісту не приводить до суттєвого спотворення інформації. До таких типів даних відносяться відео- та аудіодані, а також графічні дані. Методи стиснення з регульованими втратами інформації забезпечують значно більший ступінь стиснення, але їх не можна застосовувати до текстових даних. Прикладами форматів стиснення з втратами інформації можуть бути: JPEG (Joint Photographic Experts Group) для графічних даних; MPG - для для відеоданих; MP3 - для аудіоданих.
Якщо при стисненні даних відбувається тільки зміна структури даних, то метод стиснення є зворотнім. У цьому випадкові з архіву можна відновити інформацію повністю. Зворотні методи стиснення можна застосовувати до будь-яких типів даних, але вони дають менший ступінь стиснення у порівнянні з незворотними методами стиснення. Приклади форматів стиснення без втрати інформації: GIF (Graphics Interchange Format), TIFF (Tagged Image File Format) - для графічних даних; AVI - для відеоданих; ZIP, ARJ, RAR, CAB, LH - для довільних типів даних. Існує багато різних практичних методів стиснення без втрати інформації, які, як правило, мають різну ефективність для різних типів даних та різних обсягів. Однак, в основі цих методів лежать три теоретичних алгоритми:
· алгоритм RLE (Run Length Encoding);
· алгоритми групи KWE(KeyWord Encoding);
· алгоритм Хафмана.