Автор статьи: Андрей Рогов
Передача информации
Ранее мы уже изучили, как происходит кодирование изображений и звука. Однако не менее важный этап работы с информацией — её передача. В этой статье мы не будем вдаваться в технические детали, такие как разбиение данных на пакеты или особенности сетевой адресации. Вместо этого сосредоточимся на ключевых понятиях: объёме передаваемой информации, скорости передачи данных, пропускной способности канала и времени передачи.
Процесс передачи информации во многом напоминает движение объектов в физике. Формула из начальной школы напомнит, что путь равен произведению скорости на время.
$S = v \cdot t$
Точно так же находим объём информации, который передали с определённой скоростью за конкретное время:
$I = v \cdot t$, где $I$ — объём переданной информации, $v$ — скорость передачи информации, $t$ — время передачи.
Скорость передачи информации часто называют пропускной способностью канала. Измеряется она в битах в секунду или других единицах, связанных с объёмом информации: Кбит/с, Мбит/с. Для скорости не принято переводить её величину в байты.
В большинстве современных заданий ЕГЭ по информатике требуется решить задачи, связанные с передачей информации. Чаще всего речь идёт о передаче изображений или звука, поэтому важно понимать не только основы передачи данных, но и процесс дискретизации. Давайте разберём несколько примеров таких заданий.
Задача 1
Вспомним формулу для определения объёма звукового файла:
$I = k \cdot i \cdot f \cdot t,$ где $k$ — количество каналов, $i$ — глубина кодирования, $f$ — частота дискретизации, $t$ — время звучания файла.
$I = 2 \cdot 16 \cdot 48~000 \cdot 90 = 138~240~000 \text{ бит}$
Выразим из формулы передачи информации время:
$t = I / v$\
$t = 138~240~000 / 3~200 = 43~200$
При вычислениях в Python Shell удобно не делать промежуточных вычислений, а сразу получать итоговый результат:
>>> 2 * 16 * 48000 * 90 / 3200
43200.0
Задача 2
Сначала найдём объём одной аудиозаписи:
$I = k \cdot i \cdot f \cdot t$
$I = 2 \cdot 16 \cdot 44~000 \cdot 60 = 84~480~000 \text{ бит}$
В одном пакете $32$ аудиозаписи, поэтому объём пакета равен:
$I = 84~480~000 \cdot 32 = 2~703~360~000 \text{ бит}$
Чтобы найти время передачи пакета, разделим его объём на скорость передачи:
$t = I / v$
$t = 2~703~360~000 / 1~802~240 = 1500 \text{ сек}$
Как и в прошлой задаче, при вычислениях удобно сразу получать конечный ответ:
>>> 2 * 16 * 44000 * 60 * 32 / 1802240
1500.0
Задача 3
Зная скорость и время передачи, найдём объём информации и определим размер файла:
$I = v \cdot t$
$I = 65~536 \cdot 288 = 18~874~368 \text{ бит}$
Запишем формулу объёма графического файла:
$I = k \cdot i$
Чтобы найти количество цветов, определим глубину цвета:
$N = 2^i$\
Из формулы выше $i = I / k$\
$i = 18~874~368 / (1024 \cdot 768) = 24 \text{ бита}$\
$N = 2^{24} = 16~777~216$
Задача 4
В этом задании рассмотрим два способа передать файл и найдём время каждого из них.
Первый способ
Время складывается из сжатия, передачи и распаковки. На сжатие и распаковку потребуется $36 + 24 = 60 \text{ секунд.}$
Объём сжатого файла равен $1500 \text{ Мбайт} \cdot 0.4 = 600 \text{ Мбайт}.$ При скорости передачи данных $100 \text{ Мбит}$ потребуется $t = 600 \cdot 8 / 100 = 48 \text{ секунд}.$ Умножаем на восемь, чтобы перевести Мбайты в Мбиты.
Таким образом, общее время передачи $t = 60 + 48 = 108 \text{ секунд}.$
Второй способ
$t = 1~500 \cdot 8 / 100 = 120 \text{ секунд.}$\
Первый способ быстрее на $12$ секунд.
Ответ: $112$.
Заключение
Передача информации — важная и совсем не сложная часть работы с данными. Всё сводится к трём ключевым понятиям: объём информации, скорость передачи и время, за которое данные добираются до адресата. По сути, формула здесь почти такая же, как и в физике для движения: нужно просто умножить скорость на время, чтобы узнать, сколько информации мы успеем передать.
Для решение таких задач важно уметь считать объёмы файлов (например, аудио или изображения), правильно подставлять значения в формулы и не забывать про перевод единиц. Иногда встречается сжатие или распаковка файлов — помните, что на это тоже тратится время.
Разобравшись в этих принципах, вы сможете легко решать задания из ЕГЭ и поймёте, как устроена передача данных в реальной жизни.
При подготовке к экзамену по информатике важно помнить: задание очень вариативно. Для уверенности мы рекомендуем ознакомиться с широким спектром разных видов задач. Для этого поможет тренажёр для подготовки к ЕГЭ по информатике Яндекс Учебника.
А ещё предлагаем решить подборку задач, чтобы закрепить свои навыки.