Книга в занимательной форме рассказывает о проблемах цифровой связи. Открывает удивительный мир двух цифр: 0 и 1, с помощью которых можно «спрятать» в электронный «шкафчик» многотомные издания А. Дюма, разгадать тайну знаменитой Джоконды, «законсервировать» или передать на расстояние речь, музыку, изображение. Знакомит с линиями передачи цифровой информации, цифровыми многоканальными системами передачи.
Для любознательных читателей, для молодежи, выбирающей профессию, и всех, кто интересуется современными телекоммуникациями, будет полезна студентам высших и средних учебных, заведений.
Предисловие
Наша книга посвящена не электросвязи вообще, а стремительно развивающейся технике цифровой связи. Мы попытались донести до вас, читатель, основные идеи и принципы передачи цифровой информации на расстояние. Термин
цифровая информация
может оказаться малопонятным широкому кругу читателей и требует пояснения. Дело в том, что самую разнообразную информацию, с какой только сталкивается в своей жизни человек, — буквенную (ту, что пишем), звуковую (ту, что слышим), визуальную (ту, что видим) и другую — можно "превратить" в набор цифр. Эти цифры можно вводить в компьютер, "закладывать" на хранение в специальное "хранилище" — память, передавать в другие населенные пункты. Любую информацию, преобразованную в цифры, и называют цифровой.
В небольшой по объему книге невозможно даже коротко коснуться всех сторон и аспектов такой многогранной проблемы, какая скрывается под названием
цифровая связь,
— уж очень обширную область техники оно охватывает. Отсутствие конкуренции в пробе пера на эту тему дало нам возможность при отборе материала положиться на свой вкус.
МАГИЧЕСКИЕ ЦИФРЫ
Рожденные в древности
Эти слова древнегреческий трагик Эсхил (525–456 гг. до н. э.) приписывал Прометею, похитившему с Олимпа огонь и передавшему его людям. Однако не Прометей был "изобретателем" чисел. Здесь автор философской оратории о благородном титане допустил историческую неточность. Правда, Эсхил мог не знать, что родиной первых в мире цифр и систем счисления был Древний Восток (XX–XVIII вв. до н. э.).
Давно уже исчезли древние государства Востока: Египет, Вавилон, Ассирия, города их были разрушены, а развалины занесены пеплом от пожаров и песком. Но многочисленные археологические раскопки позволили обнаружить останки роскошных дворцов, величественных храмов, добыть письменные тексты на камне, глине, папирусе. Ученые расшифровали письменность древневосточных народов и прочли многие найденные документы.
Заглянем и мы с вами, читатель, в глубь веков — в седую древность, полную таинственных загадок и трагических событий.
Внимание: конкурент!
Почему вот уже на протяжении нескольких веков на всем земном шаре пользуются десятью арабскими цифрами, хотя не во все времена и не везде люди имели дело с арабской арифметикой? Прежде чем ответить на этот вопрос, познакомимся с одним замечательным свойством нашей системы счисления —
позиционностью
.
Изобразим какое-нибудь число, например 777. В нем один и тот же знак "7" участвует 3 раза, но когда он стоит справа, то означает семь единиц, когда в центре — семь десятков, когда слева — семь сотен. Таким образом, при записи числа цифра может иметь начертание одно и то же, а числовые значения — разные, в зависимости от места, позиции, на которой она стоит.
Такой принцип представления чисел называется
поместным
, или
позиционным
. Для записи любых сколь угодно больших чисел достаточно десяти цифр!
Каждая позиция, или разряд, числа имеет определенный "вес" (единицы, десятки, сотни и т. д.), поэтому число 777 можно расписать как
Искусство шифрования
Это строки стихотворения "Бармаглот" из знакомой всем веселой детской книжки "Алиса в Зазеркалье". Если предложить разным людям "распознать", какую конкретную информацию несут в себе эти строки, то вариантов будет столько, сколько и людей, пытающихся их расшифровать. В них не заложено никакого смысла! Это знаменитые "Джабберуокки" (что-то вроде бессмыслицы) — математика и логика Льюиса Кэрролла.
А вот такая фраза:
на первый взгляд кажется еще более бессмысленной, чем "Джабберуокки". Однако она как раз содержит в себе вполне определенную информацию. В этой записи мы зашифровали название первой части нашей книги "Магические цифры" путем перестановки в нем букв.
Волшебный шкафчик
Пожалуй, немногие знают сегодня значение слов "комод" и "святцы". Между тем, в не столь далекие времена единственными печатными источниками информации в домах простых людей были книги религиозного содержания. И хранили их в самом надежном месте: прочном деревянном шкафу — комоде.
Неужели в век стремительного развития науки и техники шкафы так и останутся единственным хранилищем печатного слова? Поспешим успокоить читателя. Не в будущем, а уже в настоящем на смену громоздким книжным "бабушкиным комодам" пришли миниатюрные "электронные шкафчики".
Но прежде чем говорить об информационной емкости такого "электронного шкафа" и предсказывать его будущее, познакомимся с тем, как устроены его "полки" и как "укладывается" на них текст, состоящий из букв, слов, предложений.
В главе "Искусство шифрования" описано чудесное превращение буквенного текста в закодированную последовательность цифр, как десятичных (0, 1, 2…., 9), так и двоичных (0 и 1). Запоминать же и хранить цифры намного проще, чем буквы и слова, хотя бы потому, что цифр существенно меньше.
Ее величество Информация
Эти строки повествуют об одном из древних способов передачи информации — с помощью цепочки зажигаемых один за другим сигнальных костров.
Сразу же возникает несколько вопросов: кто "произвел" эту информацию? Кому она "адресована"? Какое количество информации передано? Какова ее ценность? Эти вопросы могут возникнуть у того, кто не знаком с произведением Эсхила и в приведенном отрывке не нашел на них ответа. Но эти же вопросы могут возникнуть и у специалистов, занимающихся изучением такого феномена, как ИНФОРМАЦИЯ.
В последние десятилетия в научной литературе замелькали термины: "информология", "информатика", "кибернетическая теория информации", "теория систем передачи информации" и т. п. В настоящее время изучением информации занято большое число ученых разных направлений. Не имея возможности подробно останавливаться на каждой из перечисленных наук, коснемся лишь основных их направлений.
Информология
— это наука об общих закономерностях производства, передачи и потребления информации независимо от источников и характера последней.
