Контроль правильности записи данных

При использовании машинного носителя после того, как информация была все-таки введена оператором, можно организовать ее контроль. При этом предусматриваются следующие приемы:

1. контроль формата сообщения (типа данного и числа символов в данном);

2. контроль идентичности: введенная информация сравнивается с имеющейся в системе;

3. проверка допустимости содержания. Может выполняться для всего сообщения или для отдельного фрагмента. Может осуществляться с помощью вычисления и сравнения с некоторой суммой;

4. контроль с помощью дополнительной информации: в сообщение включаются элементы, избыточные к содержанию сообщения и являющиеся производными по отношению к некоторым фрагментам сообщения;

5. контроль по граничным значениям (диапазон);

6. контроль сопоставлением: дважды вводится одно и то же сообщений.

7. логический, когда фактические данные сопоставляются с нормативными или с данными предыдущих периодов обработки. Здесь также может выполняться проверка логической непротиворечивости функционально-зависимых показателей и их групп и т.д.;

8. арифметический, когда выполняется подсчет контрольных сумм по строкам и столбцам документов, контроль по формулам и т.д.

Восприятие информации

При восприятии информации техническим устройством выделяются следующие этапы:

1. первичное восприятие и измерение информации;

2. анализ информации;

3. распознавание введенного сигнала.

Рассмотрим, как выполняется восприятие информации сканером – устройством для ввода в компьютер двумерных изображений и клавиатурой компьютера

Сканер как устройство восприятия информации

Принцип действия сканера очень прост - он представлен на рисунке:

Поверхность с изображением просматривается (сканируется) непрерывным лучом света, испускаемым фотодиодом, в направлении, которое на рисунке изображено пунктирными линиями. Отражаемый луч улавливается датчиком, который замеряет его интенсивность с определенной частотой (получается дискретный по времени и значению сигнал). Интенсивность потока преобразуется в двоичный код, в простейшем случае - в однобитовый, по следующему правилу: если в точке падения луча на поверхность есть изображение, оно кодируется двоичной 1, если нет – двоичным 0. В более сложных случаях, когда сканер распознает и цвета, кодирование выполняется p-битовым двоичным кодом, причем p = log2K, где K – количество распознаваемых сканером цветовых оттенков. Таким образом, после сканирования всей поверхности каждая ее точка представляется (кодируется) двоичным 0 или 1. Получается растровый формат исходного изображения. На этом работа сканера может быть закончена, если пользователь настроил его на ввод изображения и только.

Если же вводится текст (настройка на ввод текста также выполняется пользователем), в растровом формате изображения начинают распознаваться отдельные символы. В результате получается текстовый формат, который может обрабатываться, например, текстовым процессором.

Первичное восприятие и измерение информации

Для сканера этот этап выполняется датчиком, который преобразует интенсивность отраженного светового потока в дискретный по времени и значению электрический сигнал.

Пример 1. Пусть в результате сканирования исходной поверхности с изображением выделено nxm точек, с которых сняты замеры интенсивности отраженного луча. Эти замеры преобразованы в электрические сигналы Uij, где i = 1, n; j = 1, m. Таким образом, в результате данного этапа сформирован двумерный массив размером nxm, элементы которого содержат значения напряжения в каждой точке с координатами (i, j):

Анализ результатов первичного восприятия и измерения

Состоит в кодировании значений Uij по следующему правилу (в простейшем случае, когда вводится черно-белое изображение): Uij =1, если Uij > Uпорог, либо Uij = 0, если Uij ≤ Uпорог, где Uпорог – пороговое значение напряжения.

Пример 2. В результате анализа значений элементов массива из примера 1 получим бинарный двумерный массив, подобный показанному ниже:

Очевидно, данный этап включает в себя и кодирование. В самом деле, числовые значения напряжений Uij преобразованы в двоичные значения. Если вводится графическое изображение (рисунок), на этом работа сканера закончена. Получен растровый формат.

Если вводится текст, выполняется следующий этап – распознавание символов.

Распознавание символов

Рассмотрим, как решается эта задача в простейшем случае, когда сканер предварительно обучается распознавать символы того или иного шрифта.

В этом случае в сканер вводятся по каждому шрифту (с учетом стиля и размера символов) списки шаблонов символов в виде растровых решеток. Например, шаблон единицы, представленный растровой решеткой размером 10х10, изображен на рисунке 1, шаблон строчной латинской буквы l – на рисунке 2.

Рисунок 1

Рисунок 2

Полученный после анализа бинарный массив сопоставляется с шаблонами из памяти сканера. Подсчитывается число совпавших растровых элементов, равных 1. Выбирается тот символ, для которого число совпавших растровых элементов максимально.

Пример 3. Сравним изображение из примера 2 с изображениями на рисунках 1 и 2. Число совпавших элементов, соответственно, – 14 и 13. Таким образом, введенный символ – 1. Распознанный символ кодируется, например, в системе кодирования ASCII.

Очевидно, и в случае восприятия информации техническим устройством происходит ее регистрация. При этом, как правило, используются машинные носители информации.

Восприятие информации клавиатурой

Рассмотрим эту фазу относительно универсальной алфавитно-цифровой клавиатуры.

Восприятие информации клавиатурой существенно зависит от класса нажимаемой или отпускаемой клавиши. Клавиши обычной 101-клавишной клавиатуры делятся на следующие классы:

1. алфавитно-цифровые и знаковые клавиши. Сюда входят буквы латинского и русского алфавитов, знаки пунктуации, арифметических операций, операций сравнения, специальные клавиши Esc, Tab, Enter, Backspace;

2. функциональные клавиши от F1 до F12;

3. клавиши перемещения курсора Home, End, PageUp, PageDown, стрелки вниз, вверх, вправо, влево;

4. клавиши управления редактированием Ins, Del;

5. клавиши смены регистров и модификации кодов других клавиш Alt, Ctrl, Shift;

6. клавиши фиксации регистров CapsLock, ScrollLock, NumLock;

7. вспомогательные клавиши PrintScreen, GreyPlus, GreyMinus, Pause (Break).

Первичное восприятие и измерение

При нажатии клавиши замыкаются электрические контакты и вырабатывается непрерывный постоянный электрический сигнал, продолжительность которого определяется длительностью нажатия клавиши (на рисунке это отрезок между временем нажатия – tн и временем от пускания – tотп):

Если (tотп - tн) > 0.5 секунды, сигнал дискретизируется по времени с дискретой Δt = 0.1 секунды (тогда получается, что клавиша нажималась неоднократно; задержка нажатой клавиши является частой ошибкой начинающего пользователя). Получается дискретный по времени сигнал:

При отпускании клавиши контакты размыкаются.

Контроллером клавиатуры генерируется скэн-код клавиши по следующему правилу: если клавиша нажимается, скэн-код равен ее порядковому номеру; если клавиша отпускается, скэн-код равен ее порядковому номеру, увеличенному на 128.

Сформированный скэн-код помещается в память клавиатуры (имеет размер до 20 символов).

После этого контроллер клавиатуры сообщает операционной системе о манипуляциях с клавиатурой. Операционная система обращается к памяти клавиатуры и выбирает скэн-код для последующего анализа.

Анализ

Операционная система анализирует скэн-код и переводит его в специальный двухбайтовый код. Структура этого кода и правила его назначения показаны в таблице:

Сочетание главного и вспомогательного байтов, когда главный байт содержит ноль, называется расширенным ASCII-кодом.

Распознавание

Отдельным кодам сопоставляются определенные функции, которые реализуются затем при нажатии этих клавиш. Так, например, для клавиш класса 1 – это функции отображения символов на экране дисплея и записи их кодов в промежуточную память клавиатуры. Таким образом, распознавания как такового не происходит, поскольку заранее определено соответствие между кодом клавиши (или комбинации клавиш) и соответствующей функцией.