Кодирование данных двоичным кодом

Информация и информатика

Информация в материальном мире

Мы живем в материальном мире и окружены физическими телами либо физическими полями. Физические объекты находятся в состоянии непрерывного движения, которое сопровождается обменом энергии.

Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами происходит регистрация сигналов, при этом образуются данные. Данные – это зарегистрированные сигналы. Они несут информацию о событиях, произошедших в материальном мире. Но данные не тождественны информации. Например, прослушивая передачу на незнакомом языке, мы получаем данные, но не получаем информации, т.к. не владеем методом преобразования данных в известные нам понятия. Таким образом, информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами.

С точки зрения информатики наиболее важными свойствами информации являются:

· Объективность и субъективность. Более объективной считается та информация, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. Поэтому фотография дает более объективную информацию, чем рисунок того же объекта. В ходе информационного процесса степень объективности информации всегда понижается

· Полнота - характеризует качество информации и определяет достаточность данных для принятия решений.

· Достоверность. Она снижается при наличии «информационного шума».

· Адекватность. – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела.

· Доступность – мера возможности получить ту или иную информацию.

· Актуальность – это степень соответствия информации текущему моменту времени.

Данные

Кодирование данных двоичным кодом

Данные – составная часть информации. Данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов (бумага, магнитные диски, фотография и т.д.). Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности (количество данных, записанных в единице измерения для данного носителя) и динамическим диапазоном (логарифмическое отношение интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя нередко зависит полнота, доступность и достоверность информации. Задача преобразования информации с целью смены носителя является одной из важнейших задач информатики.

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. Можно выделить следующие основные операции:

· сбор данных – накопление информации;

· формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме;

· фильтрация данных – отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений;

· сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку;

· архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме;

· защита данных – комплекс мер для предотвращения утраты, воспроизводств и модификации данных;

· транспортировка данных – прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса;

· преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую.

Работа с информацией может иметь огромную трудоемкость и ее надо автоматизировать. Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, важно унифицировать их форму представления. Для этого используются прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки – это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки – системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов.

Система кодирования в вычислительной технике называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью двух знаков: 0 и 1 – двоичные цифры (bi nary digi t), сокращенно bit (бит).

Одним битом могут быть выражены 2 понятия: 0 или 1 (да или нет).

Двумя битами можно закодировать четыре различных понятия:

00 01 10 11

Тремя битами – восемь:

000 001 010 011 100 101 110 111

Общая формула имеет вид: N = 2^m, где

N – количество независимых кодируемых значений;

m – разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Целые числа кодируются достаточно просто – достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется 0 или 1. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа. Например:

19:2 = 9+ 1 9:2 = 4+ 1 4:2 = 2+ 0 2:2 = 1 +0

Таким образом, 19₁₀ = 10011₂

Проверка: 1 *2⁰+ 1 *2¹+ 0 *2²+ 0 *2³+ 1 *2⁴=19

Для кодирования целых чисел от 0 до 256 достаточно иметь 8 разрядов (2⁸=256). 16 бит позволяют закодировать целые числа в диапазоне от 0 до 65535, а 24 бита – уже более 16.5 миллионов разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. Число сначала преобразуется в нормализованную форму. Например,

35468, 24627 = 0.3546824627 ∙ 10⁵

мантисса характеристика

Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы вместе со знаком числа, а некоторое число разрядов – для характеристики вместе со знаком порядка.

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Для кодирования 256 символов достаточно 8 бит.

Институт стандартизации США ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США).

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Коды от 0 до 31 – это коды для управления выводом данных. Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды знаков препинания, цифр, арифметических действий, некоторых вспомогательных символов и символов английского алфавита. Прописные и строчные символы русского языка в компьютерах, работающих на платформе Windows, размещены, начиная с кодов 192(А) по 255(я) – кодировка Windows 1251.

В СССР была разработана система кодирования КОИ -7, в российском секторе Интернет сейчас используют КОИ – 8.

Графическое изображение состоит из мельчайших точек, образующих узор, называемый растром. Так как линейные координаты и яркость каждой точки можно выразить с помощью целых чисел, то растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных.

Для кодирования черно-белого изображения достаточно 8-разрядного кода. Для кодирования цветных изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие: Красный (Red, R), зеленый (Green,G), синий (Blue,B) – система RGB. Если для кодирования яркости каждой составляющей использовать 256 значений (8 бит), то на кодирование одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 миллионов различных цветов, что близко к чувствительности человеческого взгляда.

Кодирование звуковой информации пришло в вычислительную технику позже, поэтому методы кодирования ее двоичным кодом далеки от стандартизации.

Поиск по сайту: