Двоично кодиране на данни

Данни

Информация в материалния свят

Информация и информатика

Ние живеем в материалния свят и сме заобиколени от физически тела или физически полета. Физическите обекти са в състояние на непрекъснато движение, което е придружено от обмен на енергия.

Всички видове енергиен обмен са придружени от появата на сигнали. Когато сигналите взаимодействат с физически тела, възникварегистрация на сигналаи се генерират данни.Даннитеса регистрирани сигнали. Те носят информация за събития, случили се в материалния свят. Но данните не са същите като информацията. Например, когато слушаме предаване на непознат език, ние получаваме данни, но не получаваме информация, т.к. ние не притежаваме известния ни метод за преобразуване на данни в концепции. Такаинформациятае продукт на взаимодействието на данни и адекватни методи. Като всеки обект, той има свойства.

От гледна точка на информатиката най-важните свойства на информацията са:

  • Обективност и субективност. За по-обективна информация се счита информацията, в която методите въвеждат по-малък субективен елемент. Следователно снимката дава по-обективна информация от рисунка на същия обект. В хода на информационния процес степента на обективност на информацията винаги намалява.
  • Пълнота -характеризира качеството на информацията и определя достатъчността на данните за вземане на решения.
  • Надеждност.Намалява при наличие на "информационен шум".
  • Адекватност.- това е степента на съответствие с реалното обективно състояние на нещата.
  • Наличност -мярка за способността да се получи тази или онази информация.
  • Релевантност –е степента, в която информацията съответства на текущия момент във времето.

Данните са неразделна част от информацията. Данните могат да се съхраняват и транспортират на различни видове носители (хартия, магнитни дискове, снимки и др.). Всеки носител може да се характеризира с параметъраразделителна способност(количеството данни, записани в мерна единица за даден носител) идинамичен обхват(логаритмично съотношение на интензитета на амплитудите на максималните и минималните записани сигнали). Пълнотата, достъпността и надеждността на информацията често зависят от тези свойства на носителя. Задачата за преобразуване на информация с цел промяна на носителя е една от най-важните задачи на информатиката.

По време на информационния процес данните се трансформират от един тип в друг с помощта на методи. Обработката на данни включва много различни операции. Могат да бъдат разграничени следнитеосновниоперации:

  • събиране на данни– натрупване на информация;
  • формализиране на данни– привеждане на данни от различни източници в една и съща форма;
  • филтриране на данни– филтриране на „допълнителни“ данни, които не са необходими за вземане на решения;
  • сортиране на данни– подреждане на данните по даден атрибут;
  • архивиране на данни– организиране на съхранение на данни в удобен и лесно достъпен вид;
  • защита на данните- набор от мерки за предотвратяване на загуба, възпроизвеждане и модифициране на данни;
  • транспортиране на данни– получаване и предаване на данни между отдалечени участници в информационния процес;
  • преобразуване на данни– преобразуване на данни от една форма в друга или от една структура в друга.

Работата с информация може да бъде много трудоемка и трябва да бъде автоматизирана. За автоматизиране на работата с данни, свързани сразлични видове, важно е да се уеднакви формата им на представяне. За това се използва техниката накодиране, тоест изразяване на данни от един тип чрез данни от друг тип. Естествените човешки езици не са нищо повече от концептуални кодиращи системи за изразяване на мисли чрез реч. В непосредствена близост до езиците саазбуки- системи за кодиране на езикови компоненти с помощта на графични символи.

Системата за кодиране в компютърната техника се наричадвоично кодиранеи се основава на представянето на данни чрез поредица от два знака: 0 и 1 са двоични цифри (bi nary digit ), съкратено бит (bit).

Един бит може да изрази 2 понятия: 0 или 1 (да или не).

Два бита могат да кодират четири различни концепции:

Три бита - осем:

000 001 010 011 100 101 110 111

Общата формула е:N = 2 m, където

N е броят на независимите кодирани стойности;

m е битовата дълбочина на двоичното кодиране, прието в тази система.

Цели числасе кодират доста просто - просто вземете цяло число и го разделете наполовина, докато остатъкът стане 0 или 1. Наборът от остатъци от всяко деление, написан отдясно наляво заедно с последния остатък, образува двоичния аналог на десетичното число. Например:

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

Проверка:1 *2 0 +1 *2 1 +0 *2 2 +0 *2 3 +1 *2 4 =19

За кодиране на цели числа от 0 до 256 е достатъчно да имате 8 бита (2 8 = 256). 16 бита ви позволяват да кодирате цели числа в диапазона от 0 до 65535, а 24 бита - повече от 16,5 милиона различни стойности.

За кодиране нареални числаизползвайте 80 битакодиране. Числото първо се преобразува в неговата нормализирана форма. Например,

35468, 24627 =0,3546824627∙10 5

Повечето от 80-те бита са запазени за съхраняване на мантисата заедно със знака на числото, а определен брой битове се използват за характеристиката заедно със знака на степента.

Ако всеки знак от азбуката е свързан с определено цяло число (например сериен номер), тогава с помощта на двоичен код може да се кодира и текстова информация. 8 бита са достатъчни за кодиране на 256 знака.

Институтът по стандартизация на САЩ въведе системата за кодиране ASCII (Американски стандартен код за обмен на информация).

Системата ASCII има две таблици за кодиране -основнаиразширена. Базовата таблица фиксира кодови стойности от 0 до 127, а разширената таблица се отнася до знаци с номера от 128 до 255.

Кодовете от 0 до 31 са кодове за контролиране на изходните данни. Започвайки от код 32 до код 127, има кодове за препинателни знаци, числа, аритметични операции, някои спомагателни символи и символи на английската азбука. Главните и малките български букви в компютри, работещи на платформа Windows са разположени от кодове 192(A) до 255(z) -Windows кодиране 1251.

В СССР е разработена системата за кодиране KOI-7, в българския интернет сектор вече се използва KOI-8.

Графичното изображение се състои от малки точки, които образуват шаблон, нареченрастер.Тъй като линейните координати и яркостта на всяка точка могат да бъдат изразени с цели числа, растерното кодиране позволява използването на двоичен код за представяне на графични данни.

За кодиране начерно-бяло изображениее достатъчен 8-битов код.За кодиране нацветни изображениясе прилага принципът на разлагане на произволен цвят на основните компоненти: червено (Red, R), зелено (Green, G), синьо (Blue, B) - система RGB. Ако 256 стойности (8 бита) се използват за кодиране на яркостта на всеки компонент, тогава 24 бита трябва да бъдат изразходвани за кодиране на една точка. В същото време системата за кодиране осигурява недвусмислена дефиниция на 16,5 милиона различни цвята, което е близо до чувствителността на човешкото око.

Кодирането назвукова информациядойде в компютърните технологии по-късно, така че методите за нейното кодиране с двоичен код са далеч от стандартизацията.