Πώς μπορούν να κωδικοποιηθούν οι πληροφορίες. Κωδικοποίηση πληροφοριών. Κωδικοποίηση πληροφοριών στον υπολογιστή. Κωδικοποίηση πληροφοριών κειμένου

Τμήμα Εκπαίδευσης της πόλης της Μόσχας

Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα

Δευτεροβάθμια επαγγελματική εκπαίδευση

Κολλέγιο Αρχιτεκτονικής και Κατασκευών Αρ. 7 TSP-2

Κανω ΑΝΑΦΟΡΑ

Με θέμα: "Πληροφορική και ΤΠΕ"

με θέμα: «Αριθμητικά συστήματα ».

Συμπληρώθηκε από: μαθητής της ομάδας 11EVM

Πλήρες όνομα: Vus Ivan Valerievich

τετραγωνισμένος:

Δάσκαλος Ovsyannikova A.S.

Μόσχα - 2011

Αναπαράσταση δεδομένων στη μνήμη ενός προσωπικού υπολογιστή (αριθμοί, σύμβολα, γραφικά, ήχος).

Μορφή και γλώσσα παρουσίασης πληροφοριών

Αντιλαμβάνοντας πληροφορίες με τη βοήθεια των αισθήσεων, ένα άτομο επιδιώκει να τις διορθώσει έτσι ώστε να γίνουν κατανοητές στους άλλους, παρουσιάζοντάς τις με τη μία ή την άλλη μορφή.

Ο συνθέτης μπορεί να παίξει ένα μουσικό θέμα στο πιάνο και στη συνέχεια να το γράψει χρησιμοποιώντας νότες. Εικόνες εμπνευσμένες από την ίδια μελωδία μπορούν να ενσαρκωθούν από τον ποιητή με τη μορφή ενός ποιήματος, ο χορογράφος μπορεί να το εκφράσει με χορό και ο καλλιτέχνης μπορεί να το εκφράσει σε έναν πίνακα.

Ένα άτομο εκφράζει τις σκέψεις του με τη μορφή προτάσεων που αποτελούνται από λέξεις. Οι λέξεις, με τη σειρά τους, αποτελούνται από γράμματα. Αυτή είναι μια αλφαβητική αναπαράσταση πληροφοριών.

Η μορφή παρουσίασης των ίδιων πληροφοριών μπορεί να είναι διαφορετική. Εξαρτάται από τον στόχο που έχετε θέσει για τον εαυτό σας. Συναντάτε παρόμοιες λειτουργίες στα μαθήματα μαθηματικών και φυσικής όταν παρουσιάζετε μια λύση σε διαφορετικές μορφές. Για παράδειγμα, η λύση στο πρόβλημα: "Βρείτε την τιμή μιας μαθηματικής έκφρασης ..." μπορεί να παρουσιαστεί σε πίνακα ή γραφική μορφή χρησιμοποιώντας οπτικά μέσα παρουσίασης πληροφοριών: αριθμούς, πίνακα, εικόνα.

Έτσι, οι πληροφορίες μπορούν να παρουσιαστούν με διάφορες μορφές:

εγγραφή πινακίδων, αποτελούμενη από διάφορα σημεία, μεταξύ των οποίων συνηθίζεται να γίνεται διάκριση

συμβολικά με τη μορφή κειμένου, αριθμών, ειδικοί χαρακτήρες(για παράδειγμα, κείμενο ενός σχολικού βιβλίου) ·
γραφικό (για παράδειγμα, γεωγραφικός χάρτης).
πίνακα (για παράδειγμα, ένας πίνακας για την καταγραφή της πορείας ενός φυσικού πειράματος).

με τη μορφή χειρονομιών ή σημάτων (για παράδειγμα, σήματα από ελεγκτή κυκλοφορίας).
προφορική προφορική (για παράδειγμα, συνομιλία).

Η μορφή παρουσίασης των πληροφοριών είναι πολύ σημαντική κατά τη μετάδοσή της: εάν ένα άτομο έχει κακή ακοή, τότε είναι αδύνατο να του μεταδοθούν πληροφορίες σε υγιή μορφή. εάν ο σκύλος έχει μια ανεπαρκώς ανεπτυγμένη όσφρηση, τότε δεν μπορεί να λειτουργήσει στην υπηρεσία αναζήτησης. Σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, οι άνθρωποι μετέδιδαν πληροφορίες σε διάφορες μορφές χρησιμοποιώντας: ομιλία, καπνό, ντραμς, κουδούνια, γραφή, τηλέγραφο, ραδιόφωνο, τηλέφωνο, φαξ.

Ανεξάρτητα από τη μορφή παρουσίασης και τον τρόπο μετάδοσης πληροφοριών, μεταδίδεται πάντα χρησιμοποιώντας μια γλώσσα.

Στα μαθήματα μαθηματικών, χρησιμοποιείτε μια ειδική γλώσσα που βασίζεται σε αριθμούς, πινακίδες αριθμητικές πράξειςκαι σχέσεις. Αποτελούν το αλφάβητο της γλώσσας των μαθηματικών.

Στα μαθήματα φυσικής, όταν εξετάζετε ένα φυσικό φαινόμενο, χρησιμοποιείτε το χαρακτηριστικό αυτής της γλώσσαςειδικούς χαρακτήρες από τους οποίους δημιουργείτε τύπους. Ο τύπος είναι μια λέξη στη γλώσσα της φυσικής.

Στα μαθήματα χημείας, χρησιμοποιείτε επίσης ορισμένα σύμβολα, σημάδια, συνδυάζοντάς τα στις "λέξεις" μιας δεδομένης γλώσσας.

Υπάρχει η γλώσσα των κωφών και βουβών, όπου τα σύμβολα της γλώσσας είναι ορισμένα σημάδια που εκφράζονται με τις εκφράσεις του προσώπου και τις κινήσεις των χεριών.

Η βάση κάθε γλώσσας είναι το αλφάβητο - ένα σύνολο μοναδικά καθορισμένων χαρακτήρων (συμβόλων) από τους οποίους σχηματίζεται ένα μήνυμα.

Οι γλώσσες χωρίζονται σε φυσικές (προφορικές) και επίσημες. Το φυσικό αλφάβητο της γλώσσας εξαρτάται από τις εθνικές παραδόσεις. Οι επίσημες γλώσσες βρίσκονται σε ειδικούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας (μαθηματικά, φυσική, χημεία κ.λπ.). Υπάρχουν περίπου 10.000 διαφορετικές γλώσσες, διάλεκτοι και επιρρήματα στον κόσμο. Πολλές προφορικές γλώσσες προέρχονται από την ίδια γλώσσα. Για παράδειγμα, τα γαλλικά, τα ισπανικά, τα ιταλικά και άλλες γλώσσες σχηματίστηκαν από τα λατινικά.

Κωδικοποίηση πληροφοριών

Με την έλευση της γλώσσας και, στη συνέχεια, των συστημάτων σημείων, οι δυνατότητες επικοινωνίας μεταξύ των ανθρώπων έχουν διευρυνθεί. Αυτό κατέστησε δυνατή την αποθήκευση ιδεών, γνώσεων που αποκτήθηκαν και οποιωνδήποτε δεδομένων, τη μετάδοσή τους με διάφορους τρόπους σε απόσταση και άλλες φορές - όχι μόνο στους συγχρόνους τους, αλλά και στις επόμενες γενιές. Οι δημιουργίες των προγόνων έχουν επιβιώσει μέχρι σήμερα, οι οποίοι, με τη βοήθεια διαφόρων συμβόλων, απαθανάτισαν τον εαυτό τους και τις πράξεις τους σε μνημεία και επιγραφές. Οι βραχογραφίες (πετρογλυφικά) εξακολουθούν να αποτελούν μυστήριο για τους επιστήμονες. Perhapsσως, με αυτόν τον τρόπο, οι αρχαίοι άνθρωποι ήθελαν να έρθουν σε επαφή με εμάς, τους μελλοντικούς κατοίκους του πλανήτη, και να αναφέρουν τα γεγονότα της ζωής τους.

Κάθε έθνος έχει τη δική του γλώσσα, που αποτελείται από ένα σύνολο χαρακτήρων (γραμμάτων): ρωσικά, αγγλικά, ιαπωνικά και πολλά άλλα. Έχετε ήδη εξοικειωθεί με τη γλώσσα των μαθηματικών, της φυσικής, της χημείας.

Η αναπαράσταση πληροφοριών που χρησιμοποιούν μια γλώσσα ονομάζεται συχνά κωδικοποίηση.

Κώδικας- ένα σύνολο συμβόλων (συμβόλων) που αντιπροσωπεύουν πληροφορίες. Κωδικοποίηση- τη διαδικασία παρουσίασης πληροφοριών με τη μορφή κώδικα.

Ο οδηγός μεταδίδει ένα σήμα με ένα ηχητικό σήμα ή προβολείς που αναβοσβήνουν. Ο κωδικός είναι η παρουσία ή η απουσία ενός ηχητικού σήματος, και σε περίπτωση φωτεινής σηματοδότησης, το αναβοσβήσιμο των προβολέων ή η απουσία του.

Αντιμετωπίζετε την κωδικοποίηση πληροφοριών όταν διασχίζετε το δρόμο με σήματα κυκλοφορίας. Ο κωδικός καθορίζει τα χρώματα του φανάρι - κόκκινο, κίτρινο, πράσινο.

Η φυσική γλώσσα στην οποία επικοινωνούν οι άνθρωποι βασίζεται επίσης στον κώδικα. Μόνο σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται αλφάβητο. Όταν μιλάτε, αυτός ο κώδικας μεταδίδεται με ήχους, όταν γράφετε - με γράμματα. Οι ίδιες πληροφορίες μπορούν να παρουσιαστούν χρησιμοποιώντας διαφορετικούς κωδικούς. Για παράδειγμα, μια καταγραφή μιας συνομιλίας μπορεί να καταγραφεί μέσω ρωσικών γραμμάτων ή ειδικών κατά λέξη συμβόλων.

Καθώς αναπτύχθηκε η τεχνολογία, διαφορετικοί τρόποικωδικοποίηση πληροφοριών. Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, ο Αμερικανός εφευρέτης Samuel Morse εφηύρε έναν εκπληκτικό κώδικα που εξακολουθεί να εξυπηρετεί την ανθρωπότητα σήμερα. Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται με τρία "γράμματα": ένα μακρύ σήμα (παύλα), ένα σύντομο σήμα (κουκκίδα) και κανένα σήμα (παύση) για ξεχωριστά γράμματα. Έτσι, η κωδικοποίηση περιορίζεται στη χρήση ενός συνόλου χαρακτήρων διατεταγμένων με αυστηρά καθορισμένη σειρά.

Οι άνθρωποι πάντα αναζητούσαν τρόπους για να ανταλλάσσουν γρήγορα μηνύματα. Για αυτό, εστάλησαν αγγελιοφόροι, χρησιμοποιήθηκαν περιστέρια φορείς. Οι λαοί είχαν διάφορες μεθόδους ειδοποίησης για έναν επικείμενο κίνδυνο: τύμπανο, καπνός από φωτιές, σημαίες κλπ. Ωστόσο, η χρήση μιας τέτοιας παρουσίασης πληροφοριών απαιτεί μια προκαταρκτική συμφωνία για την κατανόηση του ληφθέντος μηνύματος.

Ο διάσημος Γερμανός επιστήμονας Gottfried Wilhelm Leibniz πρότεινε τον 17ο αιώνα ένα μοναδικό και απλο συστημααναπαραστάσεις αριθμών. "Ο υπολογισμός με τη βοήθεια δύο ... είναι θεμελιώδης για την επιστήμη και δημιουργεί νέες ανακαλύψεις ... όταν οι αριθμοί μειωθούν στις απλούστερες αρχές, που είναι 0 και 1, μια υπέροχη σειρά εμφανίζεται παντού."

Σήμερα, αυτός ο τρόπος αναπαράστασης πληροφοριών χρησιμοποιώντας μια γλώσσα που περιέχει μόνο δύο χαρακτήρες του αλφαβήτου - 0 και 1, χρησιμοποιείται ευρέως σε τεχνικές συσκευές, συμπεριλαμβανομένου του υπολογιστή. Αυτοί οι δύο χαρακτήρες 0 και 1 ονομάζονται συνήθως δυαδικά ψηφία ή δυαδικά ψηφία (από το αγγλικό bit - δυαδικό ψηφίο - δυαδικό πρόσημο).

Οι μηχανικοί προσελκύστηκαν από αυτή τη μέθοδο κωδικοποίησης από την απλότητα της τεχνικής εφαρμογής - είτε υπάρχει σήμα είτε όχι. Κάθε μήνυμα μπορεί να κωδικοποιηθεί με αυτά τα δύο ψηφία.

Η μεγαλύτερη μονάδα μέτρησης του όγκου των πληροφοριών θεωρείται ότι είναι 1 byte, το οποίο αποτελείται από 8 bit.

Είναι επίσης αποδεκτό να χρησιμοποιούνται μεγαλύτερες μονάδες για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών. Ο αριθμός 1024 (2 10) είναι πολλαπλασιαστής όταν μεταβαίνετε σε υψηλότερη μονάδα μέτρησης.

Κωδικοποίηση πληροφοριών σε υπολογιστή

Όλες οι πληροφορίες που επεξεργάζεται ένας υπολογιστής πρέπει να αντιπροσωπεύονται από έναν δυαδικό κώδικα χρησιμοποιώντας δύο ψηφία - 0 και 1. Αυτοί οι δύο χαρακτήρες ονομάζονται συνήθως δυαδικά ψηφία ή δυαδικά ψηφία. Κάθε μήνυμα μπορεί να κωδικοποιηθεί με δύο ψηφία 1 και 0. Αυτός ήταν ο λόγος που πρέπει να οργανωθούν δύο σημαντικές διαδικασίες στον υπολογιστή:

κωδικοποίηση, η οποία παρέχεται από συσκευές εισόδου κατά τη μετατροπή πληροφοριών εισόδου σε μορφή αντιληπτή από έναν υπολογιστή, δηλαδή σε δυαδικό κώδικα ·
αποκωδικοποίηση, η οποία παρέχεται από συσκευές εξόδου κατά τη μετατροπή δεδομένων από δυαδικό κώδικα σε μορφή που μπορεί να γίνει κατανοητή από ένα άτομο.

Από την άποψη της τεχνικής εφαρμογής, η χρήση του συστήματος δυαδικών αριθμών για την κωδικοποίηση πληροφοριών αποδείχθηκε πολύ
ευκολότερη από τη χρήση άλλων μεθόδων. Πράγματι, είναι βολικό να κωδικοποιούμε πληροφορίες με τη μορφή μιας ακολουθίας μηδενικών και μονάδων, εάν αυτές οι τιμές παρουσιάζονται ως δύο πιθανές σταθερές καταστάσεις ενός ηλεκτρονικού στοιχείου:

0 - κανένα ηλεκτρικό σήμα ή το σήμα δεν έχει χαμηλό επίπεδο;
1 - η παρουσία σήματος ή του σήματος είναι υψηλή.

Αυτές οι καταστάσεις είναι εύκολο να διακριθούν. Το μειονέκτημα της δυαδικής κωδικοποίησης είναι οι μεγάλοι κωδικοί. Αλλά στην τεχνολογία είναι ευκολότερο να αντιμετωπιστεί ένας μεγάλος αριθμός απλά στοιχείαπαρά με λίγο περίπλοκο.

Εσείς και στην καθημερινή ζωή πρέπει να αντιμετωπίζετε μια συσκευή κάθε μέρα που μπορεί να βρίσκεται μόνο σε δύο σταθερές καταστάσεις: ενεργοποίηση / απενεργοποίηση. Φυσικά, αυτός είναι ένας πολύ γνωστός διακόπτης. Αλλά αποδείχθηκε αδύνατο να βρούμε έναν διακόπτη που θα μπορούσε σταθερά και γρήγορα να μεταβεί σε οποιαδήποτε από τις 10 καταστάσεις. Ως αποτέλεσμα, μετά από μια σειρά ανεπιτυχείς προσπάθειες, οι προγραμματιστές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ήταν αδύνατο να κατασκευαστεί ένας υπολογιστής με βάση το δεκαδικό σύστημα αριθμών. Και το δυαδικό σύστημα αριθμών ήταν η βάση για την αναπαράσταση των αριθμών σε έναν υπολογιστή.

Επί του παρόντος, υπάρχουν διαφορετικοί τρόποι δυαδικής κωδικοποίησης και αποκωδικοποίησης πληροφοριών σε έναν υπολογιστή. Πρώτα απ 'όλα, εξαρτάται από τον τύπο των πληροφοριών, δηλαδή από το τι πρέπει να κωδικοποιηθεί: κείμενο, αριθμοί, γραφικές εικόνεςή ήχος. Επιπλέον, κατά την κωδικοποίηση των αριθμών, ένας σημαντικός ρόλος παίζεται από τον τρόπο χρήσης τους: στο κείμενο, στους υπολογισμούς ή στη διαδικασία εισόδου / εξόδου. Οι ιδιαιτερότητες της τεχνικής εφαρμογής επιτίθενται επίσης.

Κωδικοποίηση αριθμών

Σύστημα αριθμών - ένα σύνολο τεχνικών και κανόνων για την εγγραφή αριθμών χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο σύνολο χαρακτήρων.

Για να γράψετε αριθμούς, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο αριθμοί, αλλά και γράμματα (για παράδειγμα, γραφή ρωμαϊκών αριθμών - XXI). Ο ίδιος αριθμός μπορεί να αναπαρασταθεί διαφορετικά σε διαφορετικά συστήματα αριθμών.

Ανάλογα με τη μέθοδο εμφάνισης αριθμών, τα αριθμητικά συστήματα χωρίζονται σε θετικά και μη.

V σύστημα θέσηςυπολογίζοντας, η ποσοτική τιμή κάθε ψηφίου ενός αριθμού εξαρτάται από το πού (θέση ή ψηφίο) είναι γραμμένο ένα ή άλλο ψηφίο αυτού του αριθμού. Για παράδειγμα, αλλάζοντας τη θέση του ψηφίου 2 στο δεκαδικό σύστημα, μπορείτε να γράψετε δεκαδικούς αριθμούς διαφορετικών μεγεθών, για παράδειγμα 2. είκοσι; 2000; 0,02, κλπ.

Σε ένα μη αριθμητικό σύστημα αριθμών, οι αριθμοί δεν αλλάζουν την ποσοτική τους αξία όταν αλλάζει η θέση τους (θέση) στον αριθμό. Ένα παράδειγμα συστήματος μη θέσης είναι το ρωμαϊκό σύστημα, στο οποίο, ανεξάρτητα από τη θέση, το ίδιο σύμβολο έχει την ίδια σημασία (για παράδειγμα, το σύμβολο Χ στο XXV).

Ο αριθμός των διαφορετικών συμβόλων που χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση ενός αριθμού σε ένα σύστημα αριθμητικών θέσεων ονομάζεται σύστημα βασικών αριθμών.

Σε έναν υπολογιστή, το πιο κατάλληλο και αξιόπιστο ήταν το δυαδικό σύστημα αριθμών, στο οποίο οι ακολουθίες των αριθμών 0 και 1 χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση των αριθμών.

Επιπλέον, για να εργαστείτε με τη μνήμη του υπολογιστή, αποδείχθηκε βολικό να χρησιμοποιήσετε την αναπαράσταση πληροφοριών χρησιμοποιώντας δύο ακόμη συστήματα αριθμών:

οκταδικό (οποιοσδήποτε αριθμός αναπαρίσταται χρησιμοποιώντας οκτώ ψηφία - 0, 1, 2 ... 7).
δεκαεξαδικό (χρησιμοποιούνται χαρακτήρες -αριθμοί - 0, 1, 2 ... 9 και γράμματα - A, B, C, D, E, F, αντικαθιστώντας τους αριθμούς 10, 11, 12, 13, 14, 15, αντίστοιχα).

Κωδικοποίηση πληροφοριών χαρακτήρων

Πατώντας ένα αλφαριθμητικό πλήκτρο στο πληκτρολόγιο στέλνει ένα σήμα στον υπολογιστή ως δυαδικό αριθμό που αντιπροσωπεύει μία από τις τιμές στον πίνακα κωδικών. Ένας πίνακας κωδικών είναι η εσωτερική αναπαράσταση χαρακτήρων σε έναν υπολογιστή. Σε όλο τον κόσμο, ο πίνακας ASCII (American Standard Code for Informational Interchange) είναι αποδεκτός ως πρότυπο.

Για την αποθήκευση του δυαδικού κώδικα ενός χαρακτήρα, διατίθεται 1 byte = 8 bit. Λαμβάνοντας υπόψη ότι κάθε bit λαμβάνει την τιμή 1 ή 0, ο αριθμός των πιθανών συνδυασμών ενός και μηδενικού είναι 2 8 = 256.

Αυτό σημαίνει ότι με τη βοήθεια 1 byte, μπορείτε να λάβετε 256 διαφορετικούς συνδυασμούς δυαδικών κωδικών και να εμφανίσετε 256 διαφορετικά σύμβολα με τη βοήθειά τους. Αυτοί οι κωδικοί αποτελούν τον πίνακα ASCII.

Για παράδειγμα, όταν πατάτε το πλήκτρο με το γράμμα S, ο κωδικός 01010011 γράφεται στη μνήμη του υπολογιστή. Όταν το γράμμα S εμφανίζεται στην οθόνη, ο υπολογιστής εκτελεί αποκωδικοποίηση - με βάση αυτόν τον δυαδικό κώδικα, μια εικόνα του συμβόλου είναι χτισμένο.

ΗΛΙΟΣ - 01010011 010101101 01001110

Το πρότυπο ASCII κωδικοποιεί τους πρώτους 128 χαρακτήρες από 0 έως 127: αριθμούς, γράμματα του λατινικού αλφαβήτου, χαρακτήρες ελέγχου. Οι πρώτοι 32 χαρακτήρες είναι χαρακτήρες ελέγχου και προορίζονται κυρίως για τη μετάδοση εντολών ελέγχου. Ο σκοπός τους μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το λογισμικό και το υλικό. Το δεύτερο μισό του πίνακα κωδικών (από 128 έως 255) δεν ορίζεται από το αμερικανικό πρότυπο και προορίζεται για σύμβολα εθνικών αλφαβήτων, ψευδογραφικά και ορισμένα μαθηματικά σύμβολα. Διαφορετικές χώρες μπορούν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικές εκδόσεις του δεύτερου μισού του πίνακα κωδικών.

Σημείωση! Οι αριθμοί κωδικοποιούνται σύμφωνα με το πρότυπο ASCII και γράφονται σε δύο περιπτώσεις - κατά τη διάρκεια της εισόδου -εξόδου και όταν συναντώνται στο κείμενο. Εάν οι αριθμοί εμπλέκονται σε υπολογισμούς, τότε μετατρέπονται σε άλλο δυαδικό κώδικα.

Για σύγκριση, λάβετε υπόψη τον αριθμό 45 για δύο επιλογές κωδικοποίησης.

Όταν χρησιμοποιείται σε κείμενο, αυτός ο αριθμός θα απαιτήσει 2 byte για την αναπαράστασή του, αφού κάθε ψηφίο θα αντιπροσωπεύεται από τον δικό του κωδικό σύμφωνα με τον πίνακα ASCII. Στο δυαδικό σύστημα - 00110100 00110101.

Όταν χρησιμοποιείται σε υπολογισμούς, ο κωδικός αυτού του αριθμού θα ληφθεί σύμφωνα με ειδικούς κανόνες μετάφρασης και θα αναπαρασταθεί ως ένας δυαδικός αριθμός 8-bit 00101101, ο οποίος θα απαιτήσει 1 byte.

Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα ενός υπολογιστή είναι ότι είναι ένα εκπληκτικά ευέλικτο μηχάνημα. Όποιος το έχει συναντήσει ξέρει ότι οι αριθμητικοί υπολογισμοί δεν είναι καθόλου η κύρια μέθοδος χρήσης υπολογιστή. Οι υπολογιστές αναπαράγουν τέλεια μουσική και ταινίες βίντεο, με τη βοήθειά τους είναι δυνατή η οργάνωση διάσκεψης ομιλίας και βίντεο στο Διαδίκτυο, η δημιουργία και η επεξεργασία γραφικών εικόνων, και η δυνατότητα χρήσης υπολογιστή στον τομέα των παιχνιδιών στον υπολογιστή με την πρώτη ματιά φαίνεται εντελώς ασυμβίβαστη με την εικόνα ενός υπερρυθμιόμετρου, που αλέθει εκατοντάδες εκατομμύρια ψηφία ανά δευτερόλεπτο.

Όταν συνθέτουμε ένα μοντέλο πληροφοριών για ένα αντικείμενο ή φαινόμενο, πρέπει να συμφωνήσουμε πώς να κατανοήσουμε ορισμένους προσδιορισμούς. Δηλαδή, να συμφωνήσουμε στο είδος της παρουσίασης των πληροφοριών.

Ένα άτομο εκφράζει τις σκέψεις του με τη μορφή προτάσεων που αποτελούνται από λέξεις. Αποτελούν αλφαβητική αναπαράσταση πληροφοριών. Η βάση κάθε γλώσσας είναι ένα αλφάβητο - ένα πεπερασμένο σύνολο διαφόρων σημείων (συμβόλων) οποιασδήποτε φύσης, από το οποίο αποτελείται ένα μήνυμα.

Η ίδια καταχώριση μπορεί να έχει διαφορετικές έννοιες. Για παράδειγμα, ένα σύνολο αριθμών 251299 μπορεί να σημαίνει: τη μάζα ενός αντικειμένου. το μήκος του αντικειμένου · απόσταση μεταξύ αντικειμένων. τηλεφωνικό νούμερο; καταγράψτε την ημερομηνία 25 Δεκεμβρίου 1999.

Για την αναπαράσταση πληροφοριών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικοί κωδικοί και, κατά συνέπεια, πρέπει να γνωρίζετε ορισμένους κανόνες - τους νόμους γραφής αυτών των κωδικών, δηλ. να είναι σε θέση να κωδικοποιήσει.

Κώδικας - ένα σύνολο συμβόλων για την παρουσίαση πληροφοριών.

Κωδικοποίηση - τη διαδικασία παρουσίασης πληροφοριών με τη μορφή κώδικα.

Για να επικοινωνήσουμε μεταξύ μας, χρησιμοποιούμε έναν κωδικό - ρωσικά. Όταν μιλάτε, αυτός ο κώδικας μεταδίδεται με ήχους, όταν γράφετε - με γράμματα. Ο οδηγός μεταδίδει ένα σήμα με ένα ηχητικό σήμα ή προβολείς που αναβοσβήνουν. Αντιμετωπίζετε την κωδικοποίηση πληροφοριών όταν διασχίζετε το δρόμο με τη μορφή σημάτων κυκλοφορίας. Έτσι, η κωδικοποίηση περιορίζεται στη χρήση μιας συλλογής χαρακτήρων σύμφωνα με αυστηρά καθορισμένους κανόνες.

Οι πληροφορίες μπορούν να κωδικοποιηθούν με διάφορους τρόπους: προφορικά. γραπτώς? χειρονομίες ή σήματα οποιασδήποτε άλλης φύσης.

Δυαδική κωδικοποίηση δεδομένων.

Καθώς αναπτύχθηκε η τεχνολογία, εμφανίστηκαν διαφορετικοί τρόποι κωδικοποίησης πληροφοριών. Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, ο Αμερικανός εφευρέτης Samuel Morse εφηύρε έναν εκπληκτικό κώδικα που εξακολουθεί να εξυπηρετεί την ανθρωπότητα σήμερα. Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται με τρεις χαρακτήρες: μεγάλο σήμα (παύλα), σύντομο σήμα (κουκκίδα), κανένα σήμα (παύση) - για διαχωρισμό γραμμάτων.

Το δικό του σύστημα υπάρχει επίσης στον υπολογισμό - ονομάζεται δυαδική κωδικοποίησηκαι βασίζεται στην αναπαράσταση των δεδομένων με μια ακολουθία μόνο δύο χαρακτήρων: 0 και 1. Αυτοί οι χαρακτήρες ονομάζονται δυαδικά ψηφία, στα αγγλικά -δυαδικό ψηφίο ή συντομευμένο bit (bit).

Ένα bit μπορεί να εκφράσει δύο έννοιες: 0 ή 1 ( Ναίή Οχι, μαύροςή λευκό, αληθήςή Ξαπλωμένηκαι τα λοιπά.). Εάν ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων αυξηθεί σε δύο, τότε μπορούν να εκφραστούν ήδη τέσσερις διαφορετικές έννοιες:

Τρία bit μπορούν να κωδικοποιήσουν οκτώ διαφορετικές τιμές:

000 001 010 011 100 101 110 111

Αυξάνοντας τον αριθμό των δυαδικών ψηφίων στο δυαδικό σύστημα κωδικοποίησης, διπλασιάζουμε τον αριθμό των τιμών που μπορούν να εκφραστούν σε αυτό το σύστημα, δηλαδή ο γενικός τύπος είναι:

όπου N είναι ο αριθμός των ανεξάρτητων κωδικοποιημένων τιμών.

m - πλάτος δυαδικών κωδικοποιήσεων που υιοθετήθηκε σε αυτό το σύστημα.

Στην επιστήμη των υπολογιστών μεγάλος αριθμός διαδικασίες πληροφόρησηςπερνά χρησιμοποιώντας κωδικοποίηση δεδομένων... Επομένως, η κατανόηση αυτής της διαδικασίας είναι πολύ σημαντική όταν κατανοούμε τα βασικά αυτής της επιστήμης. Η κωδικοποίηση πληροφοριών νοείται ως η διαδικασία μετατροπής χαρακτήρων γραμμένων σε διαφορετικές φυσικές γλώσσες (ρωσικά, Αγγλικάκλπ) σε ψηφιακή σημειογραφία.

Αυτό σημαίνει ότι κατά την κωδικοποίηση κειμένου, σε κάθε χαρακτήρα εκχωρείται μια συγκεκριμένη τιμή με τη μορφή μηδενικών και μονάδων -.

Γιατί να κωδικοποιήσω πληροφορίες;

Πρώτον, πρέπει να απαντήσετε στην ερώτηση γιατί κωδικοποιούν πληροφορίες; Το γεγονός είναι ότι ένας υπολογιστής είναι ικανός να επεξεργάζεται και να αποθηκεύει μόνο έναν τύπο αναπαράστασης δεδομένων - ψηφιακό. Επομένως, κάθε πληροφορία που περιλαμβάνεται σε αυτήν πρέπει να μεταφραστεί σε ψηφιακή προβολή.

Πρότυπα κωδικοποίησης κειμένου

Προκειμένου όλοι οι υπολογιστές να κατανοήσουν με σαφήνεια αυτό ή εκείνο το κείμενο, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν γενικά αποδεκτά πρότυπα κωδικοποίησης κειμένου... Σε άλλες περιπτώσεις, απαιτείται πρόσθετη κωδικοποίηση ή ασυμβατότητα δεδομένων.

ASCII

Το πρώτο πρότυπο υπολογιστή για κωδικοποίηση χαρακτήρων ήταν το ASCII (πλήρες όνομα - American Standard Code for Information Interchange). Μόνο 7 bit χρησιμοποιήθηκαν για την κωδικοποίηση οποιουδήποτε χαρακτήρα. Όπως θυμάστε, μόνο 27 χαρακτήρες ή 128 χαρακτήρες μπορούν να κωδικοποιηθούν χρησιμοποιώντας 7 bits. Αυτό αρκεί για να κωδικοποιήσει κεφαλαία και πεζά γράμματα του λατινικού αλφαβήτου, αραβικούς αριθμούς, σημεία στίξης, καθώς και ένα ορισμένο σύνολο ειδικών χαρακτήρων, για παράδειγμα, το σύμβολο του δολαρίου - "$". Ωστόσο, για να κωδικοποιηθούν οι χαρακτήρες των αλφαβήτων άλλων λαών (συμπεριλαμβανομένων των χαρακτήρων του ρωσικού αλφαβήτου), ο κώδικας έπρεπε να συμπληρωθεί σε 8 bit (28 = 256 χαρακτήρες). Ταυτόχρονα, χρησιμοποιήθηκε ξεχωριστή κωδικοποίηση για κάθε γλώσσα.

UNICODE

Ταν απαραίτητο να διατηρηθεί η κατάσταση όσον αφορά τη συμβατότητα πίνακες κωδικοποίησης... Ως εκ τούτου, με την πάροδο του χρόνου, έχουν αναπτυχθεί νέα και ενημερωμένα πρότυπα. Επί του παρόντος, ονομάζεται η πιο δημοφιλής κωδικοποίηση UNICODE... Σε αυτό, κάθε χαρακτήρας κωδικοποιείται χρησιμοποιώντας 2 byte, που αντιστοιχεί σε 216 = 62536 διαφορετικούς κωδικούς.

Πρότυπα κωδικοποίησης γραφικών

Χρειάζονται πολύ περισσότερα byte για την κωδικοποίηση μιας εικόνας παρά για την κωδικοποίηση χαρακτήρων. Οι περισσότερες από τις δημιουργημένες και επεξεργασμένες εικόνες που αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες:

εικόνες γραφικών ράστερ?
Εικόνες διανυσματικά γραφικά.

Γραφικά ράστερ

Στα γραφικά ράστερ, μια εικόνα αντιπροσωπεύεται από ένα σύνολο έγχρωμων κουκίδων. Τέτοια σημεία ονομάζονται pixels. Όταν μεγεθύνεται η εικόνα, τέτοια σημεία μετατρέπονται σε τετράγωνα.

Για κωδικοποίηση ασπρόμαυρης εικόνας, κάθε εικονοστοιχείο κωδικοποιείται με ένα bit. Για παράδειγμα, το μαύρο είναι 0 και το λευκό είναι 1)

Η προηγούμενη εικόνα μας μπορεί να κωδικοποιηθεί ως εξής:

Κατά την κωδικοποίηση μη έγχρωμων εικόνων, χρησιμοποιείται συχνότερα μια παλέτα 256 αποχρώσεων του γκρι, που κυμαίνεται από λευκό έως μαύρο. Επομένως, για να κωδικοποιηθεί μια τέτοια διαβάθμιση, αρκεί ένα byte (28 = 256).

Διάφορα σχέδια χρωμάτων χρησιμοποιούνται για την κωδικοποίηση έγχρωμων εικόνων.

Στην πράξη, συχνά χρησιμοποιούν Χρωματικό μοντέλο RGB, όπου αντίστοιχα χρησιμοποιούνται τρία κύρια χρώματα: κόκκινο, πράσινο και μπλε. Οι υπόλοιπες χρωματικές αποχρώσεις προκύπτουν με ανάμειξη αυτών των βασικών χρωμάτων.

Έτσι για να κωδικοποιήσετε το μοντέλο από τρία χρώματασε 256 τόνους, επιτυγχάνονται πάνω από 16,5 εκατομμύρια διαφορετικές αποχρώσεις. Δηλαδή, 3⋅8 = 24 bits χρησιμοποιούνται για κωδικοποίηση, που αντιστοιχεί σε 3 byte.

Φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ελάχιστο αριθμό δυαδικών ψηφίων για την κωδικοποίηση έγχρωμων εικόνων, αλλά στη συνέχεια μπορεί να σχηματιστεί μικρότερος αριθμός χρωμάτων και επομένως η ποιότητα της εικόνας θα μειωθεί σημαντικά.

Για να προσδιορίσετε το μέγεθος της εικόνας, πρέπει να πολλαπλασιάσετε τον αριθμό των εικονοστοιχείων σε πλάτος με το μήκος του αριθμού των εικονοστοιχείων και να πολλαπλασιάσετε ξανά με το μέγεθος του ίδιου του εικονοστοιχείου σε byte.

ένα- τον αριθμό των εικονοστοιχείων σε πλάτος,
σι- τον αριθμό των εικονοστοιχείων σε μήκος,
Εγώ- το μέγεθος ενός pixel σε byte.

Για παράδειγμα, μια έγχρωμη εικόνα 800-600 pixel καταλαμβάνει 60.000 byte.

Διανυσματικά γραφικά

Τα διανυσματικά αντικείμενα γραφικών κωδικοποιούνται με εντελώς διαφορετικό τρόπο. Εδώ η εικόνα αποτελείται από γραμμές, οι οποίες μπορούν να έχουν τους δικούς τους συντελεστές καμπυλότητας.

Πρότυπα κωδικοποίησης ήχου

Οι ήχοι που ακούει ένα άτομο είναι δονήσεις αέρα. Οι ηχητικοί κραδασμοί είναι η διαδικασία διάδοσης του κύματος.

Ο ήχος έχει δύο κύρια χαρακτηριστικά:

πλάτος δόνησης - καθορίζει την ένταση του ήχου.
συχνότητα δόνησης - καθορίζει τον τόνο του ήχου.

Ο ήχος μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρικό σήμα χρησιμοποιώντας μικρόφωνο. Ο ήχος κωδικοποιείται σε ένα συγκεκριμένο, προκαθορισμένο χρονικό διάστημα. Σε αυτή την περίπτωση, μετράται το μέγεθος του ηλεκτρικού σήματος και ορίζεται μια δυαδική τιμή. Όσο πιο συχνά γίνονται αυτές οι μετρήσεις, τόσο καλύτερη είναι η ποιότητα του ήχου.

Ένας συμπαγής δίσκος 700 MB χωράει περίπου 80 λεπτά ήχου ποιότητας CD.

Πρότυπα κωδικοποίησης βίντεο

Όπως γνωρίζετε, μια ακολουθία βίντεο αποτελείται από γρήγορα μεταβαλλόμενα κομμάτια. Τα καρέ αλλάζουν με ταχύτητα στην περιοχή 24-60 καρέ ανά δευτερόλεπτο.

Το μέγεθος ενός βίντεο σε byte καθορίζεται από το μέγεθος του πλαισίου (ο αριθμός των pixel ανά οθόνη σε ύψος και πλάτος), τον αριθμό των χρωμάτων που χρησιμοποιούνται και τον αριθμό των καρέ ανά δευτερόλεπτο. Αλλά μαζί με αυτό, μπορεί να υπάρχει και ένα ηχητικό κομμάτι.

Ένας σύγχρονος υπολογιστής μπορεί να επεξεργάζεται αριθμητικές, κειμενικές, γραφικές, ηχητικές και βίντεο πληροφορίες. Όλοι αυτοί οι τύποι πληροφοριών σε έναν υπολογιστή αναπαρίστανται σε δυαδικό κώδικα, δηλαδή χρησιμοποιείται ένα αλφάβητο με ισχύ δύο χαρακτήρων (0 και 1). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι βολικό να αναπαραστήσουμε πληροφορίες με τη μορφή μιας αλληλουχίας ηλεκτρικών παλμών: δεν υπάρχει ώθηση (0), υπάρχει ώθηση (1). Μια τέτοια κωδικοποίηση ονομάζεται συνήθως δυαδική και οι λογικές ακολουθίες μηδενικών και αυτών καθεαυτών ονομάζονται γλώσσα μηχανής.

Κάθε ψηφίο του δυαδικού κώδικα του μηχανήματος φέρει την ποσότητα πληροφοριών ίση με ένα bit.

Αυτό το συμπέρασμα μπορεί να συναχθεί θεωρώντας τους αριθμούς του αλφαβήτου της μηχανής ως ισοδύναμα γεγονότα. Όταν γράφετε ένα δυαδικό ψηφίο, είναι δυνατό να πραγματοποιήσετε την επιλογή μόνο μιας από τις δύο πιθανές καταστάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι μεταφέρει μια ποσότητα πληροφοριών ίση με 1 bit. Κατά συνέπεια, δύο ψηφία μεταφέρουν πληροφορίες 2 bits, τέσσερα bit - 4 bits, κλπ. Για να προσδιορίσετε την ποσότητα των πληροφοριών σε bits, αρκεί να καθορίσετε τον αριθμό των ψηφίων στον δυαδικό κώδικα μηχανής.

Κωδικοποίηση πληροφοριών κειμένου

Επί του παρόντος, οι περισσότεροι χρήστες που χρησιμοποιούν υπολογιστή επεξεργάζονται πληροφορίες κειμένου, οι οποίες αποτελούνται από σύμβολα: γράμματα, αριθμούς, σημεία στίξης κ.λπ.

Με βάση ένα κελί με χωρητικότητα πληροφοριών 1 bit, μπορούν να κωδικοποιηθούν μόνο 2 διαφορετικές καταστάσεις. Προκειμένου κάθε χαρακτήρας που μπορεί να εισαχθεί από το πληκτρολόγιο στο λατινικό μητρώο να λάβει τον δικό του μοναδικό δυαδικό κώδικα, απαιτούνται 7 bit. Με βάση μια ακολουθία 7 bits, σύμφωνα με τον τύπο Hartley, μπορούν να ληφθούν N = 2 7 = 128 διαφορετικοί συνδυασμοί μηδενικών και μονάδων, δηλ. δυαδικοί κώδικες. Συνδυάζοντας κάθε χαρακτήρα με τον δυαδικό του κώδικα, παίρνουμε έναν πίνακα κωδικοποίησης. Ένα άτομο λειτουργεί με σύμβολα, έναν υπολογιστή - με τους δυαδικούς κωδικούς του.

Για τη διάταξη του λατινικού πληκτρολογίου, ένας τέτοιος πίνακας κωδικοποίησης είναι ένας για ολόκληρο τον κόσμο, επομένως, το κείμενο που πληκτρολογείτε χρησιμοποιώντας τη διάταξη του λατινικού πληκτρολογίου θα εμφανίζεται επαρκώς σε οποιονδήποτε υπολογιστή. Αυτός ο πίνακας ονομάζεται ASCII (American Standard Code of Information Interchange) στα αγγλικά προφέρεται [eski], στα ρωσικά προφέρεται [aski]. Παρακάτω είναι ολόκληρος ο πίνακας ASCII, οι κωδικοί στον οποίο υποδεικνύονται σε δεκαδική μορφή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί ότι όταν εισάγετε, ας πούμε, τον χαρακτήρα "*" από το πληκτρολόγιο, ο υπολογιστής τον αντιλαμβάνεται ως κωδικό 42 (10), με τη σειρά του 42 (10) = 101010 (2) - αυτός είναι ο δυαδικός κώδικας του χαρακτήρα «*». Οι κωδικοί 0 έως 31 δεν χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον πίνακα.

Πίνακας χαρακτήρων ASCII

Για να κωδικοποιηθεί ένας χαρακτήρας, χρησιμοποιείται μια ποσότητα πληροφοριών ίση με 1 byte, δηλαδή I = 1 byte = 8 bit. Χρησιμοποιώντας έναν τύπο που συνδέει τον αριθμό των πιθανών συμβάντων Κ και την ποσότητα πληροφοριών Ι, μπορείτε να υπολογίσετε πόσα διαφορετικά σύμβολα μπορούν να κωδικοποιηθούν (υποθέτοντας ότι τα σύμβολα είναι πιθανά συμβάντα):

K = 2 I = 2 8 = 256,

Δηλαδή, ένα αλφάβητο χωρητικότητας 256 χαρακτήρων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αναπαράσταση πληροφοριών κειμένου.

Η ουσία της κωδικοποίησης είναι ότι σε κάθε χαρακτήρα εκχωρείται ένας δυαδικός κωδικός από 00000000 έως 11111111 ή ο αντίστοιχος δεκαδικός κωδικός από 0 έως 255.

Πρέπει να θυμόμαστε ότι προς το παρόν για την κωδικοποίηση ρωσικών γραμμάτων, χρησιμοποιούνται πέντε διαφορετικοί πίνακες κωδικών(KOI - 8, CP1251, CP866, Mac, ISO) και τα κείμενα που κωδικοποιούνται χρησιμοποιώντας έναν πίνακα δεν θα εμφανίζονται σωστά σε άλλη κωδικοποίηση. Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί σαφώς ως ένα κομμάτι του συνδυασμένου πίνακα κωδικοποίησης χαρακτήρων.

Διαφορετικά σύμβολα εκχωρούνται στον ίδιο δυαδικό κώδικα.

Δυάδικος κώδικας	Δεκαδικός κώδικας

Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν είναι ο χρήστης που ενδιαφέρεται για τη διακωδικοποίηση εγγράφων κειμένου, αλλά ειδικά προγράμματα- μετατροπείς που είναι ενσωματωμένοι σε εφαρμογές.

Από το 1997, το τελευταίο Εκδόσεις της MicrosoftΤο Office υποστηρίζει τη νέα κωδικοποίηση. Ονομάζεται Unicode. Το Unicode είναι ένα βιβλίο κωδικών που χρησιμοποιεί 2 byte για την κωδικοποίηση κάθε χαρακτήρα, δηλ. 16 bit. Με βάση έναν τέτοιο πίνακα, μπορούν να κωδικοποιηθούν N = 2 16 = 65 536 χαρακτήρες.

Το Unicode περιλαμβάνει σχεδόν όλα τα σύγχρονα σενάρια, συμπεριλαμβανομένων: αραβικών, αρμενικών, μπενγκάλι, βιρμανικών, ελληνικών, γεωργιανών, ντεβαναγκάρι, εβραϊκών, κυριλλικών, κοπτικών, χμερικών, λατινικών, ταμίλ, Χανγκούλ, Χαν (Κίνα, Ιαπωνία, Κορέα), Τσερόκι, Αιθιοπικά, Ιαπωνικά (Katakana, Hiragana, Kanji) και άλλα.

Για ακαδημαϊκούς σκοπούς, έχουν προστεθεί πολλά ιστορικά σενάρια, όπως: Αρχαία Ελληνικά, Αιγυπτιακά ιερογλυφικά, σφηνοειδή, γραφή των Μάγια, Ετρουσκικό αλφάβητο.

Το Unicode παρέχει ένα ευρύ φάσμα μαθηματικών και μουσικών συμβόλων και εικονογραμμάτων.

Για κυριλλικούς χαρακτήρες στο Unicode, εκχωρούνται δύο εύρη κωδικών:

Κυριλλική ( # 0400 - # 04FF)

Κυριλλικό Συμπλήρωμα ( # 0500 - # 052F).

Αλλά η εφαρμογή του πίνακα Unicode στην καθαρή του μορφή αναστέλλεται για τον λόγο ότι εάν ο κώδικας ενός χαρακτήρα θα καταλαμβάνει όχι ένα byte, αλλά δύο byte, αυτό για την αποθήκευση κειμένου θα πάρει διπλάσιο χώρο στο δίσκο και για μεταφορά μέσω καναλιών επικοινωνίας - δύο φορές περισσότερο.

Επομένως, στην πράξη, η αναπαράσταση Unicode του UTF-8 (Μορφή μετασχηματισμού Unicode) είναι πλέον πιο κοινή. Το UTF-8 παρέχει την καλύτερη συμβατότητα με συστήματα που χρησιμοποιούν χαρακτήρες 8-bit. Το κείμενο που περιέχει μόνο χαρακτήρες αριθμημένους κάτω από 128 μετατρέπεται σε απλό κείμενο ASCII όταν γράφεται σε UTF-8. Οι υπόλοιποι χαρακτήρες Unicode αντιπροσωπεύονται από ακολουθίες μήκους 2 έως 4 byte. Σε γενικές γραμμές, δεδομένου ότι οι πιο συνηθισμένοι χαρακτήρες στον κόσμο - οι χαρακτήρες του λατινικού αλφαβήτου - στο UTF -8 εξακολουθούν να καταλαμβάνουν 1 byte, αυτή η κωδικοποίηση είναι πιο οικονομική από τον καθαρό Unicode.

Για να καθορίσετε τον κωδικό αριθμητικού χαρακτήρα, μπορείτε είτε να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα κωδικών. Για να το κάνετε αυτό, επιλέξτε το στοιχείο "Εισαγωγή" - "Σύμβολο" στο μενού, μετά από το οποίο εμφανίζεται το παράθυρο διαλόγου Σύμβολο στην οθόνη. Ο πίνακας συμβόλων για την επιλεγμένη γραμματοσειρά εμφανίζεται στο παράθυρο διαλόγου. Οι χαρακτήρες σε αυτόν τον πίνακα είναι διατεταγμένοι γραμμή προς γραμμή, διαδοχικά από αριστερά προς τα δεξιά, ξεκινώντας από τον χαρακτήρα Space.

Γνωρίσαμε τα συστήματα αριθμών - τρόπους κωδικοποίησης αριθμών. Οι αριθμοί δίνουν πληροφορίες για τον αριθμό των στοιχείων. Αυτές οι πληροφορίες πρέπει να κωδικοποιηθούν, να αναπαρασταθούν σε κάποιο είδος αριθμητικού συστήματος. Ποια από τις γνωστές μεθόδους για να επιλέξετε εξαρτάται από το πρόβλημα που λύνεται.
Μέχρι πρόσφατα, οι υπολογιστές επεξεργάζονταν κυρίως αριθμητικές και κειμενικές πληροφορίες. Αλλά ένα άτομο λαμβάνει τις περισσότερες πληροφορίες για τον έξω κόσμο με τη μορφή εικόνων και ήχου. Σε αυτή την περίπτωση, η εικόνα είναι πιο σημαντική. Θυμηθείτε την παροιμία: «Καλύτερα να βλέπεις μία φορά παρά να ακούς εκατό φορές». Ως εκ τούτου, σήμερα οι υπολογιστές αρχίζουν να λειτουργούν όλο και πιο ενεργά με εικόνες και ήχο. Σίγουρα θα εξετάσουμε τις μεθόδους κωδικοποίησης τέτοιων πληροφοριών.

Δυαδική κωδικοποίηση αριθμητικών και κειμένων πληροφοριών.

Κάθε πληροφορία κωδικοποιείται σε έναν υπολογιστή χρησιμοποιώντας ακολουθίες δύο ψηφίων-0 και 1. Ο υπολογιστής αποθηκεύει και επεξεργάζεται πληροφορίες με τη μορφή συνδυασμού ηλεκτρικών σημάτων: η τάση 0,4V-0,6V αντιστοιχεί στο λογικό μηδέν και η τάση 2,4V-2,7 V - στη λογική μονάδα. Οι ακολουθίες 0 και 1 ονομάζονται δυαδικοί κώδικες , και οι αριθμοί 0 και 1 είναι κομμάτια (σε δυαδικά ψηφία). Αυτή η κωδικοποίηση πληροφοριών σε έναν υπολογιστή ονομάζεται δυαδική κωδικοποίηση ... Έτσι, η δυαδική κωδικοποίηση είναι η κωδικοποίηση με τον ελάχιστο δυνατό αριθμό στοιχειωδών συμβόλων, κωδικοποιώντας τα περισσότερα με απλά μέσα... Γι 'αυτό είναι αξιοσημείωτο από θεωρητική άποψη.
Η δυαδική κωδικοποίηση πληροφοριών προσελκύει μηχανικούς επειδή είναι εύκολο να εφαρμοστεί τεχνικά. Ηλεκτρονικά κυκλώματαγια την επεξεργασία δυαδικών κωδικών, πρέπει να βρίσκονται μόνο σε μία από τις δύο καταστάσεις: υπάρχει σήμα / κανένα σήμα ή υψηλή / χαμηλή τάση .
Οι υπολογιστές στην εργασία τους λειτουργούν με πραγματικούς και ακέραιους αριθμούς, που αντιπροσωπεύονται με τη μορφή δύο, τεσσάρων, οκτώ και ακόμη και δέκα byte. Για να αναπαραστήσετε το πρόσημο ενός αριθμού κατά την καταμέτρηση, ένα επιπλέον βαθμός υπογραφής , το οποίο συνήθως έρχεται πριν από τα αριθμητικά ψηφία. Για τους θετικούς αριθμούς, το υπογεγραμμένο bit είναι 0 και για τους αρνητικούς αριθμούς - 1. Για να γράψετε την εσωτερική αναπαράσταση ενός αρνητικού ακέραιου (-N), πρέπει:
1) λάβετε τον πρόσθετο κωδικό του αριθμού Ν αντικαθιστώντας το 0 κατά 1 και το 1 με 0 ·
2) προσθέστε 1 στον αριθμό που προκύπτει.

Δεδομένου ότι ένα byte δεν είναι αρκετό για να αναπαραστήσει αυτόν τον αριθμό, αντιπροσωπεύεται ως 2 byte ή 16 bits, ο συμπληρωματικός κωδικός του είναι 1111101111000101, επομένως -1082 = 1111101111000110.
Αν ένας υπολογιστής μπορούσε να χειριστεί μόνο μεμονωμένα byte, δεν θα είχε μεγάλη χρησιμότητα. Στην πραγματικότητα, ο υπολογιστής λειτουργεί με αριθμούς γραμμένους σε δύο, τέσσερα, οκτώ και ακόμη και δέκα byte.
Από τα τέλη της δεκαετίας του 1960, οι υπολογιστές χρησιμοποιούνταν όλο και περισσότερο για την επεξεργασία πληροφοριών κειμένου. Για την αναπαράσταση πληροφοριών κειμένου, χρησιμοποιούνται συνήθως 256 διαφορετικοί χαρακτήρες, για παράδειγμα, κεφαλαία και πεζά γράμματα του λατινικού αλφαβήτου, αριθμοί, σημεία στίξης κ.λπ. Στους περισσότερους σύγχρονους υπολογιστές, κάθε χαρακτήρας αντιστοιχεί σε μια ακολουθία οκτώ μηδενικών και ενός, που ονομάζεται ψηφιόλεξη .
Το byte είναι ένας συνδυασμός οκτώ bit μηδενικών και μονάδων.
Κατά την κωδικοποίηση πληροφοριών σε αυτούς τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, χρησιμοποιούνται 256 διαφορετικές ακολουθίες των 8 μηδενικών και μονάδων, γεγονός που καθιστά δυνατή την κωδικοποίηση 256 χαρακτήρων. Για παράδειγμα, το κεφαλαίο ρωσικό γράμμα "M" έχει τον κωδικό 11101101, το γράμμα "I" - τον κωδικό 11101001, το γράμμα "P" - τον κωδικό 11110010. Έτσι, η λέξη "WORLD" κωδικοποιείται με μια ακολουθία 24 bits ή 3 byte: 111011011110100111110010.
Ο αριθμός των bit σε ένα μήνυμα ονομάζεται όγκος πληροφοριών του μηνύματος. Είναι ενδιαφέρον!

Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε μόνο το λατινικό αλφάβητο στους υπολογιστές. Έχει 26 γράμματα. Έτσι, πέντε παλμοί (bits) θα ήταν αρκετοί για να ορίσουν τον καθένα. Αλλά το κείμενο περιέχει σημεία στίξης, δεκαδικά ψηφία κλπ. Επομένως, στους πρώτους αγγλόφωνους υπολογιστές, ένα byte - συλλαβή μηχανής - περιελάμβανε έξι bits. Στη συνέχεια, επτά - όχι μόνο για να ξεχωρίσετε τα μεγάλα γράμματα από τα μικρά γράμματα, αλλά και για να αυξήσετε τον αριθμό των κωδικών ελέγχου για εκτυπωτές, φώτα σήματος και άλλο εξοπλισμό. Το 1964, εμφανίστηκε το ισχυρό IBM-360, στο οποίο το byte τελικά έγινε ίσο με οκτώ bits. Το τελευταίο όγδοο bit χρειάστηκε για ψευδογραφικούς χαρακτήρες.
Η εκχώρηση ενός συγκεκριμένου δυαδικού κώδικα σε έναν χαρακτήρα είναι θέμα συμβατικότητας, το οποίο καθορίζεται στον πίνακα κωδικών. Δυστυχώς, υπάρχουν πέντε διαφορετικές κωδικοποιήσεις για ρωσικά γράμματα, οπότε τα κείμενα που δημιουργούνται σε μια κωδικοποίηση δεν θα αντικατοπτρίζονται σωστά σε κάποια άλλη.
Χρονολογικά, ένα από τα πρώτα πρότυπα για την κωδικοποίηση ρωσικών γραμμάτων σε υπολογιστές ήταν το KOI8 ("Κώδικας για ανταλλαγή πληροφοριών, 8 bit"). Η πιο κοινή κωδικοποίηση είναι η τυπική κυριλλική κωδικοποίηση των Microsoft Windows, που συμβολίζεται με τη συντομογραφία CP1251 ("CP" σημαίνει "Σελίδα κωδικού" ή "σελίδα κώδικα"). Η Apple έχει αναπτύξει τη δική της κωδικοποίηση ρωσικών γραμμάτων (Mac) για υπολογιστές Macintosh. Ο Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης (International Standards Organization, ISO) ενέκρινε την κωδικοποίηση ISO 8859-5 ως πρότυπο για τη ρωσική γλώσσα. Τέλος, εμφανίστηκε ένα νέο διεθνές πρότυπο Unicode, το οποίο δεν διαθέτει ένα byte, αλλά δύο byte για κάθε χαρακτήρα, και ως εκ τούτου, με τη βοήθειά του, είναι δυνατό να κωδικοποιηθούν όχι 256 χαρακτήρες, αλλά έως 65536.
Όλες αυτές οι κωδικοποιήσεις ακολουθούν τον πίνακα κωδικών ASCII (American Standard Code for Information Interchange), ο οποίος κωδικοποιεί 128 χαρακτήρες.
Πίνακας χαρακτήρων ASCII:

κώδικας	σύμβολο	κώδικας	σύμβολο	κώδικας	σύμβολο	κώδικας	σύμβολο	κώδικας	σύμβολο	κώδικας	σύμβολο
32	Χώρος	48	.	64	@	80	Π	96	"	112	Π
33	!	49	0	65	ΕΝΑ	81	ΕΡ	97	ένα	113	q
34	"	50	1	66	σι	82	R	98	σι	114	ρ
35	#	51	2	67	ντο	83	μικρό	99	ντο	115	μικρό
36	$	52	3	68	ρε	84	Τ	100	ρε	116	τ
37	%	53	4	69	μι	85	U	101	μι	117	u
38	&	54	5	70	φά	86	V	102	φά	118	v
39	"	55	6	71	σολ	87	W	103	σολ	119	w
40	(	56	7	72	Η	88	Χ	104	η	120	Χ
41	)	57	8	73	Εγώ	89	Υ	105	Εγώ	121	y
42	*	58	9	74	J	90	Ζ	106	ι	122	z
43	+	59	:	75	κ	91	[	107	κ	123	{
44	,	60	;	76	μεγάλο	92	\	108	μεγάλο	124	\|
45	-	61	<	77	Μ	93	]	109	Μ	125	}
46	.	62	>	78	Ν	94	^	110	ν	126	~
47	/	63	?	79	Ο	95	_	111	ο	127	DEL

Η δυαδική κωδικοποίηση του κειμένου εμφανίζεται ως εξής: όταν πατάτε ένα πλήκτρο, μια συγκεκριμένη ακολουθία ηλεκτρικών παλμών μεταδίδεται στον υπολογιστή και κάθε χαρακτήρας αντιστοιχεί στη δική του ακολουθία ηλεκτρικών παλμών (μηδενικά και σε γλώσσα μηχανής). Το πρόγραμμα οδήγησης πληκτρολογίου και οθόνης προσδιορίζει τον χαρακτήρα από τον πίνακα κωδικών και δημιουργεί την εικόνα του στην οθόνη. Έτσι, τα κείμενα και οι αριθμοί αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή σε δυαδικό κώδικα και προγραμματικάμετατρέπονται σε εικόνες στην οθόνη.

Δυαδική κωδικοποίηση γραφικών πληροφοριών.

Από τη δεκαετία του '80, η τεχνολογία επεξεργασίας γραφικών πληροφοριών σε έναν υπολογιστή αναπτύσσεται ραγδαία. Γραφικά υπολογιστήΧρησιμοποιείται ευρέως στη μοντελοποίηση υπολογιστών στην επιστημονική έρευνα, προσομοιωτές υπολογιστών, κινούμενα σχέδια υπολογιστών, γραφικά επιχειρήσεων, παιχνίδια κ.λπ.
Οι γραφικές πληροφορίες στην οθόνη εμφανίζονται με τη μορφή μιας εικόνας που σχηματίζεται από κουκκίδες (εικονοστοιχεία). Ομότιμος στο φωτογραφία εφημερίδαςκαι θα δείτε ότι αποτελείται επίσης από τις μικρότερες τελείες. Εάν αυτές είναι μόνο ασπρόμαυρες κουκκίδες, τότε κάθε μία από αυτές μπορεί να κωδικοποιηθεί με 1 bit. Αλλά αν υπάρχουν αποχρώσεις στη φωτογραφία, τότε δύο μπιτ σας επιτρέπουν να κωδικοποιήσετε 4 αποχρώσεις κουκκίδων: 00 - λευκό, 01 - ανοιχτό γκρι, 10 - σκούρο γκρι, 11 - μαύρο. Τρία bit σας επιτρέπουν να κωδικοποιήσετε 8 αποχρώσεις κ.λπ.
Ο αριθμός των bits που απαιτούνται για την κωδικοποίηση μιας απόχρωσης χρώματος ονομάζεται βάθος χρώματος.

V σύγχρονους υπολογιστές ανάλυση (ο αριθμός των κουκίδων στην οθόνη), καθώς και ο αριθμός των χρωμάτων εξαρτάται από τον προσαρμογέα βίντεο και μπορεί να αλλάξει μέσω προγραμματισμού.
Οι έγχρωμες εικόνες μπορούν να έχουν διαφορετικές λειτουργίες: 16 χρώματα, 256 χρώματα, 65536 χρώματα ( υψηλό χρώμα), 16,777,216 χρώματα ( αληθινό χρώμα). Ένα σημείο για τη λειτουργία υψηλό χρώμαΑπαιτούνται 16 bit ή 2 byte.
Η πιο κοινή ανάλυση οθόνης είναι 800 x 600 pixel. 480.000 πόντους. Ας υπολογίσουμε την ποσότητα της μνήμης βίντεο που απαιτείται για τη λειτουργία υψηλών χρωμάτων: 2 byte * 480,000 = 960,000 bytes.
Για τη μέτρηση του όγκου των πληροφοριών, χρησιμοποιούνται επίσης μεγαλύτερες μονάδες:

Επομένως, 960.000 byte είναι περίπου ίσο με 937,5 KB. Εάν ένα άτομο μιλάει για οκτώ ώρες την ημέρα χωρίς διακοπή, τότε στα 70 χρόνια της ζωής του θα μιλήσει για 10 gigabytes πληροφοριών (αυτό είναι 5 εκατομμύρια σελίδες - μια στοίβα χαρτί ύψους 500 μέτρων).
Ο ρυθμός baud είναι ο αριθμός των bit που μεταδίδονται ανά δευτερόλεπτο. Ο ρυθμός μετάδοσης 1 bit ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται 1 baud.

Ένας bitmap αποθηκεύεται στη μνήμη βίντεο ενός υπολογιστή, ο οποίος είναι ένας δυαδικός κώδικας μιας εικόνας, από όπου διαβάζεται από έναν επεξεργαστή (τουλάχιστον 50 φορές το δευτερόλεπτο) και εμφανίζεται στην οθόνη.

Δυαδική κωδικοποίηση πληροφοριών ήχου.

Από τις αρχές της δεκαετίας του '90 προσωπικούς υπολογιστέςείχε την ευκαιρία να συνεργαστεί με ηχητικές πληροφορίες. Κάθε υπολογιστής με κάρτα ήχου μπορεί να αποθηκευτεί ως αρχεία ( αρχείο είναι μια ορισμένη ποσότητα πληροφοριών που αποθηκεύονται στο δίσκο και ονομάζονται ) και αναπαράγετε πληροφορίες ήχου. Μέσω ειδικών εργαλεία λογισμικού(επεξεργαστές αρχείων ήχου) ανοίγουν άφθονες ευκαιρίεςγια τη δημιουργία, επεξεργασία και ακρόαση αρχείων ήχου. Δημιουργούνται προγράμματα αναγνώρισης ομιλίας και καθίσταται δυνατός ο έλεγχος του υπολογιστή μέσω φωνής.
Ακριβώς κάρτα ήχου(κάρτα) μετατρέπει ένα αναλογικό σήμα σε διακριτό φωνόγραμμα και αντίστροφα, "ψηφιοποιημένο" ήχο - σε αναλογικό (συνεχές) σήμα, το οποίο τροφοδοτείται στην είσοδο του ηχείου.

Κατά τη δυαδική κωδικοποίηση ενός αναλογικού σήματος ήχου, λαμβάνεται δειγματοληψία από το συνεχές σήμα, δηλ. αντικαθίσταται από μια σειρά από μεμονωμένα δείγματα - δείγματα. Η ποιότητα της δυαδικής κωδικοποίησης εξαρτάται από δύο παραμέτρους: την ποσότητα διακριτά επίπεδασήμα και αριθμός δειγμάτων ανά δευτερόλεπτο. Ο αριθμός των δειγμάτων ή ο ρυθμός δειγματοληψίας σε προσαρμογείς ήχου είναι διαφορετικός: 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz κ.λπ. Εάν ο αριθμός των επιπέδων είναι 65536, τότε ένα ηχητικό σήμαυπολογίστηκαν 16 bits (216). Ένας προσαρμογέας ήχου 16-bit κωδικοποιεί και αναπαράγει τον ήχο με μεγαλύτερη ακρίβεια από έναν προσαρμογέα ήχου 8-bit.
Ο αριθμός των bits που απαιτούνται για την κωδικοποίηση ενός επιπέδου ήχου ονομάζεται βάθος ήχου.
Το μέγεθος ενός μονοφωνικού αρχείου (σε byte) καθορίζεται από τον τύπο:

Με στερεοφωνικό ήχο, η ένταση του αρχείου ήχου διπλασιάζεται, με τετραφωνικό ήχο, τετραπλασιάζεται.
Καθώς τα προγράμματα γίνονται πιο περίπλοκα και οι λειτουργίες τους αυξάνονται, καθώς και η εμφάνιση εφαρμογών πολυμέσων, ο λειτουργικός όγκος των προγραμμάτων και των δεδομένων αυξάνεται. Εάν στα μέσα της δεκαετίας του '80 ο συνηθισμένος όγκος προγραμμάτων και δεδομένων ήταν δεκάδες και μερικές φορές μόνο εκατοντάδες kilobytes, τότε στα μέσα της δεκαετίας του '90 άρχισε να ανέρχεται σε δεκάδες megabyte. Κατά συνέπεια, η ποσότητα RAM αυξάνεται.