Кодирование информации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 Введение…………………………………………………………………………...3

Тема 1 Изменение и представление информации………………………………5

1.1. Форма и язык представления  информации…………………………………5

1.2. Представление информации в компьютере………………………………7

1.3.Представление информации в двоичном коде…………………………….13

Тема 2 Кодирование информации…………………………………………….16

2.1. Кодирование. Основные  понятия и определения…………………………16

2.2.Кодирование и декодирование  информации………………………………24

2.3.Кодирование изображений и звука…………………………………………32 

Заключение……………………………………………………………………….34

Список литературы……………………………………………………………....36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

         Теоретической основой информатики является группа фундаментальных наук таких как: теория информации, теория алгоритмов, математическая логика, теория формальных языков и грамматик, комбинаторный анализ и т.д.

Кроме них информатика включает такие разделы, как архитектура ЭВМ, операционные системы, теория баз данных, технология программирования и многие другие.

Важным в определении информатики как науки является то, что с одной стороны, она занимается изучением устройств и принципов действия средств вычислительной техники, а с другой - систематизацией приемов и методов работы с программами, управляющими этой техникой.

Информационная технология - это совокупность конкретных технических и программных средств, с помощью которых выполняются разнообразные операции по обработке информации во всех сферах нашей жизни и деятельности. Иногда информационную технологию называют компьютерной технологией или прикладной информатикой.

 Информация аналоговая и цифровая. Термин «информация» восходит к латинскому informatio,- разъяснение, изложение, осведомленность. Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки это делают по-разному.

 Например, в философии  различают информацию объективную  и субъективную. Объективная информация  отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления. В информатике отдельно рассматривается аналоговая информация и цифровая. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном, работает с цифровой информацией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 1. Изменение и представление информации.

 

1.1. Форма и язык представления информации

 

Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.

Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.

Человек выражает свои мысли в виде предложений, составленных из слов. Слова, в свою очередь, состоят из букв  - алфавитное представление информации.

Форма представления одной и той же информации может быть различной. Это зависит от цели, которую вы перед собой поставили. С подобными операциями вы сталкиваетесь на уроках математики и физики, когда представляете решение в разной форме. Например, решение задачи: «Найти значение математического выражения

у = 5х + 3, при Х = -3; -2; -1; 0; 1; 2; 3» можно представить в табличной или графической форме. Для этого вы пользуетесь визуальными средствами представления информации: числами, таблицей, рисунком.

Таким образом, информацию можно представить в различной форме:

1. знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых принято выделять:
1. символьную в виде текста, чисел, специальных символов (например, текст учебника);
2. графическую (например, географическая карта);
3. табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);
2. в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулировщика дорожного движения);
3. устной словесной (например, разговор).

Форма представления информации очень важна при ее передаче: если человек плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.

На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики.

На уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления вы используете характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула — это слово на языке физики.

На уроках химии вы также используете определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.

Существует язык глухонемых, где символы языка — определенные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук.

Основу любого языка составляет алфавит — конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых формируется сообщение.

Языки делятся: на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные зыки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка, например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.

 

1.2. Представление информации в компьютере

 

Единицы измерения объема информации в компьютере.

Способ преобразования разнообразной информации в последовательность нулей и единиц двоичного кода, то есть записи ее на строгом математическом языке, широко используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере.

С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. При создании первой вычислительной машины такой способ представления информации привлек к себе внимание именно простотой технической реализации: есть сигнал — это 1, нет сигнала — это 0.

Символы двоичного кода 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit — двоичный знак). Бит является минимальной единицей измерения объема информации. Объем информации в сообщении определяется количеством битов.

Бит — наименьшая единица измерения объема информации.

Более крупной единицей измерения объема информации служит 1 байт, состоящий из 8 битов.

Принято также использовать и более крупные единицы измерения объема информации, которые приведены в таблице 2.1. Число 1024 (210) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

Для преобразования информации в двоичные коды и обратно в компьютере должно быть организовано два процесса:

1.      кодирование — преобразование входной информации в машинную форму, то есть в двоичный код; .

2.      декодирование — преобразование двоичного кода в форму, понятную человеку.

Кодирование обеспечивается устройствами ввода, а декодирование — устройствами вывода.

 

таблица 2.1. Единицы измерения объема информации

Название	Условное обозначение	Соотношение с другими единицами
Килобит	Кбит	1 Кбит = 210бит = 1024 бит » 1000 бит
килобайт	Кбайт (Кб)	1 Кбайт = 210байт = 1024 байт » 1000 байт
Мегабайт	Мбайт (Мб)	1 Мбайт = 210 Кбайт = 220 байт = = 1024 Кбайт » 1000 Кбайт
гигабайт	Гбайт (Гб)	1 Гбайт = 210 Мбайт = 220 Кбайт = = 230 байт = 1024 Мбайт » 1000 Мбайт
терабайт	Тбайт (Тб)	1 Тбайт = 210 Гбайт = 220 Мбайт = 230 Кбайт = = 240байт = 1024 Гбайт » 1000 Гбайт

 

 

Кодирование числовой информации

Числа в компьютере представляются в двоичной системе счисления, то есть посредством двух цифр — 0 и 1. Это позиционная система, из чего следует, что вес цифры 1 зависит от места (позиции), которое эта цифра занимает в числе. Любое число можно разложить по степеням основания системы счисления, в том числе и двоичной. Принято при работе с разными системами счисления внизу около числа ставить цифру для обозначения конкретной системы счисления, например, 11012, 12013, 32045, 05810, 8B50D16.

Для сравнения рассмотрим два примера представления чисел:

• в десятичной системе счисления число 305810 можно пред 
  ставить следующим образом

305810 = ЗхЮ3 + ОхЮ2 + бхЮ1 + 8x10° = ЗхЮ3 + бхЮ1 + 8x10°,

где степени числа 10 (основания системы) соответствуют номеру позиции цифры в числе;

• в двоичной системе счисления число 11012 можно представить следующим образом

 11012 = 1х23 + 1х22 + 0x2х + 1x2° = 23 + 22 + 2° = 1310,

где степени числа 2 (основания системы) соответствуют номеру позиции цифры в числе.           

 В компьютере различают  представление целых и действительных чисел. Целые числа представляются в виде одного, двух или четырех байт со знаком или без знака. Форматы без знака существуют только для положительных чисел. В форматах со знаком знак числа определяет старший разряд: 0 — положительное, 1 — отрицательное. Такое представление получило название представления с фиксированной точкой.            

 Действительные числа  в двоичной системе счисления  представляются в экспоненциальном виде:

А2 = ±М2х2Р,

где М2 — мантисса числа в виде правильной дроби, а Р — порядок, показывающий, на сколько разрядов должна переместиться десятичная точка мантиссы для получения исходного числа.

Такое представление получило название представления с плавающей точкой.  

Кодирование текстовой информации

Нажатие любой алфавитно-цифровой клавиши на клавиатуре приводит к тому, что в компьютер посылается сигнал в виде двоичного числа, представляющего собой одно из значений кодовой таблицы. Кодовая таблица — это внутреннее представление символов в компьютере. Долгое время во всем мире в качестве стандарта была принята таблица ASCII (American Standard Code for Informational Interchange — Американский стандартный код информационного обмена).

При таком кодировании для хранения двоичного кода одного символа выделялся 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит может принимать значение 1 или 0, количество возможных кодовых комбинаций (сочетаний единиц и нулей) для отображения символов равнялось 28 = 256.

В стандарте ASCII коды первых 128 символов от 0 до 127 отводились для цифр, букв латинского алфавита и управляющих символов. Вторая половина кодовой таблицы (от 128 до 255) американским стандартом не была определена и предназначаюсь для символов национальных алфавитов, псевдографики и некоторых математических символов.

В настоящее время для кодирования текстовой информации ; основном используется стандарт Unicode, как результат сотрудничества Международной организации по стандартизации

ведущими производителями компьютеров и программного обеспечения. Цель создания этого стандарта — единая таблица ;ля всех национальных языков (для 25 реально существующих письменностей).

Для кодирования алфавитов всех национальных языков достаточно 16-битного представления (по 2 байта на символ). Каждому национальному алфавиту выделен свой блок с кодами символов этой письменности.

К настоящему времени кодирование всех официальных письменностей можно считать завершенным. Unicode 3.2 помимо русского языка поддерживает следующие языки народов России с дополнительными кириллическими буквами: башкирский, бурятский, калмыцкий, коми, ненецкий, осетинский и многие другие.

Как перспектива развития стандарта Unicode — это освоение 1-битного пространства кодов для кодирования письменности мертвых» языков, дополнительных китайских иероглифов и искусственно созданных алфавитов. 

Кодирование графической информации