Светът около нас е пълен с информация.Всяка секунда чрез сетивата човек получава стотици сигнали и съобщения. Невъзможно е да се игнорира такъв важен компонент от живота, дори се появи специална област на знанието, специализирана в информационните процеси и явления - информатиката. Основното му оръжие са интелигентните електронни компютри, които могат бързо и точно да анализират и манипулират данни. Методите за представяне на информация в компютъра се различават от тези, с които сме свикнали, и осигуряват максимална ефективност на изчислителния процес.
информация
Информацията е глобална концепция, дайте яизчерпателното определение е трудно. Досега няма единен общ научен термин, всяка област на знанието оперира със собствена идея за информация. За простота можете да го определите като данни за състоянието на околния свят във всичките му проявления.
Информацията има смисъл само когато енякой възприема или използва. За разлика от енергията или масата, които, както знаете, не изчезват, а само се трансформират, информацията може да изчезне.
Основната задача на компютърните науки е да се научи как да събира, съхранява и предава данни. Осъзнаването на това не е лесно. Информацията е различна и всеки от нейните видове изисква специален подход.
Видове информация
Днес хората са се научили да работят с огромно разнообразие от данни, които се различават по естеството на произход и структура.
Най-популярните видове информация:
- Графичната информация е първият видданни, които човечеството се е научило да манипулира. Той е достъпен за възприемане и не изисква специални трансформации. Скалните резби са най-древното хранилище на информация за околния свят. Те бяха заменени от живопис, фотография и технически чертежи.
- Числовата информация ви позволява да опишетеколичествени характеристики на обектите. Значението на този тип данни рязко нарасна с развитието на търговията и паричния обмен. За да се съхранява и предава успешно цифрова информация, беше необходимо да се измислят специални символни системи. Всяка култура броеше парите по свой собствен начин, така че се формираха различни бройни системи.
- Текстовата информация е кодирана със специалнисимволи на човешката реч. С изобретяването на писмеността стана възможно да се предават всякакви понятия на произволно голямо разстояние, както и да се предават знания на бъдещите поколения. За удобството на манипулирането на текстовата информация човечеството трябваше да измисли хартия и типография.
- Дълго време здравата информация не се поддава на човек. Едва в края на 19 век се появяват първите устройства за запис на звук, които правят възможно възприемането и съхраняването на данни.
- Видео информация - живи графики - се подчини на човека с изобретяването на кинематографския апарат.
Всички тези данни могат да бъдат записани, обработениелектронни компютри и се предават от човек на човек. Те могат да се съхраняват без загуба за дълго време. Има и други видове информация, с които човечеството все още не се е научило да работи, например тактилна или вкусова.
Разделянето на данни на типове е за компютърните наукиголямо значение. Формите на представяне на информация в компютъра се основават на неговите характеристики и всеки тип данни има специфична структура. По този начин символната и графичната информация се обработват по различен начин от машината.
Работа с информация
Основните точки на спиране в жизнения цикъл на информацията са както следва:
- възприемане и събиране;
- съхранение;
- трансмисия;
- възпроизвеждане или показване.
По време на дългосрочно съхранение или предаване данните могат да бъдат изкривени или загубени. Значителни грешки нарушават или напълно променят същността на информацията, поради което трябва да се избягват на всяка цена.
За да се улесни манипулирането на данни, имашекодирането е измислено. Същността на процеса на кодиране е, че информацията се превежда в друга форма според строго определени правила, върху нея се извършва операция и след това се извършва обратната трансформация.
Един от първите успешни опити за кодиране -светлинни сигнали. Мигащите източници на светлина са удобен начин за предаване на информация на дълги разстояния. С развитието на технологиите хората са измислили много повече начини за криптиране на данни: електрически сигнали, радиовълни.
Кодирането гарантира по-голяма безопасност и сигурност на данните, ви позволява да увеличите скоростта на пренос на информация и да улесните нейната обработка.
Така информационният цикъл приема следната форма:
- колекция;
- кодиране;
- съхранение;
- трансмисия;
- декодиране;
- възпроизвеждане.
По време на жизнения цикъл данните могатда бъдат многократно кодирани и декодирани с помощта на различни кодиращи системи. Това е необходимо, за да приведете информацията в по-удобно състояние за конкретна операция.
Материална база на информацията
Можете да правите всякакви реални манипулациисамо върху материални обекти, които имат определени характеристики, които могат да бъдат записани и измерени. Представянето на информация в компютъра се основава на електрически сигнали.
Представени са компонентите на машината, работещи с даннитеогромен брой малки елементи, които във всеки даден момент са в едно от двете състояния: включено или изключено. Конкретната технология за изпълнение може да се различава за различните компютри и дори за различните единици на една и съща машина. Изключеното състояние се обозначава с нула - няма сигнал, включено - с единица.
Количеството информация, получена от единконструктивен елемент - един бит. Думата "бит" произлиза от израза двоична цифра. 1 бит е най-малката единица информация. Цялата информация в компютрите се представя от поредица от битове - нули и единици. Удивително е какво огромно разнообразие от данни могат да бъдат криптирани по такъв прост начин!
Представянето на информация в компютър под формата на индивидуални точкови стойности се нарича дискретно. В сравнение с аналоговия, той е по-лесен за изпълнение и улеснява обработката на големи количества данни.
Двоичен код
Последователност от битове, представляващи някои данни, се нарича двоичен код. С негова помощ може да се кодира всяка информация: числова, символна, графична.
Правилата, по които данните се преобразуват в машинен код, са специфични за всеки тип. Отделните стойности в тях могат да бъдат еднакви, така че декодирането винаги се извършва в зависимост от контекста.
Двоичното представяне на информация в компютър има редица предимства:
- лекота на изпълнение: двупозиционните елементи са много по-прости и по-надеждни от три или повече позиционни;
- устойчивост на шум: сигнал, в който присъстват само две възможни състояния, е много по-лесен за възприемане;
- Лесно изчисление: Двоичната аритметика е възможно най-проста.
Математическата основа за представяне на информация вКомпютърът е числова система с основа 2. Тя е много по-проста от обичайната десетична система, оперира само с две цифри - нула и една - и определя правилата на всички математически операции, извършвани върху двоичен код.
Числова информация
Има три начина за представяне на цифрова информация в компютър:
- номер на фиксирана точка;
- число с плаваща запетая;
- двоично десетично представяне.
За числата с фиксирана точка, както подсказва името, мястото на точката (запетаята), разделяща дробната част, е строго определено и фиксирано.
- Ако точката е след последната значима цифра, числото е цяло число.
- Позицията на точката пред първата значима цифра съответства на правилна дроб (по-малко от един модул).
За да се определи знакът, първата цифра се подчертава. Положителните числа имат 0 в него, отрицателните числа имат 1.
Основното предимство на тази форма на представяне е липсата на грешки при закръгляването при изчисленията. Основният недостатък е ограниченият диапазон от стойности, който зависи от разрядната мрежа на конкретен компютър.
Числата с плаваща запетая са представени чрез комбинация от стойности на мантиса и порядък. Тази форма на нотация се нарича полулогаритмична.
Точността на изчисленията за такова представяне зависи от дължината на мантисата: при закръгляване ненужните цифри могат да бъдат съкратени.
И двете числа с фиксирана запетая, мантисата и редът на числата с плаваща запетая са представени в двоично.
BCD представяне на числатаосигурени от специални процесори в компютъра. Числото се третира като десетично, но всяка цифра е представена като двоична тетрада. Това намалява времето за обработка на големи масиви от десетични числа.
Текстова информация
За представяне на текстова информация в компютър се използват специални таблици, в които на всеки символ се присвоява уникален двоичен код.
В най-популярното ASCII кодиране(Американски код за международен обмен) 8 бита - 1 байт са разпределени за един символ. За кодова единица с този размер има 256 уникални комбинации, следователно могат да бъдат кодирани 256 различни текстови знака. В допълнение към буквите от различни азбуки, таблицата взема предвид математическите оператори, препинателните знаци и други специални елементи.
Разбира се, 256 комбинации са малко за нашитемултикултурен свят. Някои езици сами по себе си съдържат повече букви. В таблиците на Unicode размерът на базовата единица на кода е увеличен чрез разпределяне на 2 байта (16 бита) за него. Това ни позволи да увеличим ограничението за кодиране до 65536 елемента.
Растерна графика
Представяне на графична информация в компютърнаречена матрица. Тя се основава на разделяне на изображение на редове от точки (пиксели). За всеки пиксел информацията за позиция, цвят и яркост се съхранява отделно.
В черно-белите изображения за точка е достатъчно да посочите "сивостта" - един от 256 нюанса на сивото. За това се разпределя 1 байт (8 бита).
Цветните илюстрации изискват повече данни.За да кодира информация за цвета на дадена точка, тя се представя като композиция от три основни цвята: червен, зелен и син. Това е червено-зелено-синьо - RGB модел. Кодирането на една точка от цветно изображение изисква 24 бита - един байт (8 бита) за всеки компонент.
Векторна графика
Изображението може да се опише и по друг начин.За да направите това, той е разделен на елементарни фигури - сегменти, дъги, кръгове. Всяка част може да бъде описана с помощта на математически формули. И така, кръгът е представен от набор от координати на центъра и радиуса на окръжността. Този начин на описание на графиката се нарича вектор.
Звукова информация
Методите за представяне на информация за звуци в компютъра са много по-сложни. Те се развиват активно, но все още са далеч от стандартизацията. Има две основни области на обработка на аудио сигнали:
- Честотната модулация (FM) е опит за разлаганезвук към поредица от прости правилни хармонични сигнали, чиито параметри могат да бъдат описани. Основната трудност е, че звукът по своята същност е непрекъснат и преобразуването на аналогов сигнал в дискретен сигнал винаги е придружено от загуба на данни.
- Синтезът на маса-вълна включваизползване на семпли - образци на звуци. Това кодира вида на музикалния инструмент, височината, интензитета и продължителността на сигнала. Качеството на получения звук е по-високо, отколкото при предишния метод, тъй като се използват реални проби.
Светът е пълен с информация от всякакъв вид.За да работи с него, човек измисли кодиране - превод на сложни данни в проста форма за удобство на съхранение, предаване и обработка. В компютъра информацията се представя под формата на двоичен код - последователност от отделни битове. Всички данни могат да бъдат криптирани с помощта на този метод. Компютърът извършва всички операции с числата според правилата на двоичната бройна система.
