De wereld om ons heen is gevuld met informatie.Elke seconde ontvangt een mens via de zintuigen honderden signalen en berichten. Het is onmogelijk om zo'n belangrijk onderdeel van het leven te negeren, er is zelfs een speciaal kennisgebied verschenen, gespecialiseerd in informatieprocessen en -verschijnselen - informatica. Het belangrijkste wapen zijn slimme elektronische computers die gegevens snel en nauwkeurig kunnen analyseren en manipuleren. Methoden voor het presenteren van informatie op een computer verschillen van die waaraan we gewend zijn, en bieden de maximale efficiëntie van het rekenproces.
informatie
Informatie is een globaal begrip, geef het maareen alomvattende definitie is moeilijk. Tot nu toe is er geen enkele algemene wetenschappelijke term, elk kennisgebied werkt met zijn eigen idee van informatie. Voor de eenvoud kun je het definiëren als gegevens over de toestand van de omringende wereld in al zijn verschijningsvormen.
Informatie heeft alleen zin als hetiedereen waarneemt of gebruikt. In tegenstelling tot energie of massa, die, zoals u weet, niet verdwijnt, maar alleen transformeert, kan informatie heel goed verdwijnen.
De belangrijkste taak van de informatica is het leren verzamelen, opslaan en verzenden van gegevens. Dit realiseren is niet eenvoudig. Informatie is anders en elk type vereist een speciale aanpak.
Soorten informatie
Tegenwoordig hebben mensen leren werken met een grote verscheidenheid aan gegevens, verschillend in aard van herkomst en structuur.
De meest populaire soorten informatie:
- Grafische informatie is de allereerste soortgegevens die de mensheid heeft leren manipuleren. Het is toegankelijk voor waarneming en vereist geen speciale transformaties. Rotstekeningen zijn de oudste opslagplaats van informatie over de omringende wereld. Ze werden vervangen door schilderkunst, fotografie en technische tekeningen.
- Numerieke informatie stelt u in staat om te beschrijven:kwantitatieve kenmerken van objecten. Het belang van dit soort gegevens schoot omhoog met de ontwikkeling van handel en gelduitwisseling. Om numerieke informatie met succes op te slaan en te verzenden, was het nodig om speciale symboolsystemen te bedenken. Elke cultuur telde geld op zijn eigen manier, dus er ontstonden verschillende getalsystemen.
- Tekstinformatie is gecodeerd met specialmenselijke spraaksymbolen. Met de uitvinding van het schrift werd het mogelijk om alle concepten over een willekeurig lange afstand over te dragen en kennis over te dragen aan toekomstige generaties. Voor het gemak van het manipuleren van tekstuele informatie, moest de mensheid papier en typografie uitvinden.
- Lange tijd gaf goede informatie niet toe aan een persoon. Pas aan het einde van de 19e eeuw verschenen de eerste geluidsopnameapparaten die het mogelijk maakten om gegevens waar te nemen en op te slaan.
- Video-informatie - live graphics - gehoorzaamde de mens met de uitvinding van het cinematografische apparaat.
Al deze gegevens kunnen worden vastgelegd, verwerktelektronische computers en verzonden van persoon tot persoon. Ze kunnen lange tijd zonder verlies worden bewaard. Er zijn andere soorten informatie waarmee de mensheid nog niet heeft leren werken, bijvoorbeeld tactiele of smaakstof.
Het verdelen van gegevens in typen heeft voor informaticavan groot belang. Vormen van informatiepresentatie op een computer zijn gebaseerd op de kenmerken ervan en elk type gegevens heeft een specifieke structuur. Symbolische en grafische informatie wordt dus anders verwerkt door de machine.
Werken met informatie
De belangrijkste stoppunten in de informatielevenscyclus zijn de volgende:
- perceptie en verzameling;
- opslag;
- uitzending;
- afspelen of weergeven.
Tijdens langdurige opslag of verzending kunnen gegevens worden vervormd of verloren gaan. Significante fouten schenden of veranderen de essentie van de informatie, daarom moeten ze ten koste van alles worden vermeden.
Om gegevensmanipulatie te vergemakkelijken, was er:de codering is uitgevonden. De essentie van het coderingsproces is dat informatie volgens strikt gedefinieerde regels in een andere vorm wordt vertaald, er een bewerking op wordt uitgevoerd en vervolgens de omgekeerde transformatie plaatsvindt.
Een van de eerste succesvolle pogingen om te coderen -lichtsignalen. Knipperende lichtbronnen zijn een handige manier om informatie over lange afstanden te verzenden. Met de ontwikkeling van technologie hebben mensen veel meer manieren bedacht om gegevens te versleutelen: elektrische signalen, radiogolven.
Codering zorgt voor meer veiligheid en beveiliging van gegevens, stelt u in staat de snelheid van informatieoverdracht te verhogen en de verwerking ervan te vergemakkelijken.
De informatiecyclus heeft dus de volgende vorm:
- verzameling;
- codering;
- opslag;
- uitzending;
- decoderen;
- reproductie.
Tijdens de levenscyclus kunnen gegevens:herhaaldelijk worden gecodeerd en gedecodeerd met behulp van verschillende coderingssystemen. Dit is nodig om informatie voor een specifieke bewerking in een gemakkelijkere staat te brengen.
Materiële basis van informatie
Je kunt echte manipulaties makenalleen over materiële objecten die bepaalde kenmerken hebben die kunnen worden vastgelegd en gemeten. De presentatie van informatie in een computer is gebaseerd op elektrische signalen.
De machine-eenheden die met de gegevens werken, worden gepresenteerdeen enorm aantal kleine elementen die zich op elk moment in een van twee toestanden bevinden: aan of uit. De specifieke implementatietechnologie kan verschillen voor verschillende computers en zelfs voor verschillende eenheden van dezelfde machine. De uit-status wordt aangegeven met nul - geen signaal, aan - met één.
De hoeveelheid informatie die van iemand is ontvangenstructureel element - een beetje. Het woord "bit" is afgeleid van de uitdrukking binair cijfer. 1 bit is de kleinste eenheid van informatie. Alle informatie in computers wordt weergegeven door een reeks bits - nullen en enen. Het is verbazingwekkend wat een enorme verscheidenheid aan gegevens op zo'n eenvoudige manier kan worden versleuteld!
De presentatie van informatie in een computer in de vorm van individuele puntwaarden wordt discreet genoemd. In vergelijking met analoog is het eenvoudiger te implementeren en gemakkelijker om grote hoeveelheden gegevens te verwerken.
Binaire code
Een reeks bits die bepaalde gegevens vertegenwoordigt, wordt een binaire code genoemd. Met zijn hulp kan alle informatie worden gecodeerd: numeriek, symbolisch, grafisch.
De regels waarmee gegevens worden geconverteerd naar machinecode zijn specifiek voor elk type. Individuele waarden daarin kunnen hetzelfde zijn, dus het decoderen gebeurt altijd afhankelijk van de context.
Binaire weergave van informatie in een computer heeft een aantal voordelen:
- gemakkelijke implementatie: elementen met twee posities zijn veel eenvoudiger en betrouwbaarder dan drie of meer positionele elementen;
- ruisimmuniteit: een signaal waarin slechts twee mogelijke toestanden aanwezig zijn, is veel gemakkelijker waar te nemen;
- Gemakkelijk te berekenen: Binaire rekenkunde is zo eenvoudig mogelijk.
De wiskundige basis voor het presenteren van informatie inEen computer is een getalsysteem met grondtal 2. Het is veel eenvoudiger dan het gebruikelijke decimale systeem, werkt met slechts twee cijfers - nul en één - en bepaalt de regels van alle wiskundige bewerkingen die op een binaire code worden uitgevoerd.
Numerieke informatie
Er zijn drie manieren om numerieke informatie in een computer weer te geven:
- vast punt nummer;
- drijvende komma nummer;
- binaire decimale weergave.
Voor getallen met een vast punt, zoals de naam al doet vermoeden, is de plaats van het punt (komma) dat het breukdeel scheidt strikt gedefinieerd en vast.
- Als punt na het laatste significante cijfer komt, is het getal een geheel getal.
- De positie van de punt voor het eerste significante cijfer komt overeen met een correcte breuk (minder dan één modulo).
Om het teken te bepalen, wordt het allereerste cijfer gemarkeerd. Positieve getallen hebben 0 erin, negatief - 1.
Het belangrijkste voordeel van deze vorm van presentatie is de afwezigheid van afrondingsfouten in berekeningen. Het grootste nadeel is het beperkte bereik van waarden, dat afhankelijk is van het afvoerrooster van een bepaalde computer.
Drijvende-kommagetallen worden weergegeven door een combinatie van mantisse en ordewaarden. Deze vorm van notatie wordt semi-logaritmisch genoemd.
De nauwkeurigheid van berekeningen voor een dergelijke weergave hangt af van de lengte van de mantisse: bij afronding kunnen onnodige cijfers worden afgekapt.
Beide getallen met vaste komma, de mantisse en de volgorde van getallen met drijvende komma worden binair weergegeven.
BCD-weergave van getallengeleverd door speciale processors in de computer. Het getal wordt behandeld als decimaal, maar elk cijfer wordt weergegeven als een binaire tetrad. Dit vermindert de verwerkingstijd voor grote reeksen decimale getallen.
Tekst informatie
Om tekstuele informatie in een computer weer te geven, worden speciale tabellen gebruikt, waarin aan elk teken een unieke binaire code wordt toegewezen.
In de meest populaire ASCII-codering:(Amerikaanse code voor internationale uitwisseling) 8 bits - 1 byte wordt toegewezen aan één teken. Voor een code-eenheid van deze grootte zijn er 256 unieke combinaties, dus 256 verschillende teksttekens kunnen worden gecodeerd. Naast letters van verschillende alfabetten, houdt de tabel rekening met wiskundige operatoren, leestekens en andere speciale elementen.
Natuurlijk zijn 256 combinaties te weinig voor onzemulticulturele wereld. Sommige talen zelf bevatten meer letters. In Unicode-tabellen is de grootte van de basiscode-eenheid vergroot door er 2 bytes (16 bits) aan toe te wijzen. Hierdoor konden we de coderingslimiet verhogen tot 65536 elementen.
Rasterafbeeldingen
Weergave van grafische informatie in een computermatrix genoemd. Het is gebaseerd op het verdelen van een afbeelding in rijen punten (pixels). Voor elke pixel wordt informatie over positie, kleur en helderheid apart opgeslagen.
In zwart-witafbeeldingen voor een punt volstaat het om de "grijsheid" aan te geven - een van de 256 grijstinten. Hiervoor wordt 1 byte (8 bits) toegewezen.
Kleurenillustraties vereisen meer gegevens.Om informatie over de kleur van een punt te coderen, wordt het weergegeven als een samenstelling van drie basiskleuren: rood, groen en blauw. Dit is het Rood-Groen-Blauw - RGB-model. Het coderen van één punt van een kleurenafbeelding vereist 24 bits - één byte (8 bits) voor elk onderdeel.
Vectorafbeeldingen
Het beeld kan op een andere manier worden beschreven.Om dit te doen, is het verdeeld in elementaire figuren - segmenten, bogen, cirkels. Elk onderdeel kan worden beschreven met wiskundige formules. Een cirkel wordt dus weergegeven door een reeks coördinaten van het middelpunt en de straal van de cirkel. Deze manier om afbeeldingen te beschrijven wordt vector genoemd.
Geluidsinformatie
De methoden voor het presenteren van informatie over geluiden in een computer zijn veel gecompliceerder. Ze ontwikkelen zich actief, maar zijn nog verre van standaardisatie. Er zijn twee hoofdgebieden voor het verwerken van audiosignalen:
- Frequentiemodulatie (FM) is een poging om te ontbindengeluid tot een opeenvolging van eenvoudige correcte harmonische signalen, waarvan de parameters kunnen worden beschreven. De grootste moeilijkheid is dat geluid inherent continu is en dat de conversie van een analoog signaal naar een discreet signaal altijd gepaard gaat met gegevensverlies.
- Tafelgolfsynthese omvat:gebruik van samples - samples van geluiden. Dit codeert het type muziekinstrument, toonhoogte, intensiteit en duur van het signaal. De kwaliteit van het verkregen geluid is hoger dan bij de vorige methode, omdat echte samples worden gebruikt.
De wereld is gevuld met allerlei soorten informatie.Om ermee te werken, bedacht een persoon codering - vertaling van complexe gegevens in een eenvoudige vorm voor het gemak van opslag, verzending en verwerking. In een computer wordt informatie weergegeven in de vorm van een binaire code - een reeks afzonderlijke bits. Alle gegevens kunnen met deze methode worden versleuteld. De computer voert alle bewerkingen op getallen uit volgens de regels van het binaire getalsysteem.
