Svet okolo nás je plný informácií.Každú sekundu cez zmysly človek dostáva stovky signálov a správ. Nie je možné ignorovať takú významnú zložku života, objavila sa dokonca aj špeciálna oblasť vedomostí, ktorá sa špecializuje na informačné procesy a javy - informatika. Jeho hlavnou zbraňou sú inteligentné elektronické počítače, ktoré dokážu rýchlo a presne analyzovať a manipulovať s dátami. Spôsoby prezentácie informácií v počítači sa líšia od tých, na ktoré sme zvyknutí, a poskytujú maximálnu efektivitu výpočtového procesu.
Informácie
Informácie sú globálny pojem, dajte im tokomplexná definícia je náročná. Doteraz neexistuje jediný všeobecný vedecký termín, každá oblasť vedomostí pracuje s vlastnou predstavou informácií. Pre jednoduchosť ho môžete definovať ako údaj o stave okolitého sveta vo všetkých jeho prejavoch.
Informácie majú zmysel len vtedy, keď majúktokoľvek vníma alebo používa. Na rozdiel od energie alebo hmoty, ktoré, ako viete, nezmiznú, ale iba sa transformujú, informácie môžu celkom dobre zmiznúť.
Hlavnou úlohou informatiky je naučiť sa zbierať, uchovávať a prenášať dáta. Uvedomiť si to nie je jednoduché. Informácie sú rôzne a každý ich typ si vyžaduje osobitný prístup.
Typy informácií
Dnes sa ľudia naučili pracovať s obrovským množstvom údajov, ktoré sa líšia povahou pôvodu a štruktúrou.
Najpopulárnejšie typy informácií:
- Grafické informácie sú úplne prvým druhomdáta, s ktorými sa ľudstvo naučilo manipulovať. Je prístupný vnímaniu a nevyžaduje špeciálne transformácie. Skalné rytiny sú najstarším úložiskom informácií o okolitom svete. Nahradila ich maľba, fotografia a technické kresby.
- Číselné informácie vám umožňujú popísaťkvantitatívne charakteristiky objektov. Význam tohto typu údajov raketovo vzrástol s rozvojom obchodu a výmeny peňazí. Aby bolo možné úspešne ukladať a prenášať číselné informácie, bolo potrebné vymyslieť špeciálne systémy symbolov. Každá kultúra počítala peniaze po svojom, preto sa vytvorili rôzne číselné sústavy.
- Textové informácie sú kódované špeciálnymisymboly ľudskej reči. S vynálezom písma bolo možné prenášať akékoľvek pojmy na ľubovoľne veľkú vzdialenosť, ako aj prenášať znalosti na budúce generácie. Pre pohodlie manipulácie s textovými informáciami muselo ľudstvo vynájsť papier a typografiu.
- Zvukové informácie sa človeku dlho nepoddávali. Až koncom 19. storočia sa objavili prvé zariadenia na záznam zvuku, ktoré umožňovali vnímať a uchovávať dáta.
- Video informácie - živá grafika - poslúchla človeka s vynálezom kinematografického aparátu.
Všetky tieto údaje je možné zaznamenávať, spracovávaťelektronické počítače a prenášané od človeka k človeku. Môžu byť skladované bez straty po dlhú dobu. Existujú aj iné typy informácií, s ktorými sa ľudstvo ešte nenaučilo pracovať, napríklad hmatové alebo chuťové.
Rozdelenie údajov na typy má pre informatikuveľký význam. Formy prezentácie informácií v počítači sú založené na jeho vlastnostiach a každý typ údajov má špecifickú štruktúru. Symbolické a grafické informácie sú teda strojom spracovávané odlišne.
Práca s informáciami
Hlavné body zastavenia v životnom cykle informácií sú tieto:
- vnímanie a zhromažďovanie;
- skladovanie;
- vysielania;
- prehrávanie alebo zobrazenie.
Počas dlhodobého uchovávania alebo prenosu môžu byť údaje skreslené alebo stratené. Významné chyby porušujú alebo úplne menia podstatu informácií, preto sa im treba za každú cenu vyhnúť.
Na uľahčenie manipulácie s údajmi existovalkódovanie bolo vynájdené. Podstatou procesu kódovania je, že informácie sa podľa striktne definovaných pravidiel preložia do inej podoby, vykoná sa s nimi operácia a následne prebehne spätná transformácia.
Jeden z prvých úspešných pokusov o kódovanie -svetelné signály. Blikajúce zdroje svetla predstavujú pohodlný spôsob prenosu informácií na veľké vzdialenosti. S rozvojom technológií ľudia prišli na oveľa viac spôsobov šifrovania údajov: elektrické signály, rádiové vlny.
Kódovanie poskytuje väčšiu bezpečnosť a ochranu údajov, umožňuje zvýšiť rýchlosť prenosu informácií a uľahčiť ich spracovanie.
Informačný cyklus má teda nasledujúcu formu:
- zber;
- kódovanie;
- skladovanie;
- vysielania;
- dekódovanie;
- reprodukcie.
Počas životného cyklu môžu údajebyť opakovane kódované a dekódované pomocou rôznych kódovacích systémov. Je to potrebné na uvedenie informácií do vhodnejšieho stavu pre konkrétnu operáciu.
Materiálny základ informácií
Môžete robiť akékoľvek skutočné manipulácielen nad hmotnými predmetmi, ktoré majú určité vlastnosti, ktoré možno zaznamenať a zmerať. Prezentácia informácií v počítači je založená na elektrických signáloch.
Prezentované sú komponenty stroja pracujúce s údajmiobrovské množstvo drobných prvkov, ktoré sú v každom okamihu v jednom z dvoch stavov: zapnuté alebo vypnuté. Špecifická implementačná technológia sa môže líšiť pre rôzne počítače a dokonca aj pre rôzne jednotky toho istého stroja. Vypnutý stav je indikovaný nulou - žiadny signál, zapnutý - jednotkou.
Množstvo informácií prijatých od jednéhokonštrukčný prvok - jeden bit. Slovo „bit“ je odvodené od výrazu binárna číslica. 1 bit je najmenšia jednotka informácie. Všetky informácie v počítačoch sú reprezentované postupnosťou bitov - núl a jednotiek. Je úžasné, aké obrovské množstvo údajov je možné zašifrovať takým jednoduchým spôsobom!
Prezentácia informácií v počítači vo forme jednotlivých bodových hodnôt sa nazýva diskrétna. V porovnaní s analógovým sa ľahšie implementuje a uľahčuje manipuláciu s veľkým množstvom údajov.
Binárny kód
Postupnosť bitov reprezentujúcich nejaké dáta sa nazýva binárny kód. S jeho pomocou je možné zakódovať akékoľvek informácie: číselné, symbolické, grafické.
Pravidlá, podľa ktorých sa údaje konvertujú na strojový kód, sú špecifické pre každý typ. Jednotlivé hodnoty v nich môžu byť rovnaké, takže dekódovanie sa vždy vykonáva v závislosti od kontextu.
Binárne zobrazenie informácií v počítači má niekoľko výhod:
- jednoduchosť implementácie: dvojpolohové prvky sú oveľa jednoduchšie a spoľahlivejšie ako tri alebo viac polohových;
- odolnosť voči šumu: signál, v ktorom sú prítomné len dva možné stavy, je oveľa ľahšie vnímateľný;
- Jednoduchosť výpočtu: Binárna aritmetika je čo najjednoduchšia.
Matematický základ pre prezentovanie informácií vPočítač je číselná sústava so základom 2. Je oveľa jednoduchšia ako zvyčajná desiatková sústava, pracuje len s dvoma číslicami – nulou a jednotkou – a určuje pravidlá všetkých matematických operácií vykonávaných s binárnym kódom.
Číselné informácie
Existujú tri spôsoby, ako reprezentovať číselné informácie v počítači:
- pevné číslo bodu;
- číslo s pohyblivou rádovou čiarkou;
- binárne desiatkové znázornenie.
Pri číslach s pevným bodom, ako už názov napovedá, je miesto bodky (čiarka), ktorá oddeľuje zlomkovú časť, prísne definované a pevné.
- Ak je bodka za poslednou platnou číslicou, číslo je celé číslo.
- Poloha bodky pred prvou platnou číslicou zodpovedá správnemu zlomku (menej ako jeden modul).
Na určenie znamienka sa zvýrazní úplne prvá číslica. Kladné čísla majú v sebe 0, záporné - 1.
Hlavnou výhodou tejto formy prezentácie je absencia zaokrúhľovacích chýb vo výpočtoch. Hlavnou nevýhodou je obmedzený rozsah hodnôt, ktorý závisí od výbojovej mriežky konkrétneho počítača.
Čísla s pohyblivou rádovou čiarkou sú reprezentované kombináciou hodnôt mantisy a rádu. Táto forma zápisu sa nazýva semilogaritmická.
Presnosť výpočtov pre takúto reprezentáciu závisí od dĺžky mantisy: pri zaokrúhľovaní môžu byť nepotrebné číslice skrátené.
Obidve čísla s pevnou rádovou čiarkou, mantisa a poradie čísel s pohyblivou rádovou čiarkou sú reprezentované binárne.
BCD reprezentácia číselposkytované špeciálnymi procesormi v počítači. Číslo sa považuje za desiatkové, ale každá číslica je reprezentovaná ako binárna tetráda. To znižuje čas spracovania veľkých polí desatinných čísel.
Textové informácie
Na reprezentáciu textových informácií v počítači sa používajú špeciálne tabuľky, v ktorých je každému znaku priradený jedinečný binárny kód.
V najpopulárnejšom kódovaní ASCII(Americký kód pre medzinárodnú výmenu) 8 bitov - 1 bajt je alokovaných pre jeden znak. Pre kódovú jednotku tejto veľkosti existuje 256 jedinečných kombinácií, preto je možné zakódovať 256 rôznych textových znakov. Okrem písmen rôznych abecied tabuľka zohľadňuje matematické operátory, interpunkčné znamienka a ďalšie špeciálne prvky.
Samozrejme, 256 kombinácií je pre nás málomultikultúrnom svete. Niektoré jazyky samotné obsahujú viac písmen. V tabuľkách Unicode sa veľkosť základnej jednotky kódu zväčšila vyčlenením 2 bajtov (16 bitov). To nám umožnilo zvýšiť limit kódovania na 65 536 prvkov.
Raster grafika
Reprezentácia grafickej informácie v počítačinazývaná matica. Je založená na rozdelení obrázka do radov bodov (pixelov). Pre každý pixel sú informácie o polohe, farbe a jase uložené samostatne.
Na čiernobielych obrázkoch na bod stačí uviesť „šedosť“ – jeden z 256 odtieňov sivej. Na tento účel je pridelený 1 bajt (8 bitov).
Farebné ilustrácie vyžadujú viac údajov.Na zakódovanie informácie o farbe bodu je reprezentovaný ako kompozícia troch základných farieb: červenej, zelenej a modrej. Ide o model Red-Green-Blue - RGB. Kódovanie jedného bodu farebného obrázku vyžaduje 24 bitov – jeden bajt (8 bitov) pre každý komponent.
Vektorová grafika
Obrázok sa dá opísať aj inak.Na tento účel je rozdelený na základné postavy - segmenty, oblúky, kruhy. Každá časť môže byť opísaná pomocou matematických vzorcov. Kruh je teda reprezentovaný množinou súradníc stredu a polomeru kruhu. Tento spôsob popisu grafiky sa nazýva vektor.
Zvukové informácie
Spôsoby prezentácie informácií o zvukoch v počítači sú oveľa komplikovanejšie. Aktívne sa rozvíjajú, no od štandardizácie majú ešte ďaleko. Existujú dve hlavné oblasti spracovania zvukových signálov:
- Frekvenčná modulácia (FM) je pokus o rozkladzvuk na sled jednoduchých správnych harmonických signálov, ktorých parametre možno popísať. Hlavným problémom je, že zvuk je vo svojej podstate nepretržitý a konverzia analógového signálu na diskrétny signál je vždy sprevádzaná stratou údajov.
- Syntéza stolových vĺn zahŕňapoužitie samplov – ukážok zvukov. To zakóduje typ hudobného nástroja, výšku tónu, intenzitu a trvanie signálu. Kvalita získaného zvuku je vyššia ako v predchádzajúcej metóde, pretože sa používajú skutočné vzorky.
Svet je plný informácií všetkého druhu.Na prácu s ním človek prišiel s kódovaním - prekladom zložitých údajov do jednoduchej formy pre pohodlie ukladania, prenosu a spracovania. V počítači sú informácie reprezentované vo forme binárneho kódu - postupnosti jednotlivých bitov. Pomocou tejto metódy je možné šifrovať akékoľvek údaje. Počítač vykonáva všetky operácie s číslami podľa pravidiel binárnej číselnej sústavy.
