โลกรอบตัวเราเต็มไปด้วยข้อมูลทุกๆ วินาที บุคคลจะได้รับสัญญาณและข้อความนับร้อยผ่านประสาทสัมผัส เป็นไปไม่ได้ที่จะเพิกเฉยองค์ประกอบสำคัญของชีวิตแม้แต่ความรู้พิเศษที่เชี่ยวชาญในกระบวนการข้อมูลและปรากฏการณ์ก็ปรากฏขึ้น - สารสนเทศ อาวุธหลักของมันคือคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะที่สามารถวิเคราะห์และจัดการข้อมูลได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ วิธีการนำเสนอข้อมูลในคอมพิวเตอร์แตกต่างจากที่เราคุ้นเคย และให้ประสิทธิภาพสูงสุดของกระบวนการคำนวณ
ข้อมูล
ข้อมูลเป็นแนวคิดระดับโลก ให้มันคำจำกัดความที่ครอบคลุมเป็นเรื่องยาก จนถึงขณะนี้ยังไม่มีคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ทั่วไปใด ๆ ความรู้แต่ละด้านดำเนินการด้วยแนวคิดข้อมูลของตัวเอง เพื่อความง่าย คุณสามารถกำหนดเป็นข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของโลกรอบข้างในทุกลักษณะที่ปรากฏ
ข้อมูลจะเข้าท่าก็ต่อเมื่อใครก็ตามที่รับรู้หรือใช้ ต่างจากพลังงานหรือมวลซึ่งอย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าไม่ได้หายไป แต่มีเพียงการเปลี่ยนแปลงเท่านั้น ข้อมูลอาจหายไปได้
งานหลักของวิทยาการคอมพิวเตอร์คือการเรียนรู้วิธีการรวบรวม จัดเก็บ และส่งข้อมูล การตระหนักถึงสิ่งนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ข้อมูลมีความแตกต่างกัน และแต่ละประเภทต้องใช้วิธีการพิเศษ
ประเภทของข้อมูล
ทุกวันนี้ ผู้คนได้เรียนรู้การทำงานกับข้อมูลที่หลากหลายมาก ซึ่งแตกต่างกันไปตามลักษณะของแหล่งกำเนิดและโครงสร้าง
ข้อมูลประเภทยอดนิยม:
- ข้อมูลกราฟิกเป็นประเภทแรกข้อมูลที่มนุษยชาติได้เรียนรู้ที่จะจัดการ สามารถเข้าถึงได้สำหรับการรับรู้และไม่ต้องการการเปลี่ยนแปลงพิเศษ การแกะสลักหินเป็นแหล่งเก็บข้อมูลที่เก่าแก่ที่สุดเกี่ยวกับโลกโดยรอบ พวกเขาถูกแทนที่ด้วยภาพวาด ภาพถ่าย และภาพวาดทางเทคนิค
- ข้อมูลตัวเลขช่วยให้คุณอธิบายได้ลักษณะเชิงปริมาณของวัตถุ ความสำคัญของข้อมูลประเภทนี้พุ่งสูงขึ้นด้วยการพัฒนาการค้าและการแลกเปลี่ยนเงิน เพื่อที่จะจัดเก็บและส่งข้อมูลตัวเลขได้สำเร็จ จำเป็นต้องมีระบบสัญลักษณ์พิเศษ แต่ละวัฒนธรรมนับเงินในแบบของตัวเอง จึงมีการสร้างระบบตัวเลขที่แตกต่างกัน
- ข้อมูลข้อความถูกเข้ารหัสด้วยพิเศษสัญลักษณ์คำพูดของมนุษย์ ด้วยการประดิษฐ์งานเขียน มันเป็นไปได้ที่จะถ่ายทอดแนวคิดใด ๆ ในระยะทางไกล ๆ ตามอำเภอใจ รวมถึงการถ่ายทอดความรู้ไปยังคนรุ่นต่อไปในอนาคต เพื่อความสะดวกในการจัดการข้อมูลที่เป็นข้อความ มนุษย์ต้องประดิษฐ์กระดาษและการพิมพ์
- เป็นเวลานานที่ข้อมูลเสียงไม่ได้มอบให้กับมนุษย์ เมื่อปลายศตวรรษที่ 19 เท่านั้นที่อุปกรณ์บันทึกเสียงเครื่องแรกปรากฏขึ้นซึ่งทำให้สามารถรับรู้และจัดเก็บข้อมูลได้
- ข้อมูลวิดีโอ - กราฟิกสด - เชื่อฟังมนุษย์ด้วยการประดิษฐ์อุปกรณ์ภาพยนตร์
ข้อมูลทั้งหมดนี้สามารถบันทึกประมวลผลได้คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์และถ่ายทอดจากคนสู่คน สามารถเก็บไว้ได้โดยไม่สูญเสียเป็นเวลานาน มีข้อมูลประเภทอื่นๆ ที่มนุษย์ยังไม่ได้เรียนรู้การทำงาน เช่น สัมผัสหรือกิน
การแบ่งข้อมูลออกเป็นประเภทมีไว้เพื่อวิทยาการคอมพิวเตอร์สำคัญมาก รูปแบบของการนำเสนอข้อมูลในคอมพิวเตอร์จะขึ้นอยู่กับคุณลักษณะต่างๆ และข้อมูลแต่ละประเภทมีโครงสร้างเฉพาะ ดังนั้นข้อมูลเชิงสัญลักษณ์และกราฟิกจึงถูกประมวลผลโดยเครื่องแตกต่างกัน
ทำงานกับข้อมูล
จุดหยุดหลักในวงจรชีวิตของข้อมูลมีดังนี้:
- การรับรู้และการรวบรวม
- การเก็บรักษา
- ส่ง;
- เล่นหรือแสดง
ระหว่างการจัดเก็บหรือส่งข้อมูลในระยะยาว ข้อมูลอาจบิดเบี้ยวหรือสูญหายได้ ข้อผิดพลาดที่มีนัยสำคัญละเมิดหรือเปลี่ยนแปลงสาระสำคัญของข้อมูลโดยสมบูรณ์ ดังนั้นจึงต้องหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายทั้งหมด
เพื่ออำนวยความสะดวกในการจัดการข้อมูล มีการเข้ารหัสถูกคิดค้น สาระสำคัญของกระบวนการเข้ารหัสคือข้อมูลจะถูกแปลเป็นอีกรูปแบบหนึ่งตามกฎที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด มีการดำเนินการกับข้อมูลนั้น จากนั้นจึงเกิดการแปลงแบบย้อนกลับ
หนึ่งในความพยายามครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการเข้ารหัส -สัญญาณไฟ. แหล่งกำเนิดแสงกะพริบเป็นวิธีที่สะดวกในการส่งข้อมูลในระยะทางไกล ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี ผู้คนได้คิดค้นวิธีการเข้ารหัสข้อมูลด้วยวิธีต่างๆ มากมาย ไม่ว่าจะเป็นสัญญาณไฟฟ้า คลื่นวิทยุ
การเข้ารหัสช่วยให้มั่นใจถึงความปลอดภัยและความปลอดภัยของข้อมูลมากขึ้น ช่วยให้คุณเพิ่มความเร็วของการถ่ายโอนข้อมูลและอำนวยความสะดวกในการประมวลผล
ดังนั้นวงจรข้อมูลจึงมีรูปแบบดังนี้:
- คอลเลกชัน;
- การเข้ารหัส;
- การเก็บรักษา
- ส่ง;
- ถอดรหัส;
- การสืบพันธุ์
ในช่วงวงจรชีวิต ข้อมูลสามารถเข้ารหัสและถอดรหัสซ้ำ ๆ โดยใช้ระบบการเข้ารหัสที่แตกต่างกัน นี่เป็นสิ่งจำเป็นในการนำข้อมูลเข้าสู่สถานะที่สะดวกยิ่งขึ้นสำหรับการดำเนินการเฉพาะ
พื้นฐานของข้อมูล
คุณสามารถทำกิจวัตรที่แท้จริงได้เฉพาะเหนือวัตถุที่มีคุณสมบัติบางอย่างที่สามารถบันทึกและวัดได้ การนำเสนอข้อมูลในคอมพิวเตอร์ขึ้นอยู่กับสัญญาณไฟฟ้า
มีการนำเสนอส่วนประกอบของเครื่องที่ทำงานกับข้อมูลองค์ประกอบเล็ก ๆ จำนวนมากที่เวลาใดก็ตามอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งจากสองสถานะ: เปิดหรือปิด เทคโนโลยีการใช้งานเฉพาะอาจแตกต่างกันสำหรับคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นและแม้กระทั่งสำหรับหน่วยต่าง ๆ ของเครื่องเดียวกัน สถานะปิดจะแสดงด้วยศูนย์ - ไม่มีสัญญาณ เปิด - ทีละหนึ่ง
จำนวนข้อมูลที่ได้รับจากหนึ่งองค์ประกอบโครงสร้าง - หนึ่งบิต คำว่า "บิต" มาจากนิพจน์เลขฐานสอง 1 บิตเป็นหน่วยข้อมูลที่เล็กที่สุด ข้อมูลทั้งหมดในคอมพิวเตอร์แสดงโดยลำดับของบิต - ศูนย์และหนึ่ง มันวิเศษมากที่ข้อมูลที่หลากหลายสามารถเข้ารหัสด้วยวิธีง่ายๆ เช่นนี้!
การนำเสนอข้อมูลในคอมพิวเตอร์ในรูปแบบของค่าจุดแต่ละจุดเรียกว่าไม่ต่อเนื่อง เมื่อเทียบกับแอนะล็อก การติดตั้งจะง่ายกว่าและทำให้จัดการข้อมูลจำนวนมากได้ง่ายขึ้น
รหัสไบนารี
ลำดับของบิตที่แสดงข้อมูลบางอย่างเรียกว่ารหัสไบนารี ด้วยความช่วยเหลือของมัน ข้อมูลใด ๆ ที่สามารถเข้ารหัสได้: ตัวเลข, สัญลักษณ์, กราฟิก
กฎที่ข้อมูลถูกแปลงเป็นรหัสเครื่องนั้นเฉพาะสำหรับแต่ละประเภท ค่าส่วนบุคคลในค่าเหล่านี้สามารถเหมือนกันได้ ดังนั้นการถอดรหัสจึงทำได้โดยขึ้นอยู่กับบริบทเสมอ
การแสดงข้อมูลแบบไบนารีในคอมพิวเตอร์มีข้อดีหลายประการ:
- ความง่ายในการใช้งาน: องค์ประกอบสองตำแหน่งนั้นง่ายกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าองค์ประกอบตำแหน่งสามตัวขึ้นไป
- ภูมิคุ้มกันทางเสียง: สัญญาณที่มีสถานะที่เป็นไปได้เพียงสองสถานะเท่านั้นที่จะรับรู้ได้ง่ายกว่ามาก
- ความง่ายในการคำนวณ: เลขคณิตไบนารีนั้นง่ายที่สุด
พื้นฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับการนำเสนอข้อมูลในคอมพิวเตอร์เป็นระบบตัวเลขที่มีฐาน 2 ซึ่งง่ายกว่าระบบทศนิยมทั่วไปมาก โดยทำงานด้วยตัวเลขสองหลักเท่านั้น - ศูนย์และหนึ่ง - และกำหนดกฎของการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ทั้งหมดที่ทำกับรหัสไบนารี
ข้อมูลตัวเลข
มีสามวิธีในการแสดงข้อมูลตัวเลขในคอมพิวเตอร์:
- หมายเลขจุดคงที่;
- จำนวนจุดลอยตัว;
- การแสดงทศนิยมแบบไบนารี
สำหรับตัวเลขที่มีจุดคงที่ ตามชื่อแล้ว ตำแหน่งของจุด (จุลภาค) ที่คั่นเศษส่วนจะถูกกำหนดและแก้ไขอย่างเคร่งครัด
- ถ้าจุดอยู่หลังเลขนัยสำคัญสุดท้าย ตัวเลขนั้นเป็นจำนวนเต็ม
- ตำแหน่งของจุดที่อยู่ด้านหน้าของเลขนัยสำคัญตัวแรกสอดคล้องกับเศษส่วนที่ถูกต้อง (น้อยกว่าหนึ่งโมดูโล)
เพื่อกำหนดเครื่องหมาย ให้เน้นหลักแรกสุด ตัวเลขบวกมี 0 อยู่ในนั้น ลบ - 1
ข้อได้เปรียบหลักของรูปแบบการนำเสนอนี้คือไม่มีข้อผิดพลาดในการปัดเศษในการคำนวณ ข้อเสียเปรียบหลักคือช่วงค่าที่จำกัด ซึ่งขึ้นอยู่กับตารางการจำหน่ายของคอมพิวเตอร์เครื่องใดเครื่องหนึ่ง
ตัวเลขทศนิยมจะแสดงด้วยการรวมกันของค่า mantissa และคำสั่ง รูปแบบของสัญกรณ์นี้เรียกว่ากึ่งลอการิทึม
ความแม่นยำในการคำนวณสำหรับการแสดงนั้นขึ้นอยู่กับความยาวของแมนทิสซา: เมื่อปัดเศษ ตัวเลขที่ไม่จำเป็นจะถูกตัดทอน
ทั้งจำนวนจุดคงที่ แมนทิสซา และลำดับของจำนวนจุดทศนิยมจะแสดงเป็นเลขฐานสอง
การแสดง BCD ของตัวเลขจัดทำโดยโปรเซสเซอร์พิเศษในคอมพิวเตอร์ ตัวเลขถือเป็นทศนิยม แต่แต่ละหลักจะแสดงเป็นเลขฐานสอง ซึ่งจะช่วยลดเวลาในการประมวลผลสำหรับอาร์เรย์ตัวเลขทศนิยมขนาดใหญ่
ข้อมูลข้อความ
เพื่อแสดงข้อมูลที่เป็นข้อความในคอมพิวเตอร์ มีการใช้ตารางพิเศษซึ่งมีการกำหนดรหัสไบนารีที่ไม่ซ้ำกันให้กับอักขระแต่ละตัว
ในการเข้ารหัส ASCII ยอดนิยม popular(รหัสอเมริกันสำหรับการแลกเปลี่ยนระหว่างประเทศ) 8 บิต - 1 ไบต์ถูกจัดสรรสำหรับหนึ่งอักขระ สำหรับหน่วยโค้ดขนาดนี้ มีชุดค่าผสมที่ไม่ซ้ำกัน 256 ชุด จึงสามารถเข้ารหัสอักขระข้อความได้ 256 ตัว นอกจากตัวอักษรที่มีตัวอักษรต่างๆ แล้ว ตารางยังพิจารณาตัวดำเนินการทางคณิตศาสตร์ เครื่องหมายวรรคตอน และองค์ประกอบพิเศษอื่นๆ ด้วย
แน่นอนว่า 256 ชุดค่าผสมนั้นน้อยเกินไปสำหรับเราโลกหลากหลายวัฒนธรรม บางภาษามีตัวอักษรมากกว่า ในตาราง Unicode ขนาดของหน่วยพื้นฐานของรหัสได้เพิ่มขึ้นโดยการจัดสรร 2 ไบต์ (16 บิต) ให้กับมัน สิ่งนี้ทำให้เราเพิ่มขีดจำกัดการเข้ารหัสเป็น 65536 องค์ประกอบ
กราฟิกแรสเตอร์
การแสดงข้อมูลกราฟิกในคอมพิวเตอร์เรียกว่าเมทริกซ์ มันขึ้นอยู่กับการแบ่งรูปภาพออกเป็นแถวของจุด (พิกเซล) สำหรับแต่ละพิกเซล ข้อมูลตำแหน่ง สี และความสว่างจะถูกจัดเก็บแยกจากกัน
ในภาพขาวดำสำหรับจุดหนึ่ง ก็เพียงพอแล้วที่จะระบุ "สีเทา" - หนึ่งใน 256 เฉดสีเทา สำหรับสิ่งนี้ 1 ไบต์ (8 บิต) ได้รับการจัดสรร
ภาพประกอบสีต้องการข้อมูลเพิ่มเติมในการเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับสีของจุด จุดนั้นจะแสดงเป็นองค์ประกอบของสีพื้นฐานสามสี ได้แก่ สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน นี่คือรุ่นสีแดง-เขียว-น้ำเงิน - RGB การเข้ารหัสจุดหนึ่งของภาพสีต้องใช้ 24 บิต - หนึ่งไบต์ (8 บิต) สำหรับแต่ละองค์ประกอบ
กราฟิกแบบเวกเตอร์
รูปภาพสามารถอธิบายได้ในลักษณะที่แตกต่างกันในการทำเช่นนี้จะแบ่งออกเป็นตัวเลขพื้นฐาน - ส่วน, ส่วนโค้ง, วงกลม แต่ละส่วนสามารถอธิบายได้โดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ ดังนั้น วงกลมจึงถูกแทนด้วยชุดพิกัดของจุดศูนย์กลางและรัศมีของวงกลม วิธีการอธิบายกราฟิกนี้เรียกว่าเวกเตอร์
ข้อมูลเสียง
วิธีการนำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับเสียงในคอมพิวเตอร์นั้นซับซ้อนกว่ามาก พวกเขากำลังพัฒนาอย่างแข็งขัน แต่ก็ยังห่างไกลจากมาตรฐาน มีสองส่วนหลักในการประมวลผลสัญญาณเสียง:
- การปรับความถี่ (FM) เป็นความพยายามในการย่อยสลายเสียงเป็นลำดับของสัญญาณฮาร์มอนิกที่ถูกต้องอย่างง่ายซึ่งสามารถอธิบายพารามิเตอร์ได้ ปัญหาหลักคือเสียงมีความต่อเนื่องโดยเนื้อแท้ และการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณแบบไม่ต่อเนื่องจะมาพร้อมกับการสูญเสียข้อมูลเสมอ
- การสังเคราะห์คลื่นตารางเกี่ยวข้องกับการใช้ตัวอย่าง - ตัวอย่างเสียง ซึ่งจะเข้ารหัสประเภทของเครื่องดนตรี ระดับเสียง ความเข้ม และระยะเวลาของสัญญาณ คุณภาพของเสียงที่ได้จะสูงกว่าวิธีก่อนหน้า เนื่องจากใช้ตัวอย่างจริง
โลกเต็มไปด้วยข้อมูลทุกประเภทในการทำงานกับมัน บุคคลหนึ่งได้คิดค้นการเข้ารหัส ซึ่งเป็นการแปลข้อมูลที่ซับซ้อนให้อยู่ในรูปแบบง่ายๆ เพื่อความสะดวกในการจัดเก็บ การส่ง และการประมวลผล ในคอมพิวเตอร์ ข้อมูลจะแสดงในรูปแบบของรหัสไบนารี่ - ลำดับของแต่ละบิต ข้อมูลใด ๆ สามารถเข้ารหัสได้โดยใช้วิธีนี้ คอมพิวเตอร์ดำเนินการกับตัวเลขทั้งหมดตามกฎของระบบเลขฐานสอง
