Почему для кодирования символа необходим 1 байт?

Двоичная форма, представленная с технической точки зрения проста и удобна (есть ток - нет тока, намагничено - размагничено, высокое напряжение - низкое напряжение).

Одноразрядное двоичное число - бит. Может принимать всего два значения: 1 - Да - Истина; 0 - Нет - Ложь.

Сколько различных вариантов информации можно закодировать с помощью 2 бит?

00, 01, 10, 11 - 4 варианта (2²)

3 бита: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 - 8 вариантов (2³)

4 бита: 16 вариантов (2⁴)

n бит: 2ⁿ вариантов.

Чем больше вариантов требуется закодировать, тем больше бит требуется.

K – количество вариантов

n – необходимое для кодирования число разрядов (бит)

n	2ⁿ	Т.е. например, для кодирования 64 вариантов необходимо 6 бит. Т.е. например, с помощью 9 бит можно закодировать 512 различных вариантов

В системе очень важно выделить объекты, определить их свойства и связи между объектами. Связи (отношения) между объектами могут быть двух видов:

При взаимодействии объекты могут менять свойства и переходить в различные состояния. Если объект меняет состояние и свойства, то говорят, что происходит процесс, в котором этот объект участвует. Процесс - последовательная смена состояний объекта, в результате произведенных действий. В окружающем мире также постоянно происходят процессы, которые называются явления. Гроза, дождь, землетрясение, радуга, полярное сияние. Для описания объектов, процессов и явлений необходимы соответствующие сведения, совокупность которых называется информация. Термин "информация" происходит от латинского слова information, что означает разъяснение, осведомление, изложение. Человек сталкивается с информацией на каждом шагу, даже порой, не осознавая этого. Информация используется во всех областях деятельности человека: науке, технике, производстве, медицине, образовании, машиностроении, управлении, бухгалтерии и т.д. Для каждой области существует свое определение информации. Существует специальная наука, которая занимается изучением принципов создания и обработки информации с помощью вычислительной техники - информатика. Термин "информатика" возник в 1960-х г.г. во Франции. Это слово получилось путем слияния 2 слов: information (информация) + automatique (автоматика). В нашей стране этот термин был утвержден в 1983г. Информация - это сведенья, которые объект получает от внешней среды или от другого объекта. Информация - это совокупность сведений, повышающих уровень знаний об окружающем мире. Информационные ресурсы - это знания, подготовленные человеком для их

В этой системе для тесной связи между потребителем и системой вводится обратная связь, по которой передается реакция потребителя на полученную информацию. Например: при покупке билета на киносеанс в системе фиксируется информация по проданному билету. Измерение информации Для измерения информации применяются два параметра: количество информации (I) и объем данных (V). Зная значения этих параметров можно оценить полезность информации и ее смысловое содержание. I = N - K I - количество информации, N - начальная неопределенность, K - конечная неопределенность. Существует три меры информации: 1. Семантическая (смысловая) - используется для определения смыслового содержания информации. Для этого используется тезаурусная мера, которая связывает смысл информации со способностью потребителя эту информацию понимать. Тезаурус - это совокупность сведений, которыми обладает человек (пользователь) или система. 2. Прагматическая - используется для определения полезности информации для потребителя.

дальнейшего использования, зафиксированные на материальных носителях информации. Информатика - это область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров и их взаимодействия со средой применения. Информатика - это наука, исследующая структуру и общие свойства информации, а также законы и методы ее создания, накопления, хранения, преобразования, передачи и применения в различных средах человеческой деятельности с помощью компьютера. (Л.И. Долинер, 2005, стр.5). Информационная культура - это умение целенаправленно работать с информацией и использовать для ее получения, обработки и передачи компьютерные информационные технологии и другие современные технические средства и методы. (орг.техника, телефоны, факс). Если говорить о человеке, то он получает информацию от внешней среды (окружающей среды) с помощью органов чувств, т.е. человек воспринимает: · зрительную информацию; · звуковую информацию; · запах (обоняние); · вкусовую информацию; · осязательную информацию (органолептическая). Информация может быть передана различными способами: 1. Устно (беседа, лекция, спор, радио, рассказ). 2. Письменно (газета, книга, журнал). 3. С помощью знаков и символов (чертеж, схема, таблица). Информация нужна для того, чтобы уменьшить неполноту знаний об объектах, процессах, явлениях. Поэтому можно определить количество информации, которая была получена. I = N - K I - количество информации, N - начальная неопределенность, K - конечная неопределенность. В ПК информация передается в виде сигналов по каналам связи. Существует два вида сигналов, в зависимости от сигнала выделяют два вида информации: · аналоговая (непрерывная); · дискретная, цифровая (прерывная).

· обеспечить необходимый уровень достоверности информации. Структура информационной системы и ее функции должны соответствовать целям, поставленным данной организацией. Система должна предоставлять достоверную, надежную и своевременную информацию. Работой системы нужно уметь правильно управлять. Управление - обеспечение достижения поставленной цели при заданных условиях. Информационная система должна обеспечить прием, хранение, обработку и передачу информации, т.е. информационные процессы. Любая информационная система может действовать по правилам замкнутой и разомкнутой схемы управления. Разомкнутая схема управления

В такой системе потребитель не влияет на систему, полученная информация используется произвольно. Пример: справочная служба (библиотеки, музея, вокзала, города). Замкнутая схема управления

аналоговый сигнал цифровой сигнал Сигнал называется дискретным, если параметр сигнала может принимать, лишь конечное число значений и существенен, лишь в конечном числе моментов времени (возможно, периодически повторяющихся). Компьютер может обрабатывать только цифровую информацию. Вся другая информация (звуки, изображения) для обработки должна быть преобразована в дискретную форму. Высокий уровень сигнала (есть сигнал) - 1 (от 2,4... 5 В); низкий уровень сигнала (нет сигнала) - 0 (от 0... 0,4 В).

Любая информация обладает следующими свойствами: 1. Доступность - информация является доступной, понятной, если она выражена на том языке, на котором говорит объект, для которого информация предназначена. 2. Достоверность - информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. 3. Полнота - информация является полной, если ее достаточно для понимания и принятия решения. 4. Ценность - ценность информации зависит от того, какие задачи можно решать с ее помощью. Актуальность, своевременность, точность, содержательность, адекватность, объективность. Информационные процессы Процессы, которые связаны с информацией, называют информационными. Основные: Дополнительные: Сбор Формализация Хранение Фильтрация Обработка Сортировка Передача (транспортировка) Архивация Кодирование (преобразование) Защита Поиск

Кодирование натуральных чисел Например, 12735 заменяется числом 00010001 10111111. Количество цифр должно быть кратно 8, поэтому, впереди числа добавлено три 0. (В данном примере - 2 байта). Если бы это число было закодировано как текст, то потребовалось бы 5 байт. Кодирование целых чисел Они кодируются как натуральные, но в первый бит записывается знак: 0 - "+", 1 - "-". -12735 = 1001000110111111 Кодирование вещественных чисел Самое сложное кодирование. Число представляется в нормализованном виде.

m - мантисса

p - порядок числа N - основание системы счисления 256,73 = 0,26573 * 10³ 0,0025 = 0,25 * 10^-2 Информационная система. Система управления. Системой называется объект, который одновременно рассматривается и как единой целое и как совокупность разнородных объектов, объединенных для достижения определенного результата. Системы различаются по составу, функциям и цели функционирования. В информатике используется понятие "информационная система". Информационная система - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке информации. Задача: Решить уравнение, используя ПО компьютера.

Решения уравнения	=	ПК	+	MathCAD	+	пользователь
		↓		↓		↓
		Техническое средство		ПО (метод)		Персонал

Создание и использование информационных систем позволяет решить следующие задачи:

· автоматизировать работу организации;

· оптимизировать процесс обработки информации на ПК;

Сбор информации Органы чувств человека не точны и могут не воспринимать всякую информацию. Для получения более точной и полной информации используются специальные технические устройства - датчики. Телескоп - наблюдение за звездами; Барометр - атмосферное давление; Микроскоп – микромир; Термометр, градусник – температура; Гидрометр – влажность; Компас - ориентирование, направление. Сбор - накопление информации с целью обеспечения их достаточной полнотой. Любой измерительный прибор является датчиком, т.е. прибором, поставляющим информацию. Хранение информации Этот процесс очень важен и удобен тем, что сохраненной информацией в дальнейшем в любой момент можно воспользоваться. То, на чем можно хранить информацию, называют носители информации. Носитель информации - это материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации. Бумага, кинопленка, книга, оптический диск, фотография, перфолента, жесткий диск, карта. Носители характеризуются следующими свойствами: · разрешающая способность - количество данных, которые могут быть записаны на единице измерения, принятой для данного носителя; · динамический диапазон - логарифм отношения интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигнала.

При плохом динамическом диапазоне достоверность информации снижается. Обработка информации

Входная информация - информация об объектах, процессах, явлениях, которую получает человек или система (устройство). Выходная информация - информация, которая получается после обработки человеком или устройством.

Также в информации о файле (кроме цвета) хранится значение количества строк и столбцов сетки, сжатие. Векторный способ Изображение хранится не в виде точек, а в виде элементарных объектов (линий, отрезков, окружностей, дуг...). Базовый элемент: линия. Она, как и любой объект, обладает свойствами: Все остальные объекты состоят из линий. Объект векторных файлов значительно меньше, чем растровых, т.к. линия описывается математической формулой, а формула кодируется как буквенно-цифровая информация. Кодирование звуковой информации Существует два основных метода кодирования: 1. Метод FM (Frequency modulation) - частотная модуляция Аналоговый сигнал раскладывается на сигналы разных частот. А простейший сигнал может быть описан числовыми характеристиками, т.е. кодом. Такое преобразование выполняют устройства АЦП (Аналогово-цифровые преобразователи). Обратное преобразование выполняют ЦАП (цифро-аналоговые преобразователи). Но такое преобразование некачественное (низкое качество), неизбежны потери информации. Но при таком методе кодирования получается компактный код. 2. Метод таблично-волнового синтеза (Wave-Table) Такое кодирование соответствует современному уровню развития техники. В подготовленной таблице хранятся образцы звуков различных музыкальных инструментов. Такие образцы называются сэмплы. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения и другие параметры. Т.к. за образец берутся "реальные" звуки, то качество получается очень высокое. Кодирование числовой информации Если числовая информация не предназначена для вычислений, то кодирование осуществляется с помощью таблицы ASCII. Числовая информация может храниться с помощью представления в разных системах счисления: 2, 8 (раньше), 10, 16. Существуют определенные правила для перевода чисел и выполнения вычислений с ними.

Входная и выходная информации могут быть представлены в разной форме. Если для информации на входе и выходе устройства используются различные физические носители, то такое устройство связи называется преобразователь. АЦП - аналогово-цифровой преобразователь ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь Передача информации

Канал связи - среда, по которой носитель информации перемещается в пространстве от источника к потребителю. Основная характеристика канала: пропускная способность - это максимальное количество (объем) информации, проходящее по каналу за единицу времени. Поиск информации Очень часто используется большой объем информации. Поэтому необходимо иметь возможность быстро и правильно извлекать нужную информацию. Для этого можно хранить информацию в определенном порядке (оглавление, расписание, предметный указатель, сортировка, группировка, фильтрация). Фильтрация - отсечение от информационного шума с целью увеличения достоверности и адекватности информации. Сортировка - упорядочивание информации по какому-то признаку. Кодирование информации Для обработки информации необходимо представить в удобном для этого виде. В вычислительной технике информация обрабатывается в закодированном виде. Для этого используется система кодирования, которая заменяет объект (или его название) на условное обозначение (код). Система кодирования - совокупность правил кодового обозначения объектов.

кодирование (шифровка)

декодирование (дешифровка)

В технике информация представляется в виде кода, состоящего из двух символов: 0 и 1. Например: код 100000 обозначает код клавиши ПРОБЕЛ. Каждый из символов 1 или 0 называется бит. Бит - наименьшая единица измерения объема информации. Bit - binary digit (двоичный знак, двоичная цифра). Т.к. вычислительная техника может обрабатывать информацию разного вида (текст, графика, звук, видео), поэтому и существуют разные способы кодирования. Кодирование текстовой информации Для кодирования текста используется таблица ASCII (1961г.). ASCII - American Standard Code for Information Interchange (Американский стандартный код для обмена информацией). В этой таблице для каждого символа соответствует свой код, всего 256 кодов (8-ми разрядный код). ASCII таблица состоит из 2 частей: · основная (общая) (0 - 127) - хранятся управляющие коды (для управляющих команд) и стандартные коды; 0 - 31 - Управляющие коды (13 - Enter, 27 - ESC) 3 - 127 Стандартные коды (32 - Пробел, "o" - 48, "A" - 64, "+" - 43, "Z" - 90) · дополнительная (118 - 255) - хранятся символы национального алфавита, символы псевдографики (для рисования рамок) "А" - 128, "Я" - 159, "а" - 160 и т.д. Общая часть является неизменной, а дополнительная может изменяться в зависимости от страны. Дополнительная часть является расширением основного кода ASCII на основе международного стандарта ISO - 8859-5 (International Standards Organization). Это делает возможным использование таблицы в любой стране мира. В настоящее время распространено несколько кодировок. Операционная система Windows и ее приложения используют кодировку. ANSI (American National Standards Institute). Отличие только в дополнительной части таблицы. В России для работы в ОС Windows используется кодовая страница 1251, где имеются символы кириллицы. В настоящее создан и повсеместно внедряется новый цельный универсальный 16-ти разрядный код UNICODE. Для того чтобы сократить множество существующих кодировок, чтоб он стал единственным и универсальным, но для этого необходим соответствующий уровень мировой компьютерной техники.

Кодирование графической информации Существует несколько видов компьютерной графики (растровая, векторная, фрактальная, трехмерная). Но для кодирования графики используется 2 способа: растровый векторный

Растровый способ На изображение накладывается сетка, т.е. происходит разбиение на клетки - растризация (растрирование). Чем меньше размер клетки, тем выше разрешение, тем точнее закодировано изображение. Клетку называют точка, растр, пиксель (в зависимости от того на каком этапе происходит обработка изображения). Пиксель (пиксел) - picture + element (элемент изображения) Объем одной точки растрового изображения в черно-белом представлении равен 1 биту: 1- черный, 0 - белый. Для цветного изображения: 8 цветов - 3 бита (2^3); 16 цветов - 4 бита (2^4); 32 цвета - 5 бит (2^5); 256 цветов - 1 байт (2^8).