3.Понятие информации. Единицы измерения информации. Способы представления информации в эвм.
В настоящее время понятие «информация» во многом остаётся интуитивным и получает различные смысловые наполнения в различных отраслях человеческой деятельности:
в быту информацией называют любые данные, сведения, знания, которые кого-либо интересуют.
в технике под информацией понимают сообщения, передаваемые в форме знаков или сигналов; в этом случае есть источник сообщений, получатель (приемник сообщений), канал связи;
в кибернетике под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы;
в теории информации под информацией понимают сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают степень неопределенности, неполноты имеющихся знаний.
Бит может принимать одно из двух значений – 0 или 1. Восьми таких бит достаточно, чтобы придать уникальность любому символу, а таких последовательностей, состоящих из 8 бит, может быть 256, что достаточно, чтобы отобразить любой символ. Поэтому – 1 символ = 8 битам. Но информацию не считают не в символах не в битах. Информацию считают в байтах, где 1 символ = 8 битам = 1 байту. Байт – это единица измерения информации.
Итак, мы узнали, что единица измерения информации – это байт. Но т.к. приходится считать большие объемы информации, существует еще несколько единиц измерения информации. Это:
1 Килобайт = 2 10 = 1024 байта.
1 Мегабайт = 1024 Кб
1 Гигабайт = 1024 Мб
1 Терабайт = 1024 Гб
Чаще всего информация на компьютере представлена в виде файлов. Именно файлы обычно используют и для передачи данных от программы к программе, и от одного компьютера к другому. Другими словами, файл — это хранилище данных. Кроме того, файл имеет имя и разнообразные атрибуты, важнейшие из которых — дата и время его создания, имя владельца и права доступа. С течением времени понятие файла менялось. В операционных системах первых больших ЭВМ файл являлся набором записей. Обычно все записи в файле были одного размера, чаще всего по 80 символов каждая. Операционные системы современных компьютеров предполагают, что файл — поименованная последовательность байтов, размещённых на каком-либо носителе информации. Файловая структура представляет собой систему хранения файлов на запоминающем устройстве, например, на диске. Файлы, как правило, организованы в каталоги (называемые также папками и директориями). Любой каталог может содержать произвольное число подкаталогов, в каждом из которых могут храниться файлы и другие каталоги. Все файлы условно можно разделить на две большие группы - текстовые и двоичные. Текстовые файлы предназначены исключительно для представления обычных текстов. Для хранения каждого символа в них отводится один или два байта, а кодирование выполняется с помощью специальных таблиц, в которых каждому символу соответствует определённое число. Основное достоинство подобного представления информации — её компактность и простота программ, предназначенных для работы с ней. Двоичные файлы не предназначены для непосредственного чтения человеком. С их помощью кодируют графические изображения, звук и большую часть документов, подготовленных с помощью современных офисных пакетов программ, в которые входят текстовые процессоры, средства для работы с электронными таблицами, программы для создания презентаций и некоторые другие. При просмотре содержимого двоичного файла без помощи специально предназначенных для этой цели программ вы обнаружите в нём лишь бессмысленное нагромождение непонятных символов. В ЭВМ используют двоичную систему, потому что она имеет ряд преимуществ перед другими:
для её реализации используются технические элементы с двумя возможными состояниями (есть ток в проводнике или нет, намагничен участок поверхности магнитного носителя информации или нет);
такое представление надёжно и помехоустойчиво;
для выполнения логических преобразований информации можно использовать аппарат булевой алгебры (см. десятую главу);
двоичная арифметика намного проще десятичной.
Так как любая информация на компьютере хранится в виде последовательности байтов, то есть представляет из себя набор двоичных чисел, то полезно более подробно познакомиться с двоичной системой счисления, выполнением арифметических операций над двоичными числами и методами перевода чисел из одной системы счисления в другую.
Арифметические действия, выполняемые в двоичной системе, подчиняются тем же правилам, что и в десятичной. Только в двоичной системе перенос единиц в старший разряд возникает чаще, чем в десятичной. Таблицы сложения и умножения в двоичной системе значительно проще, чем в десятичной (таблица 1).
4.Способы кодирования данных в ЭВМ. Кодирование информации в двоичном коде Существуют разные способы кодирования и декодирования информации в компьютере. Это зависит от вида информации: текст, число, графическое изображение или звук. Для числа также важно, как оно будет использовано: в тексте, или в вычислениях, или в процессе ввода-вывода. Вся информация кодируется в двоичной системе счисления: с помощью цифр 0 и 1. Эти два символа называют двоичными цифрами или битами. Такой способ кодирования технически просто организовать: 1 - есть электрический сигнал, 0 - нет сигнала. Недостаток двоичного кодирования - длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых однотип-ных элементов, чем с небольшим числом сложных. Кодирование текстовой информации При нажатии клавиши клавиатуры сигнал посылается в компьютер в виде двоичного чис-ла, которое хранится в кодовой таблице. Кодовая таблица - это внутреннее представление символов в компьютере. В качестве стандарта в мире принята таблица ASCII - Американский стандартный код для обмена информацией). Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8бит. Так как 1 бит принимает значение 0 или 1, то с помощью одного байта можно закодировать 28 = 256 различных символов, т.к. именно столько различных кодовых комбинаций можно составить. Эти комбинации и составляют таблицу ASCII. Например, буква S имеет код 01010011; при нажатии ее на клавиатуре происходит декодирование двоичного кода и по нему строится изображение символа на экране монитора. Стандарт ASCII определяет первые 128 символов: цифры, буквы латинского алфавита, управляющие символы. Вторая половина кодовой таблицы не определена американским стандартом и предназначена для национальных символов, псевдографических и некоторых нематематических символов. В разных странах могут использоваться различные варианты второй половины кодовой таблицы. Цифры кодируются по этому стандарту при вводе-выводе и если они встречаются в тексте. Если они участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразование в другой двоичный код. Кодирование чисел. В двоичной системе счисления для представления используются две цифры 0 и 1. Действия с числами в двоичной системе счисления изучает наука двоичная арифметика. Все основные законы арифметических действий для таких чисел также выполняются. Кодирование графической информации Графический объект в компьютере может быть представлен как растровое или векторное изображение. От этого зависит и способ кодирования. Растровое изображение представляет собой совокупность точек различного цвета. Объем растрового изображения равен произведению количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем точки равен 1 биту, т.к. она может быть либо белой, либо черной, что можно закодировать двумя цифрами 0 и 1. Различные цвета получаются из трех основных - красного, зеленого и синего. Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг. Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и длиной радиуса. Для каждой линии указывается ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет. Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами. Кодирование звуковой информации Звуковая информация может быть представлена последовательностью элементарных звуков (фонем) и пауз между ними. Каждый звук кодируется и хранится в памяти. Вывод звуков из компьютера осуществляется синтезатором речи, который считывает из памяти хранящийся код звука. Гораздо сложнее преобразовать речь человека в код, т.к. живая речь имеет большое разнообразие оттенков. Каждое произнесенное слово должно сравнивать с предварительно занесенным в память компьютера эталоном, и при их совпадении происходит его распознавание и запись.