4. Кодування інформації. Одиниці вимірювання інформації.

Інформація кожного виду подається в пам'яті обчислювальних машин за допомогою чи­слових кодів, які на фізичному рівні машин зберігаються у двійковому поданні.

Кодування — це процес заміни знаків одного набору знаками іншого набору при збере­женні змісту тієї інформації, яка за допомогою цих знаків подається.

Якщо кодування здійсню­ється за допомогою двох елементів (наприклад, + і –, 0 і 1), то таке кодування називається двій­ковим.

Двійкове кодування інформації для подання її в пам'яті обчислювальних машин здійснюється за допомогою цифр 0 і 1 двійкової системи числення. Подання інформації за до­помогою двійкових кодів конструктивно і технічно виявилося зручним тому, що двом знакам, які для цього використовуються, можуть відповідати два різні фізичні стани: намагнічена або розмагнічена елементарна ділянка на поверхні магнітного диска, тече через провідник струм чи ні, зафіксовано світловий промінь чи ні тощо.

Будь-яка інформація в комп’ютері передається за допомогою двійкових чисел. Найменшою кількістю інформації є одне з двох можливих значень – 0 або 1. Така кількість інформації називається біт.

Біт – це кількість інформації, що необхідна для однозначного визначення однієї з двох рівноймовірних подій.

Комбінація з 8 біт = 1 байт – машинне слово. (1байт=8біт)

Для вимірювання великих об’ємів інформації використовують кіло-, мега-, гігабайти.

1 КБ(кілобайт) = 2¹⁰ байт = 1024 байт

1 МБ(мегабайт) = 2¹⁰ КБ = 1024 КБ

1 ГБ(гігабайт) = 2¹⁰ МБ = 1024 МБ

Кодування текстової інформації. Сукупність усіх символів, за допомогою яких здійс­нюється спілкування з комп'ютером, утворює кодову таблицю. Однією з найбільш відомих ко­дових таблиць є таблиця ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Вона міс­тить 256 символів. Символи в кодових таблицях нумеруються числами, і ці номери називаються кодами символів.

Тексти слід розглядати як послідовності символів, і текстова інформація в пам'яті обчислюва­льних машин подається у вигляді послідовності числових кодів тих символів, з яких вона складається.

Кодування графічної інформації. Графічна інформація, яку можуть опрацьовувати об­числювальні машини, є дискретною. Графічні зображення на екранах моніторів формуються шляхом підсвічення усіх точок екрану в певні кольори. Елементом графічного зображення є то­чка, або піксель (Picture Element). У практиці використовують таблиці, які містять 16, 256, 65536, понад 4 млн. і більшу кількість кольорів.

Поширеним підходом для кодування графічних зображень є занесення в пам'ять обчис­лювальних машин кодів кольорів тих точок, з яких воно складається, причому в такій послідо­вності, в якій ці точки підсвічуються на екрані (в кожному рядочку зліва направо, рядочки під­свічуються зверху вниз). На основі цього завжди можна підрахувати, який об'єм пам'яті потрібний для збереження графічного зображення. Часто графічна інформація під час кодуван­ня за допомогою певних алгоритмів стискується.

Кодування чисельної інформації. Двійкові коди цілих чисел будуються шляхом пере­ведення їх у двійкову систему числення.

Для запам'ятовування цілих чисел виділяється певна кількість байт (часто 2), які нази­ваються машинними словами і в які будуть заноситися їх двійкові коди. Крайній лівий біт ма­шинного слова виділяється для кодування знаку числа. Решта бітів займає двійкове подання числа без знаку, яке при потребі доповнюється незначущими нулями до потрібної довжини.

Дійсні числа можуть бути подані у формі з фіксованою або плаваючою крапками. При кодуванні дійсних чисел з фіксованою крапкою один розряд (крайній лівий) виділяється для запам'ятовування знаку числа, а решта розрядів поділені на дві частини: в одну з них заносить­ся код цілої частини, а в іншу — код дробової.

Перед кодуванням дійсні числа у формі з плаваючою крапкою зводять до стандартного нормалізованого виду: m·10^р, де m — мантиса числа (0≤m≤l), p — порядок числа. Машинне слово такого числа містить два знакові біти: один — для знаку мантиси, а другий — для знаку порядку. Решта бітів поділяється на дві частини, в одну частину поміщається код порядку, а в іншу — код мантиси. Кількість бітів, які виділяються для мантиси та порядку, залежить від ти­пу обчислювальної машини та програмних засобів, які на ній використовуються.

Кодування звукової інформації. За своєю фізичною природою звук, який сприймається органами слуху людини, — це звукові хвилі, які розповсюджуються у пружному середовищі. Математично такі хвилі описуються рівностями, до складу яких входять такі визначальні чис­лові величини, як частота коливань, амплітуда, фаза зміщення. А це с числа, які кодуються за загальноприйнятими правилами.

Кодування керуючої інформації. Керуюча інформація призначена для сприйняття її деяким виконавцем. Якщо виконавцем є технічний пристрій, то він володіє певною системою команд, які можна подавати на його вхід. Якщо виконавцем команд є мікропроцесорна техніка (калькулятори, комп'ютери тощо), то систему команд таких виконавців утворюють команди їх процесорів. Для комп'ютерів ці команди утворюють мову машинних команд. Керуюча інфор­мація а такому випадку записується у вигляді відповідних програм.

Систему команд кожного виконавця можна подати у вигляді таблиці, де кожній команді відповідає свій номер, що називається кодом команди. Під час кодування керуючої інформації записується послідовність кодів тих команд, з яких вона складається.

Контрольні запитання

1. Що таке інформатика? Яка головна функція інформатики?

2. Що розуміється під терміном "Інформація"?

3. Коли і як відбуваються інформаційні процеси?

4. Які об'єкти беруть участь в інформаційному процесі?

5. Що таке "інформаційні технології" та "інформаційні ресурси"?

6. Які форми використовують для подання інформації?

7. Які характеристики інформації у символьній, текстовій і графічній формах?

8. У яких двох видах може бути інформація? Які характеристики цих видів?

9. Чому віддають перевагу інформації в дискретному виді?

10. Коли інформація стає шумом і як відбувається їх взаємоперетворення?

11. Якими одиницями вимірюють об'єм інформації?

12. Як і для чого і яким чином кодується інформація в комп'ютері?

13. Як побудована кодова таблиця символів ASCII?

14. Які властивості повинна мати інформація?

15. Яка структура інформаційного процесу?

16. Чим незручна традиційна форма зберігання інформації?

17. Яким чином в комп'ютері записується інформація?

18. Які переваги сучасної форми зберігання інформації?

19. Які технічні характеристики мав перший комп'ютер?

20. Що запропонував Джон фон Нейман? Які це викрило можливості?

21. Які технічні характеристики мали комп'ютери 1-го покоління?

22. Які технічні характеристики мали комп'ютери 2-го покоління?

23. Які технічні характеристики мали комп'ютери 3-го покоління?

24. Які можливості надають персональні комп'ютери?

25. Які прогнози технічних характеристик комп'ютерів 5-го покоління?

26. Як допомагають комп'ютери у плануванні і керуванні виробництвом?

27. Чим корисні комп'ютери при виробництві кіно- і мультфільмів?

28. Які основні галузі застосування комп'ютерів?

8