Данные и их кодирование. Получение, передача и хранение информации. Кодирование

Первым носителем человеческих знаний и опыта, первым средством обмена информации между людьми стала человеческая речь. Но, несмотря на все богатство возможностей передачи информации, предоставляемых языками, описать с их помощью можно далеко не все. Поэтому для передачи и сохранения информации стали использоваться рисунки, чертежи, схемы, а впоследствии — фотографии, телевизионные изображения и т. д. В настоящее время применяют множество специальных языков, приспособленных для передачи информации конкретного содержания, появляющейся при решении определенных задач. К ним можно отнести языки математики, физики, химии и других научных дисциплин, дорожные знаки, обозначения на картах и многие, многие другие. Количество таких языков непрерывно увеличивается в прямой зависимости от роста многообразия решаемых человеком задач.

Кодирование – это представление сведений в том или ином стандартном виде.

Какой же язык, какой способ кодирования применить в информатике? Ответ на этот вопрос нашел Клод Элвуд Шеннон (ClaudeElwoodShannon, 1916-2001) – американский математик и электротехник. В своей диссертации, защищенной в 1940 году, он доказал, что работу переключателей и реле в электрических схемах можно представить посредством алгебры, изобретенной в середине XIX века английским математиком Джорджем Булем. "Просто случилось так, что никто д ругой не был знаком с этими обеими областями одновременно!" - так скромно Шеннон объяснил причину своего открытия

Булева алгебра – основа работы компьютера

Булева алгебра рассматривает величины, принимающие только два значения – 0 или 1. Значение булевой величины можно представлять как ложность или истинность какого-либо утверждения (0 – ложь, 1 – истина). Поэтому с такими величинами можно производить различные логические операции. Основные операции – это и, или, не.

Вы пойдете в кино, если у вас будут деньги и свободное время.

У вас будут деньги, если вы их заработаете или вам их дадут родители. (Вариант ограбления банка не рассматриваем).

У вас будет свободное время, если вам не надо готовиться к экзамену.

Выполнение логических операций можно проиллюстрировать на наглядной физической модели «водопровода». (рис.1.1.) Представим утверждения, над которыми производятся операции, в виде вентилей на трубах (открытый вентиль – утверждение истинно, закрытый – ложно). Результат операции представим в виде крана, из которого вода может либо течь (истина), либо не течь (ложь).

Выполнением подобных операций и занимается процессор компьютера. Оказывается, именно триод и транзистор выполняют функции вентиля в электрической схеме. (Если хотите понять как см. физические принципы работы триода и транзистора).

Двоичная система исчисления. Бит. Байт.

Итак, в вычислительной технике применяется двоичная система счисления.

Вся информация представляется в виде определенной последовательности нулей и единиц (0 – нет сигнала, 1 – есть сигнал): 010001110011001110111.

Т.е. наименьшая единица информации принимает значение либо 0, либо 1. Наименьшая единица информации называется – бит.

Разумеется, с помощью одного бита невозможно представить цифры десятичной системы исчисления или буквы алфавита, поэтому для представления символов используется несколько бит.

8 бит это 1 байт.

Одного байта уже достаточно для представления основных чисел и букв. В байт можно записать 256 различных комбинаций нулей и единиц - это позволяет закодировать 256 разных символов. Коды символов задаются здесь с помощью кодировочной таблицы – кодировки (для каждого кода указывается соответствующий символ).

Одна из самых старых компьютерных кодировок American Standard Code for Information Interchange – ASCII (аски). В ней первые 128 приходятся на символы латинского алфавита, а последующие - на умляуты и символы для создания псевдографических изображений. Например символу "A" соответствует число 65. Именно символы, занимающие позиции 128-255, в эпоху MSDOS заменялись на символы кириллицы. Так возникли вариации стандартной кодировки ASCII, получившие названия KOI8-R.

В настоящее время проблема множества несовместимых кодировок практически решена путем использования двухбайтовой кодировки. При такой кодировке можно закодировать 65 535 символов. Постепенно происходит переход к стандартной двухбайтовой кодировке UTF-8 (Unicode), в которую изначально включены все символы не только латиницы и кириллицы, но и множества других алфавитов (в настоящее время занято 29000 возможных комбинаций).

кстати, минимальный объём информации может быть закодирован одним из двух знаков и такой объём называется одним битом. Таким образом, объём информации, циркулирующий в информационных системах, принято измерять в битах. Это очень маленький объём и поэтому на практике применяются производные единицы:

Байт – 8 бит;

Килобайт – 1024 байт;

Мегабайт – 1024 килобайт;

Гигабайт – 1024 мегабайт;

Терабайт – 1024 гигабайт.

Множитель 1024 равен 2¹⁰ и отражает тот факт, что  компьютеры построены на элементах, перерабатывающих информацию в двоичном коде.

С информацией можно производить различные действия: создавать новую информацию, хранить её, копировать, шифровать, передавать, преобразовывать из одного вида в другой.

Важнейшими характеристиками информации являются её актуальность и достоверность. Актуальность, например, нарушается, когда вам сообщают сведения с такой задержкой по времени, что информация становится бесполезной для принятия решения на её основе.