3. Кодирование и хранение информации. Системы счисления

Под информацией понимают как исходные данные, т.е. результаты наблюдений или измерений, характеризующие некоторые объекты или явления, так и конечные документы, являющиеся основой для принятия решений. Термин «данные» обычно употребляется по отношению к формализованной информации. Понятие «формализация» тесно связано с понятием «модель». Дело в том, что человек в своей деятельности никогда не рассматривает объект или явление во всех возможных аспектах. Из практических целей всегда выделяются свойства объекта, представляющиеся существенными для решения текущих задач. Другими словами, явление или объект описывается ограниченным набором параметров. Формализованное описание объекта набором параметров, по-существу, и есть построение его модели. От того, насколько при построении модели учтены существенные для круга решаемых задач свойства объектов или явлений, зависит успешность решения этих задач, успешность применения математических методов и средств вычислительной техники.

Итак, информация об объектах и явлениях обычно формализуется. Чаще всего она представляется в виде таблиц (в одной строке таблицы – параметры одного объекта) или графических образов (графики, карты и т.п.), хотя в последние годы также расширяется применение звуковой и видео (видеозаписи) информации, поясняющей и дополняющей формализованные данные. Для того чтобы записывать информацию перечисленных видов на магнитные, электронные и другие носители, используются системы кодирования. Такие системы разработаны для кодирования текстовой, числовой, аудио (звуковой) и видео (видеофильмы, видеоклипы, анимация) информации. Система кодирования – это совокупность правил кодового обозначения объектов.

При всех видах кодирования информация представляется в виде битов. Бит – это один двоичный разряд: 0 или 1. Для того чтобы закодировать алфавитно-цифровой символ, число, звук или цвет точки в графическом документе, естественно, не обойтись одним битом. Поэтому для кодирования, хранения и передачи информации биты объединяются в байты – в группы по 8 битов. В одном байте можно закодировать 2⁸ = 256 комбинаций состояний битов – от 0000 0000 до 1111 1111. Следовательно, в 1 байте можно закодировать алфавитно-цифровой символ, а также цвет точки (пиксела), если используется не более 256 цветов или оттенков серого цвета. Для кодирования других элементов информации применяются комбинации байтов (по 2, 4, 8 и более). Поэтому объем данных (хранимых или передаваемых), а также емкость запоминающих устройств принято измерять в байтах, килобайтах (1 Кбайт=1024 байт, примерно полстраницы текста), мегабайтах (1 Мбайт=1024 Кбайт, примерно 500 страниц текста), гигабайтах (1 Гбайт=1024 Мбайт) и терабайтах (1 Тбайт=1024 Гбайт).

Для того чтобы записать состояние байта, можно использовать 8 двоичных, 3 десятичных или 2 шестнадцатеричных цифры, т.е. можно воспользоваться одной из систем счисления, применяемых в информационных технологиях. Система счисления – это способ именования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения. В двоичной системе два таких символа: 0 и 1. Эта система удобна для хранения информации в электронных устройствах, в которых обычно четко фиксируются два состояния: намагничено – не намагничено, проводит – не проводит и т.п. В десятичной системе счисления 10 символов: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, а в шестнадцатеричной - 16: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Повсеместное распространение именно десятичной системы, по-видимому, связано с тем, что человек учился считать на пальцах, а их у него оказалось 10. Для записи содержимого памяти компьютеров гораздо удобнее шестнадцатеричная система. Так содержимое одного полубайта в двоичной, десятичной и шестнадцатеричной системах счисления записывается следующим образом (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1