Раздел I. Информатика и информация Тема 1.3. Представление информации в пк
Обработка является одной из основных операций, выполняемых над информацией, и главным средством увеличения объема и разнообразия информации.
Средства обработки информации – это всевозможные устройства и системы, созданные человечеством, и в первую очередь, компьютер – универсальная машина для обработки и хранения информации.
Какую информацию может обрабатывать компьютер?
Компьютер может обрабатывать следующие виды информации:
текстовую;
числовую;
графическую;
звуковую;
видео.
Любая информация, поступающая в компьютер, представляется в виде последовательностей электрических импульсов (уровней напряжения): есть импульс (напряжение) – (1), нет – (0). Такое представление информации в виде нулей и единиц называется двоичным кодированием.
А что такое кодирование информации и, в частности, двоичное кодирование?
Представление информации может осуществляться с помощью языков, которые являются знаковыми системами. Каждая знаковая система строится на основе определенного алфавита и правил выполнения операций над знаками (кодирование информации).
Одну и ту же информацию, например, сведения об опасности, мы можем выразить разными способами: просто крикнуть; оставить предупреждающий знак (рисунок); с помощью мимики и жестов; предать сигнал «SOS» с помощью азбуки Морзе или используя семафорную или флажковую сигнализацию. В каждом из этих способов мы должны знать правила, по которым можно отобразить информацию. Такое правило называется кодом.
Код – это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.
Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.
Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят – при шифровке) представляется отдельным знаком.
Знак – это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.
Знак вместе с его смыслом называют символом.
Набор знаков, в котором определен их порядок, называется алфавитом.
Существует множество алфавитов:
алфавит кириллических букв {А, Б, В, Г, Д,…};
алфавит латинских букв {A, B, C, D, E, F,…};
алфавит десятичных цифр {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
алфавит знаков зодиака {картинки знаков зодиака};
и др.
Особенно большое значение имеют наборы, состоящие всего из двух знаков:
пара знаков {+, -};
пара цифр {0,1};
пара ответов {да, нет}.
Алфавит, состоящий из двух знаков, называется двоичным алфавитом.
Двоичный знак называется битом.
Длиной кода называется такое количество знаков, которое используется при кодировании (количество используемых разрядов).
Количество символов в алфавите и длина кода – разные вещи.
Например, в русском алфавите 33 буквы, а слова могут быть длиной в 1, 2, 3 и т. д. символа.
В вычислительной технике в настоящее время широко используется двоичное кодирование (кодирование с алфавитом (0, 1)).
Рассмотрим следующую таблицу, в которой представлено двоичное кодирование различных видов информации.
Виды информации |
Двоичный код и соответствующий уровень напряжения в одной ячейке |
||||||||||
Текстовая |
|
|
|
||||||||
Числовая |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Графическая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Видео |
|
|
|||||||||
Каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом, две цифры несут информацию в 2 бит т .д..
Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.
Каким же образом должна хранится информация в устройсве ПК?
Для того, чтобы запомнить информацию любого объема с помощью двух цифр 1 и 0, логическое устройство представляют состоящим из ячеек. В свою очередь, ячейка делится на 8 более мелких элементов – разрядов. Разряд может хранить только одно состояние – «есть напряжение» или нет «напряжения». Таким образом, получается, что ячейка памяти может хранить 8 электрических импульсов в двух состояниях: есть или нет (1 или 0). В разряд ячейки можно записать 1 бит информации. Соответственно, в ячейку памяти можно дописать 8 бит, то есть 1 байт информации.
Байт – объем информации, который можно хранить в ячейке памяти.