1.8Форми знакового подання інформації

Основними формами подання інформації у вигляді даних є символьна, текстова і графічна форми.

Символьна форма даних є найбільш простою з них. Вона грунтується на поданні інформації у вигляді окремих символів, яким зазделегідь наданий певний зміст. Простота цієї форми даних обумовлює вузьку сферу її практичного використання – в основному, це передача інформаційних сигналів про різні події. Наприклад, червоний і зелений кольори світлофору – це сигнали заборони і дозволу руху відповідно, флажкові знаки морської сигналізації – символи відповідних подій на флоті, символ „” – команда закриття вікна в операційній системі Windows.

У текстовій формі подання інформації семантика вкладається не тільки в окремі символи, але й у їхне сполучення і порядок слідуванн, тобто у слова. Так, слова “тіло” і “літо” складаються з однакових знаків, але містять різну інформацію.

Отже, текстові дані являють собою набір тверджень, фактів і (або) цифр, синтаксично і семантично пов’язаних між собою. Наприклад, положення коми у тексті “Казнити не можна помилувати” визначає той чи інший його зміст.

У спілкуванні людей будь-який письмовий текст являє собою лінійну впорядковану послідовність речень, кожне з яких є граматично правильно побудованою послідовністю слів. Оскільки для кожного слова відома його семантична інтерпретація, то і семантика речень, а значить і всього тексту, також є відомою. Отже, смисл тексту передається через сполучення і порядок слідування слів у цьому тексті. Мова, з цих позицій, – це словник (набір слів) і правила користування ним.

Зауважимо, що усні повідомлення також можна представити як послідовності знаків, якщо розкласти усний текст на елементарні складові частини – фонеми, а під знаками мати на увазі саме ці фонеми.

Текстова форма подання інформації, завдяки синтаксичним і семантичним можливостям знакових систем (засобами яких створюються тексти), є надзвичайно зручною і широко використовується у всіх сферах людського буття.

Графічна форма даних є найбільш місткою за смисловим змістом, але й найбільш складною за побудовою. Образи природи, фотографії, карти, інженерно-конструкторські креслення, схеми, малюнки, художні картини мають велике значення в житті людей і містять величезну кількість семантичної інформації.

Таким чином, реціпійована з реального світу інформація фіксується у даних символьної, текстової або графічної форми і як така придатна до подальшого оперування нею у інформаційних процесах, зокрема в АІС.

1.9Уніфікована двійкова форма даних

У комп’ютерній техніці дані розглядаються як знакові структури, побудова яких визначається принципами організації комп’ютерного середовища (апаратури і програмних засобів).

Інформатика має більш широкий погляд на дані, охоплюючи не тільки машинне, але й позамашинне оперування інформацію (п. 1.1).

Для інформатики типовими даними є:

числа, формули, алфавітно-цифрові конструкції (типу дат, адрес, економічних показників), слова і тексти природних та штучних мов,

таблиці, графічні об’єкти (графіки, діаграми, креслення), окремі символи (математичні, логічні, керуючі і повідомляючі символи операційних систем та ін).

Для автоматизації обробки даних, що відносяться до різних типів, дуже важливо уніфікувати форму їх подання. Це здійснюється за допомогою методів кодування.

Кодування – це вираження даних одного типу через дані іншого типу шляхом відображення одного набору знаків у інший.

Слова, отримані в результаті кодування називають кодами, зворотнє відображення кодів – декодуванням.

Природні людські мови – це не що інше, ніж системи кодування понять для виразу думок через мову.

В інформатиці застосовується універсальна система кодування даних, яка називається двійковим кодуванням. Вона базується на представленні даних послідовностями всього двох знаків: 0 і 1. Ці знаки називають двійковими цифрами або бітами (англійською bit, що є скороченням від binary digit – двійкова цифра). Одним бітом можуть бути виражені два поняття: 0 або 1, так або ні, чорне або біле, істинне або хибне і т.п. Двома бітами можна закодувати чотири різних поняття: 00, 01,10, 11, трьома – вісім: від 000 до 111. Загальна формула має вигляд

N = 2ⁿ

де N – кількість незалежних значень даних, що кодуються,

n – довжина двійкових кодів, прийнята в даній системі кодування.

Згідно цієї формули збільшення довжини коду на одиницю призводить до збільшення в два рази кількості понять, що можуть бути закодовані в даній системі кодування.

Двійковий алфавіт А₂ = {0, 1} є внутрішньою знаковою системою комп’ютера, у який кодуються символи зовнішньої знакової системи з чітко обмеженим переліком знаків, який називають вхідним алфавітом комп’ютера А_вх.

В комп’ютерній техніці введені певні міжнародні стандарти на двійкове кодування цілих і дійсних чисел, текстових і графічних даних. Що стосується методів кодування звукової інформації, то вони в даний час ще не стандартизовані.

Розглянемо для прикладу спосіб стандартного двійкового кодування текстової інформації. Майже всі сучасні комп’ютери використовують для цього систему кодування ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американський стандартний код інформаційного обміну), введену у дію Інститутом стандартизації США і підтриману виробниками апаратури і програмного забезпечення комп’ютерів. У цій системі символи алфавіту А_вх кодуються певними 8-бітовими комбінаціями, які прийнято називати байтами.

Байтом можна закодувати, наприклад, один символ текстової інформації. Наступним одиницями кодування є:

кілобайт (Кбайт): 1 Кбайт = 10¹⁰ байт = 1024 байт;

мегабайт (Мбайт): 1 Мбайт = 10¹⁰ Кбайт = 1024 Кбайт;

гігабайт (Гбайт): 1 Гбайт = 10¹⁰ Мбайт = 1024 Мбайт;

терабайт (Тбайт): 1 Тбайт = 10¹⁰ Гбайт = 1024 Гбайт.

В системі ASCII закріплені дві таблиці двійкового кодування – базова і розширена. Базова таблиця кодує 128 символів, до яких належать керуючі символи операційних систем, символи англійського алфавіту, знаки пунктуації, цифри, знаки арифметичних дій і деякі допоміжні символи. Розширена таблиця виділена для національних алфавітів і систем кодування. В ній закріплені ще 128 двійкових кодів символів. Отже, стандартна знакова система комп’ютерів А_вх складається з 256-ти символів.

Приклади кодових комбінацій базової таблиці ASCII для деяких символів А_вх наведені в табл.

Таблиця 4.1.

ASCII-коди символів

СИМВОЛИ	КОДОВІ КОМБІНАЦІЇ БІТІВ
	8	7	6	5	4	3	2	1
0	0	0	1	1	0	0	0	0
1	0	0	1	1	0	0	0	1
2	0	0	1	1	0	0	1	0
3	0	0	1	1	0	0	1	1
4	0	0	1	1	0	1	0	0
5	0	0	1	1	0	1	0	1
6	0	0	1	1	0	1	1	0
7	0	0	1	1	0	1	1	1
+	0	0	1	0	1	0	1	1
.	0	0	1	0	1	1	1	0
=	0	0	1	1	1	1	0	1
S	0	1	0	1	0	0	1	1
T	0	1	0	1	0	1	0	0
O	0	1	0	0	1	1	1	1
P	0	1	0	1	0	0	0	0
Пропуск	0	0	1	0	0	0	0	0

Розглянемо для прикладу уніфіковану двійкову форму алфавітно-цифрових даних 1.2+2.5 STOP. Бітові ASCII-коди знаків, з яких складені ці дані, наведені в табл.4.1. Їх застосування приводить до наступної двійкової форми даних:

00110001 00101110 00110010 00101011 00110010 00101110 1 . 2 + 2 . 00110101 00100000 01010011 01010100 01001111 01010000 5 пропуск S T O P

(4.2)

Двійкова послідовність (4.2) налічує 96 бітів (12 байтів).

Аналогічним чином будь-які дані представляються у комп’ютері у вигляді певної послідовності бітів.

Існує ще одна стандартна система кодування – 16-бітова, яка отримала назву UNICODE. Вона забезпечує унікальні двійкові коди для 2¹⁶ = 65 536 різних символів, що цілком достатньо для розміщення в одній таблиці кодування кодів символів більшості мов планети.

1.10.Контрольні запитання

1.11Що розуміють під інтерфейсом користувача?

1.12Що таке інформація? Якими властивостями вона володіє?

1.13З яких операцій складається процес обробки даних?

1.14Що таке інформаційна система?

1.15З яких етапів складається робота інформаційних систем?

1.16Який смисл вкладається в поняття 'інформаційна технологія'?

1.17Яка система кодування називається двійковим кодом?

1.18Що таке біт? Скільки потрібно бітів, щоб закодувати 512 різних незалежних значень?

1.19В яких одиницях вимірюється ємність інформації?

2Програмне Забезпечення

В основу роботи комп'ютерів покладено програмний принцип керування, який полягає в тому, що комп'ютер виконує дії за заздалегідь заданою програмою. Цей принцип забезпечує універсальність використання комп'ютера: у певний момент часу розв'язується задача відповідно до вибраної програми. Після її завершення у пам'ять завантажується інша програма і т.д. Програма - це запис алгоритму розв'язання задачі у вигляді послідовності команд або операторів мовою, яку розуміє комп'ютер. Кінцевою метою любої комп'ютерної програми є керування апаратними засобами.

Для нормального розв'язання задач на комп'ютері потрібно, щоб програма була налагоджена, не потребувала дороблень і мала відповідну документацію. Тому стосовно роботи на комп'ютері часто використовують термін програмне забезпечення (software), під яким розуміють сукупність програм, процедур і правил, а також документації, що стосуються функціонування системи оброблення даних.

Програмне та апаратне забезпечення у комп'ютері працюють у нерозривному зв'язку та взаємодії. Склад програмного забезпечення обчислювальної системи називається програмною конфігурацією. Між програмами існує взаємозв'язок, тобто багато програм працюють, базуючись на програмах нижчого рівня. Міжпрограмний інтерфейс - це розподіл програмного забезпечення на декілька пов'язаних між собою рівнів.