2. Кодирование данных двоичным кодом. Кодирование целых и действительных чисел. Перевод десятичного числа в двоичную систему.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления – для этого обычно используется прием кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Примеры различных систем кодирования: математические выражения, телефонная азбука, морская флажковая азбука, система Брайля, азбука Морзе…Своя система существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по англ. - binary digit, сокращенно, bit(бит). Одним битом могут выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь). Если кол-во битов увеличить до двух, то можно выразить четыре различных понятия: 00 01 10 11, тремя битами можно закодировать восемь различных значений: 000 001 010 011 100 101 110 111. Увеличивая на единицу кол-во разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза кол-во значений, которое может быть выражено в данной системе.

N=2^m – общая формула, где N-кол-во независимых кодируемых значений, m-разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Целые числа кодируются двоичным кодом просто – достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Совокупность остатков от каждого деления, записана справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа.

19:2=9+1

9:2=4+1

4:2=2+0

2:2=1

19₁₀=1011₂

Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8бит). 16 бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65 525, а 24 бита – более 16,5 млн разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число преобразуют в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415925 * 10¹

300 000 = 0,3*10⁶

123456789=0,123456789•10¹⁰ Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком). Понятно, что нормализированное представление используется не только для десятичной системы счисления. Вот примеры нормализованных записей дробных чисел в двоичной системе счисления:

101.11 = 0.10111 * 2¹¹ 0.001 = 0.1 * 2^-10

Здесь степени 11 и 10 – это двоичная форма десятичных чисел 3 и 2.

3. Кодирование текстовых данных. Различие кодировок ASCII, Windows-1251, КОИ-8. Универсальная кодировка текстовых данных UNICODE.

Кодирование – управляемых процесс представления элементов информационных объектов элементами данных.

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов.

Для английского языка Институт стандартизации США ввел в действие систему кодирования ASCII ( American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255. Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды.

Кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows 1251, была введена «извн компанией Microsoft. Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows .

КОИ8 (код обмена информацией, восьмизначный) — появился во времена действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.

Система, основанная на 16разрядном кодировании символов, получила название универсальной — UNICODE . Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов — этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты. В системе кодирования UNICODE все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее

4. Кодирование графических данных.

Способ растрового кодирования базируется на использовании двоичного кода представления графических данных. Общеизвестным стандартом считается приведение черно-белых иллюстраций в форме комбинации точек с 256 градациями серого цвета, т. е. для кодирования яркости любой точки необходимы 8-разрядные двоичные числа.

В основу кодирования цветных графических изображений положен принцип разложения произвольного цвета на основные составляющие, в качестве которых применяются три основных цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) - система кодирования называется RGB (по первым буквам основных цветов). При применении 24 двоичных разрядов для кодирования цветной графики такой режим носит название полноцветного (True Color).

CMYK – использование дополнительных цветов (Cyan, Magenta, Yellow, Black). Для представления цветной графики в этой системе применяется 32 двоичных разряда. Данный режим также носит название полноцветного.

Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами носит название режима High Color. При кодировании графической цветной информации с применением 8 бит данных можно передать только 256 оттенков. Данный метод кодирования цвета называется индексным.