Лекция 2. Представление (кодирование) данных

План лекции:

1.1. Представление чисел в двоичном коде

1.2.Системы счисления

1.3.Преобразование чисел из одной системы счисления в другую

1.4.Представление чисел в двоичном коде

1.5. Представление символьных и текстовых данных

1.6.Представление звуковых данных в двоичном коде

1.7.Представление графический данных в двоичном коде

1.8.Понятие сжатия информации

1. Представление чисел в двоичном коде

Чтобы работать с данными различных видов, необходимо уни­фицировать форму их представления, а это можно сделать с помощью кодирования. Проблемами универ­сального кодирования занимаются различные области науки техники, культуры. Вспомним, что чертежи, ноты, математические выкладки являются тоже некоторым кодированием различных ин­формационных объектов. Аналогично, универсальная система кодиро­вания требуется для того, чтобы большое количество различных видов информации можно было бы обработать на компьютере

Подготовка данных для обработки на компьютере (представле­ние данных) в информатике имеет свою специфику, связанную с электроникой. Например, мы хотим проводить расчеты на компью­тере. При этом нам придется закодировать цифры, которыми запи­саны числа. На первый взгляд, представляется вполне естественным кодировать цифру ноль состоянием электронной схемы, где напря­жение на некотором элементе будет равно 0 вольт, цифру единица – 1 вольт, двойку – 2 вольт и т.д., девятку – 9 вольт. Для записи каж­дого разряда числа в этом случае потребуется элемент электронной схемы, имеющий десять состояний. Однако элементная база элект­ронных схем имеет разброс параметров, что может привести к появ­лению напряжения, скажем, 3,5 вольт, а оно может быть истолковано и как тройка и как четверка, т.е. потребуется на уровне электрон­ных схем объяснить компьютеру, где заканчивается тройка, а где на­чинается четверка. Кроме того, придется создавать весьма непрос­тые электронные элементы для производства арифметических, операций с числами, т.е. на схемном уровне должны быть созданы таблица умножения – 10x10 = 100 схем и таблица сложения – тоже 100 схем. Для электроники 40-х гг. (время, когда появились первые вычислительные машины) это была непосильная задача. Еще слож­нее выглядела бы задача обработки текстов, ведь русский алфавит содержит 33 буквы. Очевидно, такой путь построения вычислитель­ных систем не состоятелен.

В то же время весьма просто реализовались электронные схе­мы с двумя устойчивыми состояниями: есть напряжение – 1, нет напряжения – 0, есть электрическое (магнитное) поле – 1, нет – 0. Взгляды создате­лей вычислительной техники были обращены на двоичное кодирова­ние как универсальную форму представления данных для дальнейшей обработки их средствами вычислительной техники. Предполагается, что данные располагаются в некоторых ячейках, представляющих упорядоченную совокупность из двоичных разрядов, а каждый мо­жет временно содержать одно из состояний — 0 или 1. Тогда группа из двух двоичных разрядов (двух бит) может закодировать 2²= 4 раз­личные комбинации кодов (00 01 10 11); аналогично, восемь бит или 1 байт – 2⁸ = 256 и т.д.

Существуют различные способы записи чисел, например: мож­но записать число в виде текста – сто двадцать три;римской систе­ме счисления СХХШ;арабской — 123.