20 Лекція 4. Представлення даних в еом

Представлення даних в ЕОМ

Операції з даними

• Кодування даних двійковим кодом

• Кодування текстових даних

• Кодування графічних даних

• Кодування звукової інформації

Основні структури даних

• Лінійні структури (списки даних, вектори даних)

• Таблиці даних, матриці даних

• Ієрархічні структури даних

Впорядкування структур даних

Файли і файлова структура

• Поняття про файлову структуру

• Одиниці представлення даних

• Одиниці вимірювання даних

• Одиниці зберігання даних

Операції з даними

В ході інформаційного процесу дані перетворюються з одного вигляду в іншій за допомогою спеціальних методів. Обробка даних включає безліч різних операцій. У структурі можливих операцій з даними можна виділити наступні основні:

• збір даних — накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для ухвалення рішень;

• формалізація даних — приведення даних, що поступають з різних джерел, до однакової форми, щоб зробити їх порівняними між собою, тобто підвищити їх рівень доступності;

• фільтрація даних — відсіювання «зайвих» даних, в яких немає необхідності для ухвалення рішень; при цьому повинен зменшуватися рівень «шуму», а достовірність і адекватність даних повинні зростати;

• сортування даних — впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання; підвищує доступність інформації;

• архівація даних — організація зберігання даних в зручній і легкодоступній формі; служить для зниження економічних витрат по зберіганню даних і підвищує загальну надійність інформаційного процесу в цілому;

• захист даних—комплекс мерів, направлених на запобігання втраті, відтворення і модифікації даних;

• транспортування даних—прием і передача (доставка і постачання) даних між видаленими учасниками інформаційного процесу; при цьому джерело даних в інформатиці прийнято називати сервером, а споживача — клієнтом;

• перетворення даних — переклад даних з однієї форми в іншу або з однієї структури в іншу. Перетворення даних часто пов'язане із зміною типу носія, наприклад книги можна зберігати в звичайній паперовій формі, але можна використовувати для цього і електронну форму, і мікрофотоплівку. Необхідність в багатократному перетворенні даних виникає також при їх транспортуванні, особливо якщо вона здійснюється засобами, не приз­наченими для транспортування даного виду даних. Як приклад можна згадати, що для транспортування цифрових потоків даних по каналах телефонних мереж (які спочатку були орієнтовані тільки на пере­дачу аналогових сигналів у вузькому діапазоні частот) необхідне перетворення цифрових даних в якусь подібність звукових сигналів, чим і займаються спеціальні пристрої — телефонні модеми.

Кодування даних двійковим кодом

Для автоматизації роботи з даними, що відносяться до різних типів, дуже важливо уніфікувати їх форму уявлення — для цього зазвичай використовується прийом кодування, тобто вираз даних одного типу через дані іншого типу. Природні людські мови — це не що інше, як системи кодування понять для виразу думок за допомогою мови. До мов близько примикають азбуки (системи кодування компонентів мови за допомогою графічних символів). Історія знає цікаві, хоча і безуспішні спроби створення «універсальних» мов і азбук. Мабуть, безуспішність спроб їх впровадження пов'язана з тим, що національні і соціальні утворення природним чином розуміють, що зміна системи кодування суспільних даних неодмінно приводить до зміни суспільних методів (тобто норм має рацію і моралі), а це може бути пов'язано з соціальними потрясіннями.

Та ж проблема універсального засобу кодування досить успішно реалізується в окремих галузях техніки, науки і культури. Як приклади можна привести систему запису математичних виразів, телеграфну азбуку, морську азбуку прапорця, систему Брайля для сліпих і багато що інше.

Своя система існує і в обчислювальній техніці — вона називається двійковим кодуванням і заснована на представленні даних послідовністю всього двох піків: 0 і 1. Ці знаки називаються двійковими цифрами, по-англійськи — binary Hgil або скорочено bit (битий).

COMPUTER

43 4F 4D 50 55 54 45 52 Код ASCII

— •. --_ .... .——. .._ - . .... Код морзе

Код Брайля

Код морський сигнальний

її у в» в» в її в

у в єв в єв

у у в єв у в

Мал. 1.2. Приклади різних систем кодування

Бітом можуть бути виражені всього два поняття: 0 або 1 (та або пет, чорне або біле, істина плі брехня і т. п.). Якщо кількість бітів збільшити до двох, то вже можна виразити чотири різні поняття:

00 01 10 11

Трьома бітами можна закодувати вісім різних значенні:

000 001 010 011 100 101 110 111

змінюючи на одиницю кількість розрядів в системі двійкового кодування збільшуємо в два рази кількість значень, яка може бути виражене в даній системі, тобто загальна формула має вигляд:

N=2m

де N — кількість незалежних кодованих значень;

т — розрядність двійкового кодування, прийнята в даній системі.

Кодування цілих і дійсних чисел

Цілі числа кодуються двійковим кодом досить просто — досить узяти ціле число і ділити його навпіл до тих пір, поки приватне не дорівнюватиме одиниці. Сукупність залишків від кожного ділення, записана справа наліво разом з (оследним приватним, і утворює двійковий аналог десяткового числа.

19:2 = 9+1

9:2=4+1

4:2=2+0

2:2=1+0

Таким чином, 19ш= 100112.

(для кодування цілих чисел від 0 до 255 досить мати 8 розрядів двійкової коди (8 битий). Шістнадцять біт дозволяють закодувати цілі числа від 0 до 65 535, 24 бита — вже більше 16,5 мільйонів різних значень.

для кодування дійсних чисел використовують 80-розрядне кодування. При цьому число заздалегідь перетвориться в нормалізовану форму:

3,1415926 = 0,31415926*10¹

300 000 = 0,3*10⁶

123 456 789 = 0,123456789 *10¹⁰

перша частина числа називається мантисою, а друга — характеристикою. Велику частину з 80 біт відводять для зберігання мантиси (разом із знаком), деяку фіксовану кількість розрядів відводять для зберігання характеристики (теж із знаком).