Файл: Методы кодирования данных (Сущность кодирования).pdf

Введение

Информационное общество - общество, в котором большинство людей заняты производством, хранением, переработкой и реализацией информации. Критерии развитости: наличие компьютеров, развитие рынка программного обеспечения, функционирование компьютерных сетей. Информационная культура - умение работать с информацией, используя для ее получения, обработки и передачи компьютерную технологию, современные технические средства и методы.

Актуальность темы в том, что информационная революция – это качественные изменения в методах обработки информации, приводящие к преобразованию общественных отношений.

Данная тема и актуальна и в наше время в связи с распространённостью информации и кодировок, внедрение инноваций и рассматривание наиболее современных систем и методов кодировки данных.

Предмет исследования - программная инженерия.

В данной работе наша цель – исследование методов кодирования данных

Для этого решим следующие задачи:

- рассмотреть сущность программной инженерии, кодирования

- изучить методы кодирования данных в совокупности

-изучить вклад данных методов в развитие предмета

- проанализируем взаимодействие данного предмета и соотношения инновационных внедрений

- сделаем выводы по теме с предложением.

Курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Глава 1 Понятие и сущность кодирования

1.1 Сущность кодирования

Кодирование – способ представления информации в удобном для хранения и передачи виде. В связи с развитием информационных способов кодирования возникает центральной проблемой при решении самых разных задач программирования, таких как:

-показ данных свободной структуры (числа, текст, графика) в памяти ПК;

-обеспечение помехоустойчивости при передаче данных по каналам связи;

-сжатие информации в базах данных.

Основополагающей моделью, которую исследует теория информации, считается модель системы передачи сигналов.[7,с.58]

Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.

Код — комплект символов (относительных обозначений) дли представления извещения. Кодирование — движение представления сообщения в виде кода.

Водитель подает сигнал с поддержкой гудка либо миганием фар. Кодом считается наличие или недостаток гудка, а в случае светящийся сигнализации — сияние фар или его лишение.

Вы видитесь с кодированием информации возле перехода дороги согласно сигналам светофора. Код назначают цвета светофора — алый, желтый, ярко-зеленый.

В основание естественного слога, на котором разговаривают люди, тоже предположен код. Только в данном случае он именуется алфавитом. При беседе этот код подается звуками, при послании — буквами. Одну и это же уведомление можно представить с помощью различных кодов. Например, запись разговора можно зафиксировать посредством русских букв или специальных стенографических значков.

По мерке развития технической появлялись различные способы кодировки информации. В другой половине XIX столетия американский домыслитель Сэмюэль Морзе изобрел дивный код, который предназначает человечеству до сих пор. Информация шифруется тремя «буквами»: долгий сигнал (тире), краткий сигнал (точка) и лишение сигнала (пауза) для деления букв. Таким образом, шифрование сводится к применению набора знаков, расположенных в точно определенном распорядке.

Люди постоянно искали методы быстрого размена сообщениями. Для данных посылали гонцов, употребляли почтовых голубей. У народностей существовали разные способы извещения о надвигающейся опасности: вращающийся бой, дым костров, знаки и т. д. Однако внедрение такого представления сведения требует предварительной договоренности о понимании принимаемого известия.

Знаменитый германский ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц порекомендовал еще в XVII веке неповторимую и простую налаженность представления количеств. «Вычисление с помощью двоек... считается для науки основным и порождает новые открытия... при сведении количеств к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде возникает чудесный порядок».

Сегодня такой способ представления информации с помощью языка, сохраняющего всего два знака алфавита — 0 и 1, обширно используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере. Эти 2 символа 0 и 1 общепринято называть бинарными цифрами или битами (от англ. bit — Binary Digit - бинарный знак).

Инженеров такой способ кодирования привлек простотой технической реализации — есть сигнал или нет сигнала. С помощью этих двух цифр можно закодировать любое сообщение.

Более крупной единицей измерения объема информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит.

Принято также использовать и более крупные единицы измерения объема информации. Число 1024 (2¹⁰) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

Вся информация , которую обрабатывает компьютер, должна быть представлена двоичным кодом с помощью двух цифр — 0 и 1. Эти два символа принято называть двоичными цифрами, или битами. С помощью двух цифр 1 и 0 можно закодировать любое сообщение. Это явилось причиной того, что в компьютере обязательно должно быть организовано два важных процесса:

• кодирование, которое обеспечивается устройствами ввода при преобразовании входной информации в форму, воспринимаемую компьютером, то есть в двоичный код;
• декодирование, которое обеспечивается устройствами вывода при преобразовании данных из двоичного кода в форму, понятную человеку.

С точки зрения технической реализации использование двоичной системы счисления для кодирования информации оказалось намного
более простым, чем применение других способов. Действительно, удобно кодировать информацию в виде последовательности нулей и единиц, если представить эти значения как два возможных устойчивых состояния электронного элемента:

• 0 — отсутствие электрического сигнала или сигнал имеет низкий уровень;
• 1 — наличие сигнала или сигнал имеет высокий уровень.

Задача кодировки сообщения устанавливается следующим образом. Требуется при данных алфавитах А и В и потоке сообщений S найти подобное кодирование F, которое владеет определенными свойствами и оптимально в некотором значении. Свойства, которые требуются от кодирования, могут быть разными. Приведем кое-какие из них:

- наличие декодирования;

-помехоустойчивость или исправление ошибок при кодировании: декодирование обладает свойством , β~β¢ (эквивалентно β¢ с ошибкой);

-обладает заданной трудоемкостью (время, объем памяти).

Известны два класса способов кодирования дискретного ключа информации: размеренное и неравномерное кодирование. Под размеренным кодированием понимается применение кодов со словами постоянной длины. Для того чтобы декодирование равномерного кода было возможным, разным символам алфавита источника должны отвечать разные кодовые слова. При этом протяженность кодового слова должна быть не меньше символов, где m – размер исходного алфавита, n – размер кодового алфавита.

При неравномерном кодировании источника используются кодовые фразы разной длины. Причем кодовые слова обычно основываются так, что часто встречаются символы кодируются больше короткими кодовыми словами, а редкие символы – более длинными (за счет этого и добивается «сжатие» данных).

Под сжатием данных подразумевается компактное представление данных, достигаемое за счет избыточности информации, содержащейся в сообщениях. Большое значение для практического использования имеет неискажающее сжатие, позволяющее полностью восстановить исходное сообщение. При неискажающем сжатии происходит шифрование сообщения перед основанием передачи или хранения, а после завершения процесса сообщение однозначно дешифрируется (это соответствует модели канала без гула (помех)).[4,с.23]

1.2 Носители данных, операции с данными

Данные – диалектичная составная участок информации. Они выступают собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: автоматическое перемещение физических тел, изменение их виды или характеристик качества поверхности, видоизменение электрических, магнитных, зрительных характеристик, химического состава или установки химических связей, видоизменение состояние электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные смогут храниться транспортироваться на носителях различных видов.

Наиболее распространённым носителем этих, хотя и не наиболее бережливым считается бумага. На бумаге данные фиксируются путём перемены оптических черт её сферы. Изменение оптических свойств используется также в устройствах осуществляющих учет лазеровым лучом на пластиковых дисках с отражающим напылением (CD-ROM). В свойстве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путём перемены химического команды поверхностных элементов носителя обширно используется в фото.

На биохимической степени происходит увеличение и передача данных в живой природе.

От свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как избыток, доступность и достоверность. Задача преображения данных с целью замены носителя касается к одной из самых важных задач информатики. В устройстве стоимости вычислительных систем прибора для ввода и ответа данных, действующие с носителями информации, сочиняют до половины цены аппаратных средств.

В ходе информативного процесса материала преобразуются из 1-го вида в другой с поддержкой способов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По пределу развития научно-промышленного прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно увеличиваются. Прежде всего, это связано с неизменным усложнением условий регулирования производством и компанией.

Второй фактор, также вызывающий общее расширение объёмов обрабатываемых данных, тоже связан с НТП, а именно с скорыми темпами явления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.[7,с.243]

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

1. Сбор данных – накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты информации для принятия решения;

2. Формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

3. Фильтрация данных – отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;

4. Сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;

5. Группировка данных – объединение данных по заданному признаку с целью повышения удобства использования; повышает доступность информации;

6. Архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат на хранение данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

7. Защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведение и модификации данных;

8. Транспортировка данных – прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя – клиентом;

9. Преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку. Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированны только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства – телефонные модемы.[7,с.243]