Файл: «Информация в материальном мире».pdf

Рассматривая данные невозможно не отметить некоторые действия с данными:

• Сбор — увеличение количества данных для предоставления нужной информации и составления необходимых выводов;
• Формализация — представление данных находящихся во всевозможных местах в единый вид, для возможности противопоставления друг другу и увеличения процента открытости;
• Фильтрация — удаление ненужных для рассмотрения различных выводов данных; впоследствии сокращается количество недостоверной информации и увеличивается доступность и актуальность;
• Сортировка — приведение данных к определенному критерию для комфортного пользования; увеличивает открытость информации;
• Архивация — объединенное содержание данных для доступности и комфортного использования; необходимо при уменьшении финансовой стоимости, расходуемой на содержание информации, а также увеличивает скорость и безопасность использования данных в общем;
• Защита — совокупность средств, призванных прекратить потерю, изменение и порчу данных;
• Транспортировка — поступление и отправка данных среди пользователей, находящихся на больших расстояниях; в дисциплине информатика источник данных называется сервером, а приемник данных — клиентом;
• Преобразование — конвертация данных в различные формы (из одной формы в другую). Данная функция зачастую применяется в случае перемены приспособления для преобразования данных или его изменении. В качестве примера можно рассмотреть книги и возможность их содержания: печатный вариант и электронный вид. Потребность частого изменения информации происходит в случае их перемещения носителями, не подходящими для содержания этих данных. Как пример необходимо вспомнить что необходимо для перемещения цифровых данных, а именно телекоммуникации (первоначально применялись исключительно при транспортировке сигналов в узком диапазоне частот), нужно превращение информации цифрового характера к чему-то похожему на звуковые сигналы. Для данного вида преобразования используются телефонные модемы.

Перечисленные выше свойства данных может еще продолжаться и продолжаться. Огромное количество общемировых специалистов данной направленности разрабатывают, подготавливают, видоизменяют и перемещают данные. Все люди совершают абсолютно разные манипуляции, требующиеся для контроля общечеловеческими, финансовыми, производственными, техническими и образовательными процессами. Каждое выполняемое в мире действие описать очень сложно и в этом нет необходимости. В данный момент значимым утверждением является то, что взаимодействие с данными несет в себе огромные затраты и требует механизации процесса.

2.3. Кодирование данных двоичным кодом

В процессе механизации взаимодействий с разными видами информации, необходимо привести их к общему представлению. В качестве метода преобразования зачастую применяется метод кодирования, представление информации определенной разновидности через данные другой разновидности.

Существующие общественные языки представляют собой механизм кодирования инструментов для экстраполяции идей при помощи речи. При выражении мыслей посредством языка, применяются азбуки (приспособления для кодирования составляющих языка с использованием письменных знаков). Сквозь время люди пытались придумать «универсальные» языки и азбуки, однако успеха не было. Это во многом произошло из-за принятия вненациональными общинами того факта, что перемена в устоявшемся способе кодирования социальных понятий неотвратимо принесет подмену социальных прав и свобод, и может привести к общественным потрясениям.

Аналогичная задача всеобщего метода кодирования имеет успех во введении в некоторые области технологий, образования. Примером может послужить метод фиксирования математических формул, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

Определенные методы есть также на ЭВМ - это двоичное кодирование, базируется на приведении данных к идущим друг за другом пары знаков: 0 и 1. Данные символы имеют название - двоичные цифры, binary digit, а также bit на английском.

Посредством неделимой единицы информации представляется пара понятий: 0 или 1 (истина или ложь). Когда число битов станет двумя, будут выражены четыре различных понятия:

00 01 10 11

Посредством трех бит возможно выразить восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Так, в случае прибавления одного к числу разрядов для метода двоичного кодирования, число значений увеличивается в два раза. Это говорит о том, что выражение для данного утверждения представляется следующим образом:

где N— количество независимых кодируемых значений;

m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Кодирование целых и действительных чисел

В случае с натуральными числами кодирование двоичным кодом не отнимает много сил - необходимо просто выделить натуральное число, разделить на основание системы счисления и продолжать, пока частное не станет единицей. Остатки от каждого деления, записанные справа налево совместно с дополняющим их частным являются двоичным представлением десятичного числа.

19:2 = 9+1

9:2=4+1

4:2=2+0

2:2=1+0.

Следовательно, 19₁₀, = 10011₂.

При кодировании целых чисел в диапазоне от 0 до 255 необходимо владеть 8 разрядами двоичного кода (8 бит). 16 бит дают возможность кодирования натуральных чисел от 0 до 65 535, а 21 бит — дает более 16,5 миллионов различных значений.

При кодировании вещественных чисел применяют 80-разрядное кодирование. В данном случае число нужно привести в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415920-10¹

300 000 = 0,3·10⁶

123 456 789 = 0,123456789 • 10¹⁰

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. В основную часть, состоящую из 8 бит, помещают мантиссу (вместе со знаком), а также оставшуюся часть занимают характеристики (тоже со знаком).

2.4. Кодирование текстовых данных

Предположим, что мы пронумеруем каждую букву алфавита, тогда с использованием двоичного кода можно однозначно кодировать любую текстовую информацию. Тогда, пользуясь формулой кодирования информации, определенной параграфом выше, можно сказать, что даже небольшого количества десятичных разрядов (например 8) покрывает мощность всех отдельно взятых существующих алфавитов, однако, для того, чтобы данная запись могла существовать, нам необходимо предъявить к такому способу кодирования ряд дополнительных требований, самым простым из которых и при этом достаточным, является условие, при котором ни одна из целых кодировок символов не является началом какого-либо другого символа (также, это называется условием Фано), также необходимо учесть строчные и прописные символы, цифры, знаки арифметических операций, знаки препинания и специальные служебные символы (например символ “&”). Но даже с учётом этих поправок мы можем наблюдать, что 12 битов достаточно, чтобы закодировать любой из существующих языков, даже с учётом вышеуказанных поправок, что делает данную систему достаточно эффективной.

В теории, описанное выше звучит несложно, но каждый раз возникали непреодолимые трудности при выполнении. На первых порах становления ЭВМ эти трудности возникали из-за неимения важных шаблонов, однако в современном мире они связаны с переизбытком данных шаблонов и наложением их друг на друга.

Если рассматривать англоговорящие страны, язык которых стал негласным интернациональным стандартом для коммуникации, он не содержит недопонимания из-за шаблонов. Институт стандартизации США (ANSI — American National Standard Institute) установил новый стандарт кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). При рассмотрении кодировки ASCII, отметим пару таблиц кодирования — основная и расширенная. В основной таблице размещаются значения кодов от 0 до 127, а в свою очередь, расширенная содержит значения от 128 до 255.

Разбирая основную таблицу, увидим, что начальные 32 кода (с 0) занимают возможности периферии (ЭВМ и приспособления ввода/вывода). На данных этапах можно заметить управляющие коды (у них нет аналогов в разделах знаков или приспособлений, однако с их помощью происходит контроль вывода иных данных).

Остальная часть таблицы (с кода 32 по код 127) содержит значения английского алфавита, знаки препинания, символы, математические инструменты, а также несколько иных значений.

2.5. Универсальная система кодирования текстовых данных

Во время разбора производственных проблем, происходящих из-за организации всеобщего метода кодирования символьной информации, следует отметить причину, которая заключается в сокращенном количестве кодов (256). Также заметим, что в случае кодирования значений большим числом разрядов, нежели чем 8-разрядными двоичными числами, промежуток задействованных символов сильно увеличится. Данная таблица, которая базируется на 16-разрядном кодировании значений, существует и имеет название — UNICODE. 16 разрядов дают возможность предоставить новые коды для 65 536 различных символов. Эта таблица является универсальной т. к. новых ячеек хватает даже для добавление в ней знаков почти всех языков нашего мира.

В разрез с простотой и легкостью данного метода, несложный автоматический переход в сторону этого способа был нежелателен ввиду отсутствия нужных возможностей у ЭВМ (после применения таблицы кодирования UNICODE многие символьные данные механически увеличиваются в два раза). В конце 90-х годов информационные технологии развились до требуемого процента владения средствами кодирования, поэтому, в наши дни можно отметить систематический переход компаний и документации к UNICODE. Однако, в случае личного использования прибавилось много проблем с приведением к единому стандарту документации, созданной при помощи различных методов кодирования. Хотя можно учесть это в качестве сложностей переходного периода.

2.6. Кодирование графических данных

При исследовании черно-белого рисунка из печатного издания с использованием линзы, обнаружится что изображение сделано множеством небольших точек, которые составляют узор, называемый растром (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Растр – это метод кодирования графической информации, издавна принятый в полиграфии.

Так как линейные координаты, а также личные особенности всех точек возможно представить, используя натуральные числа, то следует отметить, что растровое кодирование дает возможность применения двоичного кода при показе изображений. Всеобщим стандартом в наши дни является составление черно-белых графических изображений при помощи некоторого количества точек с 256 разновидностями серого цвета, поэтому при кодировании яркости всех точек как правило используют 8-разрядное двоичное число.

При кодировании цветных рисунков используется метод разделения абстрактного цвета на главные компоненты. В данном методе для компонентов применяют 3 главных цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). В действительности предполагается (практически не подтверждено), что каждый цвет, который могут различить люди, возможно создать с помощью автоматического объединения 3 главных цветов. Данный метод кодирования имеет название RGB в соответствии с первыми буквами главных цветов.

В случае, когда при кодировании яркости всех главных компонентов необходимо задействовать 256 значений (восемь двоичных разрядов), аналогично с используемым для полутоновых черно-белых иллюстраций, для кодирования цвета единственной точки необходимо использовать 24 разряда. Вместе с этим метод кодирования точно показывает составляющие 16,5 млн различных цветов, а это в свою очередь почти отражает степень восприятия цветов человеком. Метод использования цветной графики с 24 двоичными разрядами называется полноцветным (True Color).

Всем главным цветам возможно привести в соотношение еще один цвет, который доводит его до белого. Заметим, что для каждого из главных цветов дополняющим является цвет, который создан при сложении остальных главных цветов. Таким образом, дополняющими цветами выступают: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, M) и желтый (Yellow, У). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска — черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным (True Color).