Файл: Технологии программирования (Кодирование данных двоичным кодом).pdf

ВВЕДЕНИЕ

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью различных методов. Обработка данных включает в себя множество операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе возрастают неуклонно трудозатраты на обработку данных. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.

Данные – составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств хранения и доставки данных.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления – для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки – это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания «универсальных» языков и азбук.

Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

Актуальность курсовой работы обусловлена тем, что одним из важнейших условий обеспечения эффективного функционирования любой организации является правильная обработка данных. В современном обществе, когда многие бизнес-процессы производятся компьютерами, важно понимать что такое данные и какие есть операции с ними.

Целью данной курсовой работы является рассмотрение операций над данными.

Предметом курсовой работы являются данные.

Объект курсовой работы – операции c данными.

Задачи курсовой работы:

1. Рассмотреть связь понятий «информация, данные, знания». Модель DIWK

2. Описать операции с данными

3. Проанализировать системы обработки информации и данных

4. Рассмотреть тему кодирования данных

ГЛАВА 1. ОПЕРАЦИИ С ДАННЫМИ

1.1 Связь понятий «информация, данные, знания». Модель DIWK

Информация - это отображение реального мира с помощью различных сведений. Наряду с термином «информация» в информатике используется понятие «данные». Понятие «данные» подразумевает под собой отрывочные, не связанные между собой сведения [4].

Одной из основных проблем, связанных с документацией данных в компьютере есть точность и корректность четырех разных видов данных.

Данные - это диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов [9].

Виды данных: большая часть вычислительных компьютеров может быть разделена на два основных типа операций. Арифметические операции - это вычисления с числами, такими как сложение, вычитание и другие математические процедуры. Ранние компьютеры выполняли в основном арифметические операции, что создавало ложное впечатление, что только инженеры и ученые могут извлечь выгоду из компьютеров. Не менее важна способность компьютеров сравнивать два значения, чтобы определить, больше ли одно, меньше или равно другому. Это называется логической операцией. Сравнение может иметь место между цифрами, буквами, звуками или даже рисунками. Обработка компьютера основана на способности компьютера выполнять логические и арифметические операции [19].

Необходимо дать компьютеру инструкции, как обрабатывать получаемые данные и формат, необходимый для вывода и хранения. Возможность следовать программе отличает компьютеры от большинства инструментов. Тем не менее, новые инструменты, начиная от пишущих машинок до микроволновых печей, имеют встроенные компьютеры или встроенные компьютеры. Встроенный компьютер может принимать данные для использования нескольких параметров в своей программе, но сама программа не может быть изменена. Это делает эти устройства гибкими и удобными, но не встроенными компьютерами [11].

Типы данных: с появлением новых компьютерных приложений и аппаратного обеспечения определение данных расширилось и теперь включает много типов.

Числовые данные состоят из цифр и десятичных точек, а также знаков плюс (+) и минус (-). Как арифметические, так и логические операции выполняются с числовыми данными. Это означает, что числа могут использоваться для расчетов, а также сортироваться и сравниваться друг с другом.

Текст или текстовые данные могут содержать любую комбинацию букв, цифр и специальных символов. Иногда текстовые данные известны как буквенно-цифровые данные.

Различные формы данных, которые мы можем услышать и увидеть, составляют аудиовизуальные данные. Компьютер может воспроизводить звуки, музыку и даже человеческий голос. Он также может принимать аудиоинформацию в качестве входных данных. Данные также могут принимать форму рисунков и видеопоследовательностей [1].

Физические данные извлекаются из окружающей среды. Например, свет, температура и давление - это все типы физических данных. Во многих крупных зданиях компьютерные системы обрабатывают несколько видов физических данных для регулирования операций. Компьютеры могут отключать охранные сигналы, контролировать температуру и влажность или включать и выключать свет - все это в ответ на физические данные. Эти приложения повышают безопасность людей и экономят время и деньги [8].

Иерархия «Данные, Информация, Знания, Мудрость» (DIKW) иллюстрируется в форме пирамиды, состоящей из четырех уровней.  Прогресс указывается при прохождении каждого уровня, начиная с основания пирамиды и достигая вершины [5].

Процесс начинается со сбора данных на первом уровне, которые затем обрабатываются для формирования информации на втором уровне. Когда эта информация изучается или рассматривается, она принимает форму Знания на третьем уровне, а создание Знания ведет к обретению Мудрости на четвертом или высшем уровне. Данные, составляющие основу иерархии, могут быть скомпилированы либо вручную, либо с помощью автоматизированных систем, и к этим входам добавляется ценность путем их интерпретации и преобразования в полезный и значимый формат, называемый « Информация». Когда информация применяется в конкретной ситуации и преобразуется в опыт, она определяется как знание мудрость находится на вершине иерархии DIKW и отличается от данных и информации, которые могут быть использованы, а также от знаний, которыми можно делиться. Мудрость более абстрактна, поскольку она является чем-то присущим ей и, как правило, представляет собой совокупность ценностей, суждений, предшествующего опыта или интерпретаций [5].

В организациях данные и информация рассматриваются как инструменты для выполнения задач и улучшения операций, тогда как внедрение систем и практик создает Знания, а накопление Знаний, посредством которых происходят преобразования и обучение, порождает Мудрость.

Иерархия DIKW - это механизм управления знаниями, который можно использовать в организациях для рассмотрения проблем по частям.

Отображение организационных вопросов через иерархию DIKW:

• Данные: Определите необработанные внешние данные, такие как факты и цифры, которые еще предстоит интерпретировать [5].
• Информация: проанализируйте данные, чтобы определить, что известно об организационных потребностях. Ключевым моментом, который следует отметить в отношении этого шага, является то, что управление информацией может быть полезным не только для ответов на вопросы, но и для поиска решений в организационных контекстах.
• Знание: выяснить, как человек знает что-то или как они применяют информацию. Это полезная практика для повышения интеллектуального капитала организации.
• Мудрость: узнайте, почему люди применяют знания особым образом, например, при принятии решений [5].

Переход от управления информацией к управлению знаниями в организациях

Ключевое различие между уровнями информации и знаний в иерархии DIKW заключается в роли отдельных лиц в последней. Знания создаются, когда люди выбирают и объединяют необходимую информацию для достижения конкретных результатов [5].

В технологическом процессе обработки данных можно выделить 4 этапа:

1. Формирование первичных данных - первичные сообщения о хозяйственных операциях, документы, содержащие нормативные и юридические акты, результаты экспериментов, например, параметры новой модели самолета или автомобиля и т.д.

2. Накопление и систематизация данных, т.е. организация такого размещения данных, которое обеспечило бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защиту от искажений и т.д.

3. Обработка данных - процессы, в результате которых на основе ранее накопленных данных формируются новые виды данных - обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные и т.д. Эти данные вторичной обработки могут быть подвергнуты следующей обработке и принести более глубокие, точные обобщения [14].

4. Отображение данных - представление данных в форме, удобной для человека. Это вывод на печать, графические изображения (иллюстрации, графики, диаграммы и т.д.), звук и т.д. [14].

Сообщения, формируемые на первом этапе, могут иметь разный вид: обычный бумажный документ, звук, видео, числовые данные на каком-то носителе. Как правило, носители первичной информации (физические носители, полученные от аналоговых устройств) - бумага, пластинки, кассеты, видеокассеты очень недолговечны.

Компьютерные технологии предлагают принципиально новый подход - цифровое (дискретное) представление информации на магнитных и лазерных носителях.

Посредством технических и программных средств ЭВМ первичные данные преобразуются в машинный код [18].

1.2 Операции с данными

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие:

• сбор - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

• формализация - приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

• фильтрация - отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;

• сортировка - упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; эта процедура повышает доступность информации [3];

• архивация - организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом [3];

 • защита - комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

• транспортировка - прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя - клиентом;  

• 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 [13].

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 ориентированы 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].