Файл: Информация в материальном мире.pdf

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации обычно совмещают с накопителем, приводом и блоком электроники. Такие жёсткие диски часто используются в качестве несъёмного носителя информации.

Оптические (лазерные) диски в настоящее время являются наиболее популярными носителями информации. В них используется оптический принцип записи и считывания информации с помощью лазерного луча.

DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию. Кроме того, информационная емкость DVD-дисков может быть еще удвоена (до 17 Гбайт), так как информация может быть записана на двух сторонах.

Накопители оптических дисков делятся на три вида:

• без возможности записи - CD-ROM и DVD-ROM (ROM – Read Only Memory, память только для чтения). На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна;

• с однократной записью и многократным чтением – CD-R и DVD±R (R – recordable, записываемый). На дисках CD-R и DVD±R информация может быть записана, но только один раз;

• с возможностью перезаписи – CD-RW и DVD±RW (RW – Rewritable, перезаписываемый). На дисках CD-RW и DVD±RW информация может быть записана и стерта многократно.

Основные характеристики оптических дисководов:

• емкость диска (CD – до 700 Мбайт, DVD – до 17 Гбайт)

• скорость передачи данных от носителя в оперативную память – измеряется в долях, кратных скорости 150 Кбайт/сек для CD-дисководов;

• время доступа – время, нужное для поиска информации на диске, измеряется в миллисекундах (для CD 80–400 мс).

В настоящее время широкое распространение получили 52х-скоростные CD-дисководы – до 7,8 Мбайт/сек. Запись CD-RW дисков производится на меньшей скорости (например, 32х-кратной). Поэтому CD-дисководы маркируются тремя числами «скорость чтения х скорость записи CD-R х скорость записи CD-RW» (например, «52х52х32»).

DVD-дисководы также маркируются тремя числами (например, «16х8х6»).

При соблюдении правил хранения (хранение в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Флеш-память (flash memory) – относится к полупроводникам электрически перепрограммируемой памяти (EEPROM). Благодаря техническим решениям, невысокой стоимости, большому объёму, низкому энергопотреблению, высокой скорости работы, компактности и механической прочности, флеш-память встраивают в цифровые портативные устройства и носители информации. Основное достоинство этого устройства в том, что оно энергонезависимое и ему не нужно электричество для хранения данных. Всю хранящуюся информацию во флэш-памяти можно считать бесконечное количество раз, а вот количество полных циклов записи, к сожалению, ограничено.

У флеш-памяти есть как свои преимущества перед другими накопителями (жесткие диски и оптические накопители), так и свои недостатки, с которыми вы можете познакомиться из Таблицы 1, расположенной ниже.

Таблица 1. Преимущества и недостатки носителей

1.2.6. Операции с данными

С помощью методов информационного процесса разные данные можно преобразовать из одного вида в другой. За обработку данных отвечает множество различных операций.

Первым фактором является общее усложнение связей в человеческом обществе и развитие научно-технического прогресса, при этом возрастают трудозатраты на обработку данных, что связано с постоянными изменениями в условиях управления производством и обществом.

Вторым фактором является увеличение объемов обрабатываемой информации, также связан с научно-техническим прогрессом, а заключается это в быстрых темпах появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и передачи.

Основные возможные операции с данными можно подразделить на:

• сбор данных — накопления достаточно полной информации с целью обеспечения принятия решений;

• формализация данных — обработка данных, полученных от разных источников, к одному знаменателю, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

• фильтрация данных — это повышение достоверности и адекватности данных, при этом должны выполниться такие требования как уменьшение уровня "шума", а также очистка от лишних данных, в которых нет необходимости для принятия решений;

• сортировка данных — это метод который служит для повышения доступности информации путем упорядочения данных по определенным признакам с целью удобства использования;

• архивация данных — это организация хранения данных в компактной, а также удобной форме; применяется для снижения экономических затрат по хранению и повышению общей надежности информационного процесса;

• защита данных — это комплекс мер, которые служат для предотвращения утери информации, а также несанкционированного воспроизведения и модификации данных;

• транспортировка данных— это способ приема и передачи (доставки и отправки) данных между участниками информационного процесса, находящиеся на большом расстоянии друг от друга; в информатике существует понятие — сервер это источник данных, а потребителя называют клиентом;

• преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных зачастую связывают с изменением типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, а также возможно использование электронной формы или микрофотопленку. При транспортировке также возникает необходимость в многократных преобразованиях данных, особенно если она осуществляется по средствам, которые не предназначены для транспортировки данного вида данных. Рассмотрим пример, для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей связи (они были предназначены только для передачи аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) стало необходимо преобразовать цифровые данные в своего рода звуковые сигналы, для этого были созданы специальные устройства, а именно телефонные модемы.

В наше время люди во всем мире занимаются созданием, обработкой, преобразованием и транспортировкой данных, на различных рабочих местах выполняются множество операций, которые необходимы для выполнения процессов в следующих сферах деятельности человека: социальной, научной, культурной, экономической и промышленной.

Полный список возможных операций настолько огромен, что его составление невозможно, можно сделать вывод, что работа с информацией имеет огромную трудоемкость, поэтому ее необходимо автоматизировать.

В данной главе было рассмотрено развитие понятия информации, как информация влияет на материальный мир и общество в целом. Ее свойства, из чего состоит информация, методы измерения, хранения и транспортировки данных. Так же были рассмотрены существующие операции с данными.

2. Кодирование данных

2.1. Кодирование данных двоичным кодом

Чтобы автоматизировать работу с данными, которые относятся к различным типам, необходимо унифицировать их форму представления, для этого применяются приемы кодировки информации, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа.

Речь человека (естественные человеческие языки) представляет собой не что иное, как систему кодирования понятий для выражения мыслей.

В различных языках применяются различные азбуки, которые и являются системами кодирования компонентов языка с помощью графических символов. В истории человечества были неудачные попытки создания “универсальных” языков и азбук, но безуспешность попыток была связана с тем, что национальные и социальные образования понимают, что изменение системы кодирования общественных данных приведет к изменению общественных методов (норм права и морали), что может вызвать социальные потрясения.

Но проблема универсального средства кодирования была удачно реализована в некоторых отраслях техники, науки и культуры, например можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

В вычислительной технике своя система, которая называется двоичным кодированием разработана на основе представления данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Такие знаки называются двоичными цифрами, в переводе с английского (binary digit или сокращенно bit) бит.

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:

00 01 10 11

Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

При увеличении на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, увеличивается в два раза количество значений, которое можно записать в данной системе, то формула будет иметь вид:

N = 2m,

где N — количество независимых кодируемых значений;

m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

2.2. Кодирование целых и действительных чисел

Кодирование двоичным кодом целых чисел происходит достаточно просто — достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним частным, и образует двоичный аналог десятичного числа.

Рассмотрим пример перевода из десятичной системы в двоичную систему цифры 19.

19:2 = 9+1

9:2 = 4+1

4:2 = 2+0

2:2 = 1+0

Таким образом, 19₁₀ = 10011₂.

Для кодирования целых чисел от 0 до 255 хватает 8 разрядов двоичного кода, что будет равно восьми битам. Шестнадцать бит могут позволить закодировать целые числа от 0 до 65 535, а двадцать четыре бита — уже более 16 500 000 разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415926•10¹

300 000= 0,3 •10⁶

123 456 789 = 0,123456789 • 10¹⁰

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).

2.3. Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию.

Для кодирования 256 разных символов буде достаточно всего лишь восемь двоичных разрядов, что должно хватить, для выражения различными комбинациями восьми битов, чтобы закодировать все символы английского и русского языков, строчные и прописные, а также знаки пунктуации, символы основных арифметических действий и наиболее распространенные, общепринятые, специальные символы, такие как символы §, $, &, @.

Технически это выглядит очень просто, тем не менее всегда существовали организационные сложности, а именно в начале развития вычислительной техники, они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время , изобилие одновременно действующих и противоречивых стандартов, также дают свои организационные сложности.

Для преодоления этих сложностей необходимо во всем мире одинаково кодировали текстовые данные, требуются единые таблицы кодирования, что пока невозможно из-за конфликтов между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.

Английский язык, который считается международным средством общения, противоречия уже снял. Институт стандартизации США (ANSI — American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования — базовая и расширенная. В базовой таблице значения кодов от 0 до 127, а в расширенной символы с номерами от 128 до 255.