Кодирование текстовой информации

Информация и информационные процессы

Информация для человека – это содержание сигналов (сообщений), воспринимаемых человеком непосредственно или с помощью специальных устройств, расширяющее его знания об окружающем мире и протекающих в нем процессов

Сигналы могут быть непрерывными и дискретными.

Непрерывный сигнал принимает бесконечное множество значений из некоторого диапазона. Между значениями, который он принимает, нет разрывов.

Дискретный сигнал принимает конечное число значений. Все значения дискретного сигнала можно пронумеровать цифрами.

Чтобы лучше понять эти определения представим себе лестницу и наклонную плоскость. На лестнице имеется определенное количество ступенек с фиксированным значением высоты ступеньки, а на наклонной поверхности можно фиксировать бесконечное количество значений высоты.

Информация – это все, что нас окружает.

В информатике наиболее часто используется следующее определение этого термина: Информация — это осознанные сведения об окружающем мире, которые являются объектом хранения, преобразования, передачи и использования.

 

Информация (от лат. informatio — осведомление, разъяснение, изложение) — в широком смысле абстрактное понятие, имеющее множество значений, в зависимости от контекста.

В узком смысле этого слова — сведения (сообщения, данные) независимо от формы их представления. В настоящее время не существует единого определения термина информация. С точки зрения различных областей знания, данное понятие описывается своим специфическим набором признаков. Информация — совокупность данных, зафиксированных на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

Виды информации

По способу восприятия человеком информация может быть разделена на следующие виды:

· Визуальная (с помощью органов зрения мы воспринимаем буквы, цифры, рисунки, распознаем цвет, форму, размеры и расположение предметов).

· Аудиальная (с помощью органов слуха мы воспринимаем звуковую информацию – речь, музыку, звуковые сигналы, шум).

· Обонятельная (с помощью органов обоняния мы воспринимаем запахи).

· Вкусовая (с помощью вкусовых рецепторов языка можно получить информацию о вкусовых качествах предметов).

· Тактильная (органы осязания – кончики пальцев и весь кожный покров, дают информацию о температуре предмета, о качестве поверхности).

https://vklasse.online/7-klass/uchebniki/informatika/ll-bosova-ayu-bosova-2013/stranitsa-8

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:

· Графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

· Звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретением звукозаписывающих устройств в 1877 г. (см., например, историю звукозаписи на сайте — http://radiomuseum.ur.ru/index9.html); ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

· Текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

· Числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;

· Видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

Существуют также виды информации, для которых до сих пор не изобретено способов их кодирования и хранения — это тактильная информация, передаваемая ощущениями, органолептическая, передаваемая запахами и вкусами и др.

Кодирование информации

Информация, вводимая в компьютер должна быть конкретной и однозначной. Издавна люди пользовались шифрами. Самыми простыми и удобными из них были цифровые шифры. Самая разнообразная информация - цвета, ноты, дни недели - может быть представлена в виде цифр.

 

Код — это правило отображения одного набора объектов или знаков в другой набор знаков без потери информации.

 

Кодирование — это представление, моделирование одного набора знаков другим с помощью кода. Кодовая таблица — это соответствие между набором знаков и их кодами, обычно разными числами.

 

Чтобы сохранить какую-либо информацию в компьютере,  её надо преобразовать в цифровую,  т.е. записать в виде чисел.

 

Процесс преобразования аналоговой информации в цифровую называется оцифровкой.

Оцифровка выполняется с помощью различных датчиков в зависимости от вида информации.

Голос человека или звучание оркестра может быть оцифровано с помощью микрофона. В микрофоне колебание мембраны, вызванное колебанием звуковых волн, преобразуется в электрические сигналы различной величины, которые обрабатываются с помощью звуковой карты, числовые значения этих сигналов записываются в память компьютера и далее в файл на жесткий диск. Чем чувствительнее микрофон, тем более точно выполняется оцифровка.

Аналогично можно оцифровать графический рисунок с помощью сканера, в котором используется другой датчик - точечный источник света, или с помощью цифровой фото- или видеокамеры. Чем больше разрешение оцифровки, тем более точный рисунок мы получим.

В информатике для кодирования используется двоичный код, в котором применяются только 2 цифры – 0 и 1.

1.1. Понятие bit и bait

С английского языка  двоичный код переводится как –

binary digit Þ   bit Þ бит

Из этих слов выбрали 3 ключевые буквы и получили – bit.

1 бит – наименьшая единица представления информации.

 

В одном бите мы можем закодировать только 2 любых символа, или 2 цвета, или 2 ноты и т.д. В машинном представлении это значит, что в компьютере есть электронный элемент - ячейка памяти, в которую мы можем записать только два электрических сигнала разного уровня, один из которых соответствует цифре 1, а другой  0.

 

Таким образом, в вычислительной технике используется двоичная система счисления и в 1 бите мы можем закодировать только 2 = 21 каких либо значения. Это может быть два символа, 2 цвета, 2 звука и т.д. Проследим, например, на кодировании букв алфавита.

 

                  

если в ячейке сигнал, соответствующий 0 ® а

если в ячейке сигнал соответствующий 1 ® б

0

1

 

 

Понятно, что если у нас есть всего 1 бит, то мы можем закодировать только 2 каких-нибудь значения информации. Этого ничтожно мало.

 

Если мы возьмем 2 бита, то сможем закодировать 4 символа, т.к. в двух битах мы сможем получить 4 = 2² комбинации  0 и 1.

если в ячейке сигнал, соответствующий 0 0  ® а

если в ячейке сигнал соответствующий 0 1 ® б

0

0

1

0

0

1

1

1

если в ячейке сигнал соответствующий 1 0 ® в

если в ячейке сигнал соответствующий 1 1 ® г

 

Если мы возьмем 3 бита, то сможем закодировать 8 = 2³ различных символов.

 

 

0  0 0  ® а

0 0 1  ® б

0

0

0

0

1

01

1

0

0 1 0  ® в

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0 1 1  ® г

1  0 0  ® д

1  0 1  ® е

1  1 0  ® ё

1  1 1  ® ж

 

1

1

1

1

1

                                   4 бита позволит закодировать 2⁴ = 16 различных букв.

 

 

2⁵ = 32

2⁶ = 64

2⁷ = 128   

Соответственно 8 бит позволит закодировать 2⁸ = 256 различных букв.

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

 

Если посмотреть на клавиатуру, то можно легко понять, что для создания текстовых документов необходим вполне конкретный набор символов прописных и строчных латинского и в нашей стране русского алфавита, набора цифр от 0 до 9, символов знаков препинания, математических символов и знаков системных символов. 

Получилось, 8 бит вполне достаточно, чтобы закодировать любой символ, перебирая все возможные сочетания 0 и 1.

8 бит, объединенные в единую группу,   называются 1 байтом.

1 байт – наименьшая единица представления информации

1.2. Единицы измерения информации

1 байт = 8 бит

1 килобайт (Кб) = 1024 = 2¹⁰ байт (K b)

1 мегабайт (Мб) = 1024  Mегобайт (Mb)

1 гигабайт (Гб) = 1024 Гигабайт (Gb)

1 терабайт (Тб) = 1024 Терабайт (Tb)

Кодирование текстовой информации

Для кодирования информации была составлена таблица, которая называется таблицей ASCII (Американский стандартный код для обмена информацией).

Таблица кодов ASCII делится на две части.

0 – 127 – стандартная часть таблицы

128 – 255 – альтернативная.

Структура таблицы.

	Символы
0 – 31 00000000 -00011111	Управляющие символы, предназначенные для управления процессом вывода текста на экран или печать, подачи звукового сигнала, разметки текста и т.п.
32 – 127 00100000 -01111111	Стандартная часть таблицы (английский). Сюда входят строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы. Символ 32 - пробел, т.е. пустая позиция в тексте.
128 -255 10000000 - 11111111	Альтернативная часть таблицы (русская). Вторая половина кодовой таблицы ASCII, называемая альтернативной кодовой страницей, может иметь различные варианты, каждый вариант имеет свой номер. Кодовая страница в первую очередь используется для размещения национальных алфавитов, отличных от латинского. В русских национальных кодировках в этой части таблицы размещаются символы русского алфавита.

 

Первая половина таблицы ASCII – стандартная.

Вторая половина таблицы ASCII – альтернативная

Немного истории

Первыми создателями персонального компьютера были Стив Джобс и Стив Возняк.

В 1975 году они собрали первый ПК, который был полностью собранным и работающим устройством, на борту которого находился микропроцессор MOS Technology 6502 стоимостью $20 и ПЗУ. Чтобы получился настоящий ПК, оставалось добавить немного RAM, клавиатуру и монитор.

 

Стив Джобс и Стив Возняк. 1976 год.

http://50.uginfo.sfedu.ru/technic.htm#ural1 - ВИРТУАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

 

Системы счисления

 

Системой счисления называют определенные правила записи чисел и связанные с ними способы выполнения вычислений.

 

Число используемых цифр определяет основание системы счисления.

 

Для человека удобна десятеричная система счисления. В программировании часто используется восьмеричная и шестнадцатеричная система счисления.

Каждая система счисления содержит определенный набор цифр.

Как мы уже поняли в двоичной системе это 0 и 1.

В восьмеричной (0 – 7).

В десятеричной 0 – 9.

В шестнадцатеричной (0 – 9, А,B,C,D,E.F).

 

Двоичная  (0 - 1)	Десятеричная  (0 – 9)	Восьмеричная (0 – 7)	Шестнадцатеричная (0 – 9, А,B,C,D,E.F)
0	0	0	0
1	1	1	1
10	2	2	2
11	3	3	3
100	4	4	4
101	5	5	5
110	6	6	6
111	7	7	7
1000	8	10	8
1001	9	11	9
1010	10	12	A
1011	11	13	B
1100	12	14	C
1101	13	15	D
1110	14	16	E
1111	15	17	F
10000	16	20	10
10001	17	21	11

 

Если число представляется не в десятичной системе счисления, то его принято обозначать с индексом или с дополнительным символом. Например, число в шестнадцатеричной системе счисления запишется так: #2A.

 

Как мы видим из таблицы существует однозначное соответствие между значениями одного и того же числа в различных системах счисления.

 

Алгоритм перевода

Для перевода числа из десятичной в двоичную (или в любую другую) систему счисления необходимо это число делить последовательно на основание системы счисления до получения последнего остатка и далее записать полученные остатки в обратном направлении.

 

Пример перевода десятичного числа в число в двоичной системе счисления.

 

_127   |_ 2_

   126    _63     |_ 2_

1  62     _31     |_ 2_

           1       30     _15 |_ 2_

                     1    14 _7 | 2_

                                  1   6_ _3 | 2_

                                            1   2_ 1

                                                       1

  Число 127 -> 1111111 в двоичной системе счисления.

И наоборот, из двоичной системы счисления в десятичную.

Для этого распишем его с определением веса каждой позиции основания двоичной системы счисления:

                     

1	1	1	1	1	1	1	= 1*26 + 1*25 + 1*24 + 1*23 + 1*22 + 1* 21 + 1* 20 =
26	25	24	23	22	21	20	= 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 127

Таким образом мы доказали справедливость  ранее выполненного перевода.

       

Почему мы видим цвет

 

Чтобы увидеть цвет, нужны две вещи:

Источник света, то есть «свет» + «освещенный им объект».

Приемник света (то есть излучения) –  глаз.

За восприятие цвета и яркости человеческого глаза отвечают два различных типа нервных клеток (рецепторов) глаза, называемых колбочками и палочками.  

Палочки отвечают за черно-белое зрение в условиях плохой видимости.

Колбочки предназначены для распознавания цветовой информации.

При нормальном освещении мы воспринимаем цвет исключительно с помощью трех разновидностей «колбочек», каждая из которых чувствительна к определенному диапазону видимого спектра.

Полученная с помощью зрительных рецепторов информация поступает в виде сигналов в мозг, который определяет, в каких соотношениях возбуждены рецепторы, создавая на базе этого цветовое восприятие.

С физической точки зрения то, что мы воспринимаем как свет, является набором электромагнитных волн определенных частот, различимых человеческим глазом. Весь видимый диапазон излучения (белый, дневной свет) можно разделить на семь участков, каждому из которых соответствует свой цвет. Все вместе они образуют так называемый спектр, который мы видим во время радуги.

Если белый свет падает на белый предмет, то все составляющие белого света отражаются от него, и мы видим белый цвет предмета. Если белый свет падает на зеленый предмет, то все составляющие света поглощаются поверхностью предмета и лишь зеленая составляющая отражается, в результате чего мы видим зеленую окраску предмета. 

Если свет падает на поверхность черного цвета, то поглощаются все составляющие спектра, и мы видим черный предмет.