Кодирование информации. Количество и единицы измерения информации

Для автоматизации работы с данными, относящимися к раз­ным типам, важно унифицировать форму их представления. Для этого в информатике производится кодирование числовых, текстовых, графических данных, звуковой информации, т. е. выражение данных одного типа через данные другого типа.

Кодированием мы занимаемся довольно часто, на­пример, человек мыслит весьма расплывчатыми понятиями, и, чтобы донести мысль от одного человека к другому, применяется язык. Язык - это система кодирования понятий. Чтобы записать слова языка, применяется опять же кодирование - азбука. Проблемами универ­сального кодирования занимаются различные области науки, тех­ники, культуры. Чертежи, ноты, математические выкладки являются тоже некоторым кодированием различных ин­формационных объектов. Аналогично, универсальная система кодиро­вания требуется для того, чтобы большое количество различных видов информации можно было бы обработать на компьютере.

Подготовка данных для обработки на компьютере (представле­ние данных) в информатике имеет свою специфику, связанную с электроникой. Например, мы хотим проводить расчеты на компью­тере. При этом нам придется закодировать цифры, которыми запи­саны числа. На первый взгляд, представляется вполне естественным колировать цифру ноль состоянием электронной схемы, где напря­жение на некотором элементе будет равно 0 вольт, цифру единица — 1 вольт, двойку - 2 вольт и т.д., девятку - 9 вольт. Для записи каж­дого разряда числа в этом случае потребуется элемент электронной схемы, имеющий десять состояний. Однако элементная база элект­ронных схем имеет разброс параметров, что может привести к появ­лению напряжения, скажем. 3,5 вольт, а оно может быть истолковано и как тройка и как четверка, т.е. потребуется на уровне электрон­ных схем «объяснить» компьютеру, где заканчивается тройка, а где начинается четверка. Кроме того, придется создавать весьма непро­стые электронные элементы для производства арифметических опе­раций с числами, т.е. на схемном уровне должны быть созданы таб­лица умножения - 10х10 = 100 схем и таблица сложения - тоже 100 схем. Еще слож­нее выглядела бы задача обработки текстов, ведь русский алфавит со­держит 33 буквы.

В то же время весьма просто реализовались электронные схе­мы с двумя устойчивыми состояниями: есть ток - 1, нет тока - 0, есть электрическое (магнитное) поле - 1, нет - 0. Т.е. использовать двоичное кодирова­ние как универсальную форму представления данных для дальнейшей обработки их средствами вычислительной техники. Предполагается, что данные располагаются в некоторых ячейках, представляющих упорядоченную совокупность из двоичных разрядов, а каждый раз­ряд может временно содержать одно из состояний - 0 или 1. Тогда группой из двух двоичных разрядов (двух бит) можно закодировать 2² = 4 различные комбинации кодов (00, 01, 10, 11); аналогично, три бита дадут 2³= 8 комбинаций, восемь бит - 2⁸ = 256 и т.д.

Итак, внутренняя азбука компьютера содержит все­го два символа: 0, 1, поэтому возникает проблема представления всего многообразия типов данных - чисел, текстов, звуков, графи­ческих изображений, видео и др. - только этими двумя символами, с целью дальнейшей обработки средствами вычислительной техни­ки.

Кодирование числовых данных

Система кодирования числовых данных в вычислительной технике называется двоичным кодированием. Информация ко­дируется, как правило, в двоичной или двоично-десятичной системах счисления. Система счисления — это способ изображения чисел с помо­щью символов, имеющих определенные количественные значения. Это совокупность приемов и правил наименования и обозначения чисел, позволяющих установить взаимно однознач­ное соответствие между любым числом и его представлением в виде конечного числа символов.