Способи представлення інформації в ЕВМ

Способи представлення інформації в ЕВМ

Навколишній світ заповнений інформацією. Щосекундно через органи почуттів людина отримує сотні сигналів і повідомлень. Настільки значущу складову життя неможливо залишити без уваги, з 'явилася навіть спеціальна область знань, що спеціалізується на інформаційних процесах і явищах, - інформатика. Її основна зброя - розумні електронно-обчислювальні машини, здатні швидко і точно аналізувати дані і маніпулювати ними. Способи представлення інформації в ЕВМ відрізняються від тих, до яких ми звикли, і забезпечують максимальну ефективність обчислювального процесу.

Інформація

Інформація - поняття глобальне, дати її всеохопне визначення складно. Досі не існує єдиного загальнонаукового терміну, кожна область знань оперує власним уявленням про інформацію. Для простоти можна визначити її як дані про стан навколишнього світу у всіх його проявах.


Інформація має сенс лише тоді, коли її хто-небудь сприймає або використовує. На відміну від енергії або маси, які, як відомо, не зникають, а лише трансформуються, інформація цілком може зникнути.

Основне завдання інформатики - навчитися збирати, зберігати і передавати дані. Реалізація цього - справа непроста. Інформація буває різна, і кожен її вид вимагає до себе особливого підходу.

Види інформації

На сьогоднішній день люди навчилися працювати з величезним розмаїттям даних, що відрізняються природою походження і структурою.

Найбільш затребувані види інформації:

  1. Графічна інформація - це найперший вид даних, яким людство навчилося маніпулювати. Вона доступна для сприйняття і не потребує особливих перетворень. Наскельні малюнки - найдавніше сховище інформації про навколишній світ. На зміну їм прийшли живопис, фотографія і технічні креслення.
  2. Числова інформація дозволяє описати кількісні характеристики об 'єктів. Важливість даних цього типу злетіла до небес при розвитку торгівлі та грошового обміну. Щоб успішно зберігати і передавати числову інформацію, довелося придумати спеціальні системи символів. Кожна культура рахувала гроші по-своєму, так утворилися різні системи обчислення.
  3. Текстова інформація - це закодована особливими символами людська мова. З винаходом писемності стало можливим передавати будь-які концепції на скільки завгодно велику відстань, а також передавати знання наступним поколінням. Для зручності маніпуляцій з текстовою інформацією людству довелося винайти папір і книгодрукування.
  4. Звукова інформація довго не піддавалася людині. Лише наприкінці XIX століття з 'явилися перші звукозаписні пристрої, що дозволяють сприймати і зберігати дані.
  5. Відеоінформація - жива графіка - підкорилася людині з винаходом кінематографічного апарату.

Всі ці дані можуть бути записані, оброблені електронно-обчислювальними машинами і передані від людини до людини. Вони можуть зберігатися без втрат протягом довгого часу. Існують й інші різновиди інформації, з якими людство ще не навчилося працювати, наприклад, тактильний або смаковий.

Поділ даних на види має для інформатики велике значення. Форми подання інформації в ЕВМ базуються на її особливостях, а кожен вид даних має специфічну структуру. Так, символьна і графічна інформація обробляються машиною по-різному.


Робота з інформацією

Головні зупинкові пункти в життєвому циклі інформації наступні:

  • сприйняття і збір;
  • зберігання;
  • передача;
  • відтворення або відображення.

Під час тривалого зберігання або передачі дані можуть спотворюватися або втрачатися. Значні помилки порушують або повністю змінюють суть інформації, отже, їх потрібно будь-якою ціною уникнути.

Для полегшення маніпуляцій з даними було придумано кодування. Суть процесу кодування в тому, що інформація за суворо визначеними правилами переводиться в іншу форму, над нею здійснюється якась операція, а потім відбувається зворотне перетворення.

Одна з перших вдалих спроб кодування - світлові сигнали. Блимання джерел світла - зручний спосіб передачі інформації на великі відстані. З розвитком техніки люди придумали ще безліч способів шифрувати дані: електричні сигнали, радіохвилі.

Кодування забезпечує велику збереження та захищеність даних, дозволяє збільшити швидкість передачі інформації та полегшити її обробку.

Таким чином, інформаційний цикл набуває наступного вигляду:

  • збір;
  • кодування;
  • зберігання;
  • передача;
  • декодування;
  • відтворення.

У процесі життєвого циклу дані можуть неодноразово піддаватися кодуванню і декодуванню з використанням різних кодових систем. Це необхідно для приведення інформації в більш зручний стан для здійснення конкретної операції.


Матеріальна основа інформації

Можна виробляти реальні маніпуляції лише над матеріальними об 'єктами, що мають певні характеристики, які можна зафіксувати та виміряти. Представлення інформації в ЕВМ базується на електричних сигналах.

Машини, що працюють з даними, представлені величезною кількістю крихітних елементів, які в будь-який момент часу перебувають в одному з двох станів: увімкнено або вимкнено. Конкретна технологія реалізації може відрізнятися для різних ЕВМ і навіть для різних блоків однієї машини. Вимкнений стан позначається нулем - відсутність сигналу, включений - одиницею.

Двомовно-десяткове представлення чисел забезпечується спеціальними процесорами у складі ЕВМ. Число обробляється як десяткове, але кожна його цифра представляється двійковим зошитом. Це дозволяє скоротити час обробки великих масивів десяткових чисел.

Текстова інформація

Для представлення текстової інформації в ЕВМ використовуються спеціальні таблиці, в яких кожному символу ставиться у відповідність унікальний двійковий код.

У найбільш популярному кодуванні ASCII (Американський стандарт коду для міжнародного обміну) на один символ виділено 8 біт - 1 байт. Для кодової одиниці такого розміру існує 256 унікальних комбінацій, отже, ви можете закодувати 256 різних текстових символів. Крім букв різних алфавітів, в таблиці враховуються математичні оператори, знаки перепинання та інші спеціальні елементи.


Звичайно, 256 комбінацій - занадто мало для нашого мультикультурного світу. Деякі мови самі по собі містять більше літер. У таблицях Unicode збільшили розмір базової одиниці коду, виділивши під неї 2 байти (16 біт). Це дозволило збільшити межу кодування до 65536 елементів.

Растрова графіка

Представлення графічної інформації в ЕВМ називають матричним. Воно засноване на розбитті зображення на ряди точок (пікселів). Для кожного пікселя інформація про положення, колір та яскравість зберігається окремо.

У чорно-білих зображеннях для точки достатньо вказати "ступінь сірості" - одну з 256 градацій сірого кольору. Для цього виділяється 1 байт (8 біт).

Кольорові ілюстрації потребують більше даних. Щоб закодувати інформацію про колір точки, його представляють у вигляді композиції трьох базових кольорів: червоного, зеленого і синього. Це модель Red-Green-Blue - RGB. Кодування однієї точки кольорового зображення вимагає 24 розрядів - по одному байту (8 біт) для кожної складової.

Векторна графіка