Уровни представления информации

Содержание

     1 Форма представления информации        2

     2 Кодирование информации         3

     3 Представление информации в компьютере       4

      3.1 Единицы измерения объема информации в компьютере    4

      3.2 Кодирование числовой информации       5

      3.3 Кодирование текстовой информации       6

      3.4 Кодирование графической информации                6

      3.5 Кодирование звука         7

Список литературы           8

 

     1 Форма представления информации 

     Воспринимая информацию с помощью органов  чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.

     Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью  нот. Образы, навеянные все той  же мелодией, поэт может воплотить  в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.

     Человек выражает свои мысли в виде предложений, составленных из слов. Слова, в свою очередь, состоят из букв, 'то — алфавитное представление информации.

     Форма представления одной и той  же информации может быть различной. Это зависит от цели, которую вы перед собой поставили. С подобными операциями вы сталкиваетесь на уроках математики и физики, когда представляете решение в разной форме. Например, решение задачи: «Найти значение математического выражения

     у = 5х + 3, при Х = -3; -2; -1; 0; 1; 2; 3» можно  представить в табличной или  графической форме. Для этого  вы пользуетесь визуальными средствами представления информации: числами, таблицей, рисунком.

     Таким образом, информацию можно представить  в различной форме:

     знаковой  письменной, состоящей из различных  знаков, среди которых принято  выделять:

     символьную  в виде текста, чисел, специальных  символов (например, текст учебника);

     графическую (например, географическая карта);

     табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);

     в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулировщика дорожного  движения);

     устной  словесной (например, разговор).

     Форма представления информации очень  важна при ее передаче: если человек  плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с по­мощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса. Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.

     На  уроках математики используется специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики.

     На  уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления  используется характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула — это слово на языке физики.

     На  уроках химии также используется определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.

     Существует  язык глухонемых, где символы языка  — определенные знаки, выражаемые мимикой  лица и движениями рук.

     Основу  любого языка составляет алфавит  — конечный набор знаков (символов) любой природы, из которых формируется сообщение.

     Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные зыки встречаются в специальных  областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10 000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка, например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки. 

     2 Кодирование информации

     С появлением языка, а затем и знаковых систем расширились возможности  общения между людьми. Это позволило  хранить идеи, полученные знания и  любые данные, передавать их различными способами на расстояние и в другие времена — не только своим современникам, но и будущим поколениям. До наших дней дошли творения предков, которые с помощью  символов увековечили себя и свои деяния в памятниках и надписях. Наскальные рисунки (петроглифы) до сих пор служат загадкой для ученых. Возможно, таким способом древне люди хотели вступить в контакт с нами, будущими жителями планеты и сообщить о событиях их жизни.

     Каждый  народ имеет свой язык, состоящий  из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Языки математики, физики, химии. Представление информации с помощью какого-либо языка часто бывают кодированием.

     Код — набор символов (условных обозначений) для представления информации. Кодирование  — процесс представления информации в виде кода.

     Водитель  передает сигнал с помощью гудка или миганием фар. Кодом является наличие или отсутствие гудка, а в случае световой сигнализации — мигание фар или его отсутствие.

     Встречаетесь с кодированием информации при переходе дороги по сигналам светофора. Код  определяют цвета светофора — красный, желтый, зеленый. В основу естественного языка, на котором общаются люди, тоже положен код. Только в этом случае он называется алфавитом. При разговоре этот код передается звуками, при письме — буквами. Одну и ту же информацию можно представить с помощью различных кодов. Например, запись разговора можно зафиксировать посредством русских букв или специальных стенографических значков.

     По  мере развития техники появлялись разные способы кодирования информации. Во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюель Морзе изобрел удивительный код, который служит человечеству до сих пор. Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.

     Люди  всегда искали способы быстрого обмена сообщениями. Для этого посылали гонцов, использовали почтовых голубей. У народов существовали различные  способы оповещения о надвигающейся опасности: барабанный бой, дым костров, флаги и т. д. Однако использование такого представления информации требует предварительной договоренности о понимании принимаемого сообщения.

     Знаменитый  немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную и простую систему представления чисел. «Вычисление с помощью двоек... является ля науки основным и порождает новые открытия... при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».

     В 1676 году Лейбниц занялся исследованием  математических законов применительно  к двоичной системе счисления. Лейбницу первому пришла мысль использовать двоичные числа в вычислительном устройстве. Однако числа в двоичной системе представлялись длинными цепочками двоичных разрядов, и это трудно было воспроизвести в техническом устройстве. Поэтому разработанная Лейбницем механическая разностная машина выполняла арифметические действия над десятичными числами.

     В 1816 году английский математик Джордж Буль подхватил идею Лейбница и создал универсальный логический язык, подчиняющийся математическим законам. С помощью этого языка Буль предложил кодировать высказывания, а затем манипулировать ими подобно тому, как в математике манипулируют Зычными числами.

     В 1867 году американский ученый Чарльз Сандерс Пирс применил законы математической логики для описания электрических переключательных схем.

     С помощью двух цифр 0 и 1 можно отображать не только числа, но и знакомые всем жизненные понятия, которые по своей  сути имеют два противоположных состояния, например день ночь, добро и зло, свет и тьма, истина и ложь и т. д.

     Достижения  ученых и изобретателей, вносивших  свой вклад в развитие двоичной математики и логики на протяжении многих лет, нашли реальное воплощение только в середине X века, когда была создана первая цифровая вычислительная машина. С тех пор прошло много лет, но и по сей день основе работы всех устройств современного компьютера лежат законы математики и логики применительно к двоичной стеме счисления. 

     3 Представление информации в компьютере 

     3.1 Единицы измерения объема информации в компьютере

     Способ  преобразования разнообразной информации в последовательность нулей и  единиц двоичного кода, то есть записи ее на строгом математическом языке, широко используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере.

     С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение. При создании первой вычислительной машины такой способ представления информации привлек  к себе внимание именно простотой технической реализации: есть сигнал — это 1, нет сигнала — это 0.

     Символы двоичного кода 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. binary digit — двоичный знак). Бит  является минимальной единицей измерения объема информации. Объем информации в сообщении определяется количеством битов.

     Бит — наименьшая единица измерения  объема информации.

     Более крупной единицей измерения объема информации служит 1 байт, состоящий  из 8 битов.

     Принято также использовать и более, крупные единицы измерения объема информации. Число 1024 (210) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

     Для преобразования информации в двоичные коды и обратно в компьютере должно быть организовано два процесса:

     1.      кодирование — преобразование входной информации в машинную форму, то есть в двоичный код;.

     2.      декодирование — преобразование  двоичного кода в форму, понятную  человеку.

     Кодирование обеспечивается устройствами ввода, а  декодирование — устройствами вывода. 

     3.2 Кодирование числовой информации

     Числа в компьютере представляются в двоичной системе счисления, то есть посредством  двух цифр — 0 и 1. Это позиционная  система, из чего следует, что вес  цифры 1 зависит от места (позиции), которое  эта цифра занимает в числе. Любое число можно разложить по степеням основания системы счисления, в том числе и двоичной. Принято при работе с разными системами счисления внизу около числа ставить цифру для обозначения конкретной системы счисления, например, 11012, 12013, 32045, 05810, 8B50D16.

                 В компьютере различают представление  целых и действительных чисел.

                 Целые числа представляются в  виде одного, двух или четырех  байт со знаком или без знака.  Форматы без знака существуют  только для положительных чисел.  В форматах со знаком знак числа определяет старший разряд: 0 — положительное, 1 — отрицательное. Такое представление получило название представления с фиксированной точкой.

                 Действительные числа в двоичной  системе счисления представляются  в экспоненциальном виде: 

     А2 = ±М2х2Р, 

     где М2 — мантисса числа в виде правильной дроби, а Р — порядок, показывающий, на сколько разрядов должна переместиться  десятичная точка мантиссы для получения  исходного числа.

     Такое представление получило название представления с плавающей точкой. 

     3.3 Кодирование текстовой информации

     Нажатие любой алфавитно-цифровой клавиши  на клавиатуре приводит к тому, что  в компьютер посылается сигнал в  виде двоичного числа, представляющего  собой одно из значений кодовой таблицы. Кодовая таблица — это внутреннее представление символов в компьютере. Долгое время во всем мире в качестве стандарта была принята таблица ASCII (American Standard Code for Informational Interchange — Американский стандартный код информационного обмена).