Спосіб кодування інформації за допомогою чисел

Передача інформації на відстань

фельд'єгерсько-поштова;
акустична (наприклад, за допомогою гучномовця);
на основі того чи іншого способу електрозв'язку (провідний, радіо, оптичний, радіорелейний, супутниковий, оптико-волоконний).

Найпоширенішими нині є системи передачі останнього типу. Проте їх використання потрібно попередньо застосувати той чи інший спосіб кодування інформації. За допомогою чисел у звичному для сучасної людини десятковому численні зробити це дуже складно.

Шифрування

Двійкова система числення

На зорі комп'ютерної ери вчені були стурбовані пошуками пристрою, який дозволив би максимально просто представляти числа в ЕОМ. Питання вирішилося, коли Клод Шенон запропонував використати двійкову систему числення. Вона була відома з 17 століття, і для її реалізації потрібно пристрій з 2 стійкими станами, відповідними логічної «1» і логічного «0». Їх на той момент було відомо достатньо - від сердечника, який міг бути або намагніченим, або розмагніченим, до транзистора, здатного перебувати або у відкритому, або в закритому стані.

До достоїнств двійкової системи обчислення відноситься також простота обчислень, які можна робити над числами, представленими в двійковому записі.

Як здійснює перетворення «звичайної» інформації у вигляд, придатний для обробки та зберігання ЕОМ

Комп'ютерний двійковий код технічно реалізується відсутністю або наявністю імпульсів у мікроскопічних елементів, що запам'ятовують. Ці можуть бути:

1. Фотооптичні імпульси. Поверхня будь-якогоОптичний диск (DVD, CD або BluRay) складається зі спіралі, сформованої з дрібних відрізків. Кожен із них або світлого, або темного кольору. Коли диск обертається в дисководі, на його спіральну доріжку фокусується лазер. Його відбиток потрапляє на фотоелемент. Останній у разі є приймачем інформації. Світлі ділянки спіралі відбивають світло і передають його на фотоелемент, темні, навпаки, поглинають світло. У результаті фотоелемент надходить інформація, зашифрована в доріжці диска як темні і світлі точки.

2. Магнітні імпульси. З їх допомогою кодується інформація на жорсткому диску, всередині якого розташована пластина, що швидко обертається. Як і у випадку з оптичними дисками, вся її поверхня – спіраль, яка складається з послідовності дрібних ділянок у кількості кількох мільйонів. Кожен з них є елементом, який здатний приймати один із двох станів: «намагнічений» або «ненамагнічений». Вони формують двійковий код тієї чи іншої інформації. "З'ясування", в якому стані знаходиться конкретний елемент, здійснюється за допомогою спеціальної головки, яка переміщається поверхнею пластини.

3. Електричні імпульси. Оперативна пам'ять ЕОМ є мікросхемою, що складається з мільйонів маленьких осередків, «зібраних» з мікроскопічних конденсаторів і транзисторів. Кожна з них може містити електричний заряд або незаряджена. Комбінації осередків оперативної пам'яті, що у одному з цих двох можливих станів, формують двійковий код. У всіх інших пристроях на основі мікросхем, що запам'ятовують, наприклад, на флешках, SSD-носіях тощо, інформація зберігається точно таким же чином.

Кодування текстів

Як уже було сказано, одним із видівперетворення інформації для її передачі та зберігання є шифрування. Воно використовується для захисту від несанкціонованого доступу. Спочатку для шифрування поряд з більш примітивними застосовувалися такі способи кодування інформації:

З допомогою квадрата Полібія, що є таблицю, у якому певному порядку вписаний весь грецький алфавіт. Кожна літера повідомлення замінювалася парою чисел, що є номером стовпця і рядка.
За допомогою диска Альберті, що складається із двох концентричних кіл. На них були нанесені літери та цифри. Вони ставилися один одному у відповідність шляхом обертання дисків.

Сучасний спосіб кодування текстової інформації в комп'ютері ґрунтується на схожих принципах. Для його реалізації кожному символу алфавіту відповідає певне ціле число. Потім воно перетворюється на двійковий код. Вісім двійкових розрядів дозволяють кодувати 256 різних символів. Їх достатньо для представлення всіх літер англійської та української мов, включаючи великі, знаків арифметичних дій та пунктуації, а також деякі загальноприйняті спецсимволів.

На даний момент діє система ASCII. Для неї закріплено 2 таблиці кодування. З них базова визначає значення від 0 до 127, а розширена представлена номерами від 128 до 255.

Як здійснюється кодування монохромної картинки у комп'ютері

Будь-яке чорно-біле зображення, роздруковане на папері, під збільшувальним склом виглядає як безліч точок, які називають растром. Лінійні координати і яскравість кожної можна виразити через цілі числа. Це означає, що для растування зображення можна використовувати двійковий код. Загальноприйнятим на даний момент вважається подання монохромних ілюстраційу вигляді комбінації великої кількості точок із 256 градаціями сірого. Для числового кодування яскравості будь-який їх потрібно восьмиразрядное двійкове число.

Подання кольорових картинок

Спосіб кодування інформації за допомогою чисел для таких зображень реалізується дещо складніше. З цією метою попередньо потрібна декомпозиція картинки на 3 основних кольори (зелений, червоний і синій), тому що в результаті їх змішування у певних пропорціях можна отримати будь-який відтінок, що сприймається людським оком. Такий спосіб кодування картинки за допомогою чисел з використанням 24 двійкових розрядів називається RGB або повнокольоровим (True Color).

Якщо йдеться про поліграфії, то використовується система CMYK. Вона заснована на ідеї про те, що кожну з основних компонентів RGB можна поставити у відповідність до кольору, що доповнює її до білого. Ними є блакитний, пурпуровий та жовтий. Хоча їх достатньо, щоб знизити поліграфічні витрати, додають і четверту компоненту — чорну. Таким чином, для представлення графіки в системі CMYK потрібно 32 двійкові розряди, а сам режим прийнято називати повнокольоровим.

Подання звуків

На питання про те, чи є для цього спосіб кодування інформації за допомогою чисел, відповідь має бути позитивною. Однак на даний момент такі методи не вважаються досконалими. До них належать:

Метод FM. Він заснований на розкладанні будь-якого складного звуку на послідовність гармонійних елементарних сигналів різних частот, які можна описати кодом.
Таблично-хвильовий метод. У заздалегідь складених таблицях зберігають семпли - зразки звуків для різних музичних інструментів. Числові коди виражають тип і номер моделі інструмента, висоту тону,інтенсивність та тривалість звуку та ін.

Тепер ви знаєте, що двійкове кодування — один із найпоширеніших способів подання інформації, який відіграв величезну роль у розвитку комп'ютерної техніки.