Το ιστορικό των τεχνικών πληροφοριών κωδικοποίησης είναι σύντομο. Το ιστορικό τεχνικών μεθόδων κωδικοποίησης πληροφοριών

Με την έλευση των τεχνικών μέσων αποθήκευσης και μετάδοσης πληροφοριών, προέκυψαν νέες ιδέες και τεχνικές κωδικοποίησης. Το πρώτο τεχνικό μέσο μετάδοσης πληροφοριών σε απόσταση ήταν το τηλεγράφημα, το οποίο εφευρέθηκε το 1837 από τον Αμερικανό Samuel Morse. Ένα τηλεγραφικό μήνυμα είναι μια ακολουθία ηλεκτρικών σημάτων που μεταδίδονται από μία τηλεγραφική συσκευή με καλώδιο σε μια άλλη συσκευή τηλεγραφίας. Αυτές οι τεχνικές συνθήκες οδήγησαν τον S. Morse στην ιδέα να χρησιμοποιηθούν μόνο δύο τύποι σημάτων - μικρής και μεγάλης διάρκειας - για την κωδικοποίηση ενός μηνύματος που μεταδίδεται μέσω τηλεγραφικών γραμμών.

Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης καλείται κώδικας Morse. Σε αυτό, κάθε γράμμα του αλφαβήτου κωδικοποιείται από μια ακολουθία βραχέων σημάτων (κουκκίδων) και μακριών σημάτων (παύλες). Τα γράμματα χωρίζονται μεταξύ τους με παύσεις - την έλλειψη σημάτων.

Το πιο διάσημο μήνυμα τηλεγράφου είναι το σήμα κινδύνου "SOS" ( S aveΟ urS ouls  - σώστε τις ψυχές μας). Εδώ είναι αυτό που μοιάζει με τον κώδικα Morse που εφαρμόζεται στο αγγλικό αλφάβητο:

–––

Τρία σημεία (γράμμα S), τρεις παύλες (γράμμα Ο), τρία σημεία (γράμμα S). Δύο παύσεις χωρίζουν τα γράμματα το ένα από το άλλο.

Χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό του κώδικα morse είναι κώδικα μεταβλητού μήκους διαφορετικών γραμμάτωνγι 'αυτό καλείται ο κώδικας morse μη ομοιόμορφο κώδικα. Τα γράμματα που εμφανίζονται συχνότερα στο κείμενο έχουν μικρότερο κωδικό από τα σπάνια γράμματα. Για παράδειγμα, ο κωδικός του γράμματος "E" είναι ένα σημείο και ο κώδικας ενός συμπαγούς χαρακτήρα αποτελείται από έξι χαρακτήρες. Αυτό γίνεται για να μειωθεί το μήκος ολόκληρου του μηνύματος. Αλλά λόγω του μεταβλητού μήκους του κώδικα γράμματος, υπάρχει το πρόβλημα του διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους στο κείμενο. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια παύση (pass) για το διαχωρισμό. Συνεπώς, το τριψήφιο αλφάβητο Morse είναι τριπλό, από τότε χρησιμοποιεί τρεις χαρακτήρες: τελεία, παύλα, παράλειψη.

Ομοιόμορφος κώδικας τηλεγραφίας Κατασκευάστηκε από τον Γάλλο Jean-Maurice Bodo στα τέλη του 19ου αιώνα. Χρησιμοποίησε μόνο δύο διαφορετικούς τύπους σημάτων. Δεν έχει σημασία πώς τους αποκαλείτε: κουκκίδα και παύλα, συν και μείον, μηδέν και ένα. Αυτά είναι δύο διαφορετικά ηλεκτρικά σήματα. Το μήκος του κώδικα όλων των χαρακτήρων είναι το ίδιο.  και ισούται με πέντε. Στην περίπτωση αυτή, δεν υπάρχει πρόβλημα διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους: κάθε ένα από τα πέντε σήματα είναι ένα σημάδι του κειμένου. Επομένως, δεν απαιτείται διέλευση.

Jean-Maurice Emile Bodo (1845-1903), Γαλλία

Ο κώδικας Bodo είναι ο πρώτος στην ιστορία της τεχνικής των δυαδικών πληροφοριών κωδικοποίησης. Χάρη σε αυτή την ιδέα, ήταν δυνατό να δημιουργηθεί ένα τηλεγράφημα άμεσης εκτύπωσης, με την εμφάνιση μιας γραφομηχανής. Πατώντας ένα πλήκτρο με ένα συγκεκριμένο γράμμα δημιουργείται ένα αντίστοιχο σήμα πέντε παλμών, το οποίο μεταδίδεται μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας. Η συσκευή λήψης υπό την επίδραση αυτού του σήματος εκτυπώνει το ίδιο γράμμα σε μια ταινία χαρτιού.

Στους σύγχρονους υπολογιστές χρησιμοποιείται ομοιόμορφος δυαδικός κώδικας για την κωδικοποίηση κειμένων.

Το θέμα της κωδικοποίησης πληροφοριών μπορεί να παρουσιαστεί στο πρόγραμμα σπουδών σε όλα τα στάδια της μελέτης της επιστήμης των υπολογιστών στο σχολείο.

Στο προπαιδευτικό μάθημα, οι μαθητές προσφέρονται πιο συχνά καθήκοντα που δεν σχετίζονται με την κωδικοποίηση δεδομένων των υπολογιστών και είναι, κατά μία έννοια, μορφή παιχνιδιού. Για παράδειγμα, με βάση τον πίνακα κωδικών κώδικα Morse, μπορείτε να προσφέρετε τόσο εργασίες κωδικοποίησης (κωδικοποίηση ρωσικού κειμένου με χρήση κώδικα Morse) όσο και αποκωδικοποίηση (αποκωδικοποίηση κειμένου που κωδικοποιείται με κώδικα Morse).

Η εκτέλεση τέτοιων εργασιών μπορεί να ερμηνευθεί ως έργο του κρυπτογράφου, προσφέροντας διάφορα απλά κλειδιά κρυπτογράφησης. Για παράδειγμα, αλφαριθμητικό, αντικαθιστώντας κάθε γράμμα του σειριακού αριθμού του στο αλφάβητο. Επιπλέον, προκειμένου να κωδικοποιηθεί πλήρως το κείμενο, θα πρέπει να εισαχθούν στο αλφάβητο, σημεία στίξης και άλλα σύμβολα. Ζητήστε από τους σπουδαστές να σκεφτούν έναν τρόπο να διακρίνουν μεταξύ πεζών και πεζών γραμμάτων.

Κατά την εκτέλεση τέτοιων εργασιών, οι σπουδαστές πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι είναι απαραίτητος ένας διαχωριστικός χαρακτήρας - ένας χώρος, δεδομένου ότι ο κώδικας είναι άνιση: μερικά γράμματα κρυπτογραφούνται με ένα ψηφίο, μερικά - με δύο.

Ζητήστε από τους μαθητές να σκέφτονται πώς να κάνουν χωρίς να χωρίζουν τα γράμματα στον κώδικα. Αυτές οι σκέψεις θα πρέπει να οδηγήσουν στην ιδέα ενός ενιαίου κώδικα στον οποίο κάθε χαρακτήρας κωδικοποιείται με δύο δεκαδικά ψηφία: A - 01, B - 02 κ.λπ.

Μια σειρά από εργασίες για κωδικοποίηση και κρυπτογράφηση πληροφοριών διατίθενται σε πολλά σχολικά εγχειρίδια.

Στο βασικό μάθημα πληροφορικής για το βασικό σχολείο, το θέμα της κωδικοποίησης συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με το θέμα της αντιπροσώπευσης στον υπολογιστή διαφόρων τύπων δεδομένων: αριθμοί, κείμενα, εικόνες, ήχος.

Στο γυμνάσιο, όσον αφορά το περιεχόμενο της γενικής εκπαίδευσης ή επιλεγόμενο μάθημα μπορεί να επηρεάζονται περισσότερο από θέματα που σχετίζονται με την κωδικοποίηση θεωρία που αναπτύχθηκε K.Shennonom μέσα θεωρία πληροφοριών. Εδώ υπάρχουν πολλά ενδιαφέροντα προβλήματα, η κατανόηση των οποίων απαιτεί αυξημένο επίπεδο μαθηματικής και προγραμματιστικής κατάρτισης των μαθητών. Πρόκειται για προβλήματα οικονομικής κωδικοποίησης, γενικού αλγόριθμου κωδικοποίησης, κωδικοποίησης διόρθωσης σφαλμάτων. Αναλυτικά, πολλές από αυτές τις ερωτήσεις αποκαλύπτονται στο βιβλίο "Μαθηματικά Θεμέλια της Πληροφορικής".

Σύστημα αριθμών - αυτός είναι ένας τρόπος που αντιπροσωπεύει τους αριθμούς και τους αντίστοιχους κανόνες για τον χειρισμό αριθμών.. Τα διάφορα συστήματα αριθμών που υπήρχαν πριν και τα οποία χρησιμοποιούνται στην εποχή μας μπορούν να χωριστούν σε μη υποθετική  και θέση. Χαρακτήρες που χρησιμοποιούνται κατά την εγγραφή αριθμώνκαλούνται   σε αριθμούς.

Στο   συστήματα μη υποθετικού αριθμού η τιμή του ψηφίου είναι ανεξάρτητη από τη θέση του αριθμού.

Ένα παράδειγμα ενός συστήματος μη υποθετικού αριθμού είναι το ρωμαϊκό σύστημα (λατινικοί αριθμοί). Στο ρωμαϊκό σύστημα, τα λατινικά γράμματα χρησιμοποιούνται ως αριθμοί.

Παράδειγμα 1  Ο αριθμός CCXXXII αποτελείται από διακόσιες, τρεις δωδεκάδες και δύο μονάδες και ισούται με διακόσια τριάντα δύο.

Στους αριθμούς της Ρώμης, οι αριθμοί γράφονται από αριστερά προς τα δεξιά σε φθίνουσα σειρά. Στην περίπτωση αυτή, οι αξίες τους προστίθενται. Εάν ένας μικρότερος αριθμός είναι γραμμένος στα αριστερά και ένα μεγαλύτερο ψηφίο στα δεξιά, οι τιμές τους αφαιρούνται.

Παράδειγμα 2

VI = 5 + 1 = 6. IV = 5 - 1 = 4.

Παράδειγμα 3

MCMXCVIII = 1000 + (-100 + 1000) +

+ (–10 + 100) + 5 + 1 + 1 + 1 = 1998.

Στο   συστήματα θέσης αριθμών η τιμή που υποδεικνύεται από το ψηφίο στον αριθμό εγγραφής εξαρτάται από τη θέση του. Ο αριθμός των ψηφίων που χρησιμοποιούνται ονομάζεται βάση του συστήματος θέσης αριθμών.

Το σύστημα αριθμών που χρησιμοποιείται στα σύγχρονα μαθηματικά είναι θέση δεκαδικό σύστημα. Η βάση του είναι δέκα, επειδή Καταγράψτε τους αριθμούς χρησιμοποιώντας δέκα ψηφία:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

Η γεωγραφική φύση αυτού του συστήματος είναι εύκολο να κατανοηθεί από το παράδειγμα οποιουδήποτε πολυψήφιου αριθμού. Για παράδειγμα, στον αριθμό 333, οι τρεις πρώτοι σημαίνουν τριακόσια, ο δεύτερος τρεις, ο τρίτος τρεις.

Για την εγγραφή αριθμών σε ένα σύστημα θέσης με βάση n  πρέπει να έχουν   το αλφάβητο  του n  αριθμούς Συνήθως για αυτό στο n < 10 используют n  οι πρώτοι αραβικοί αριθμοί και n  \u003e 10 έως 10 αραβικοί αριθμοί προσθέτουν γράμματα. Ακολουθούν παραδείγματα αλφαβήτων διαφόρων συστημάτων:

Αν θέλετε να καθορίσετε τη βάση του συστήματος στο οποίο ανήκει ο αριθμός, τότε αυτό αποδίδεται από έναν δείκτη σε αυτόν τον αριθμό. Για παράδειγμα:

101101 2, 3671 8, 3Β8Ρ 16.

Στο σύστημα αριθμών με βάση q (q-το αριθμητικό σύστημα) μονάδες ψηφίων είναι διαδοχικοί βαθμοί αριθμού q. q  μονάδες οποιασδήποτε κατηγορίας αποτελούν τη μονάδα της επόμενης κατηγορίας. Για να γράψετε τον αριθμό στο qΑπαιτείται σύστημα για τον αριθμό των ζώων q  διαφορετικοί χαρακτήρες (ψηφία) που αντιπροσωπεύουν τους αριθμούς 0, 1, ..., q  - 1. Αριθμός εγγραφής q  σε q-Η σημείωση είναι 10.

Διευρυμένη εγγραφή αριθμών

Αφήστε Aq  - αριθμός στο σύστημα με βάση q, ai -  τα ψηφία αυτού του αριθμού που υπάρχουν στους αριθμούς εγγραφών Α, n  + 1 - ο αριθμός των ψηφίων του ακέραιου μέρους ενός αριθμού m  - τον αριθμό των ψηφίων του κλασματικού τμήματος του αριθμού:

Μετατροπή δεκαδικών αριθμών σε άλλα συστήματα αριθμών

Αλληλεπίδρασης μετάφρασης

κανόνας: για αυτό για να μετατρέψετε έναν ακέραιο δεκαδικό αριθμό σε ένα σύστημα αριθμών με διαφορετική βάση, που χρειάζεστε:

1) να εκφράσει τη βάση του νέου συστήματος αριθμών στο σύστημα δεκαδικού αριθμού και να παράγει όλες τις επόμενες ενέργειες σύμφωνα με τους κανόνες της δεκαδικής αριθμητικής.

2) να διεξάγουμε με συνέπεια τη διαίρεση του δεδομένου αριθμού και των μερικών ποσοστών που προκύπτουν με βάση το νέο σύστημα αριθμών μέχρι να έχουμε ένα ατελές πηλίκο, έναν μικρότερο διαιρέτη.

3) να φέρει τα προκύπτοντα υπολείμματα, τα οποία είναι ψηφία του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, σε ευθυγράμμιση με το αλφάβητο του νέου συστήματος αριθμών.

4) κάνετε έναν αριθμό στο νέο σύστημα αριθμών, την καταγραφή του, ξεκινώντας με το τελευταίο πηλίκο.

Παράδειγμα 1  Μετατρέψτε τον αριθμό 37 10 σε δυαδικό.

Για να δηλώσετε τους αριθμούς στους αριθμούς εγγραφών χρησιμοποιήστε σύμβολα: α 5 α 4 α 3 α 2 α 1 α 0

Από εδώ: 37 10   = l00l0l 2

Παράδειγμα 2  Μετατρέψτε τον δεκαδικό αριθμό 315 σε οκταδικό και δεκαεξαδικό:

Ακολουθεί: 315 10 = 473 8 = 13B 16. Θυμηθείτε ότι 11 10 = Β 16.

Τώρα διατυπώνουμε τον κανόνα: για να μετατρέψετε ένα δεκαδικό κλάσμα σε ένα σύστημα αριθμών με μια άλλη βάση, που χρειάζεστε:

1) να πολλαπλασιάζεται σταθερά ο δεδομένος αριθμός και τα προκύπτοντα κλασματικά τμήματα των έργων με βάση το νέο σύστημα έως ότου το κλασματικό μέρος του προϊόντος γίνει μηδενικό ή επιτυγχάνεται η απαιτούμενη ακρίβεια της αριθμητικής αναπαράστασης στο νέο σύστημα αριθμών ·

2) να φέρει το ληφθέν ακέραιο τμήμα των έργων, τα οποία είναι ψηφία του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, σε συμφωνία με το αλφάβητο του νέου συστήματος αριθμών.

3) να κάνει το κλασματικό μέρος του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, ξεκινώντας με το ακέραιο τμήμα του πρώτου προϊόντος.

Παράδειγμα 3  Μετατρέψτε ένα δεκαδικό κλάσμα 0.1875 σε δυαδικά, οκταδικά και δεκαεξαδικά συστήματα.

Εδώ στην αριστερή στήλη είναι το ακέραιο μέρος των αριθμών, και στη δεξιά - το κλασματικό.

Από εδώ: 0.1875 10 = 0.0011 2 = 0.14 8 = 0.3 16

Μετάφραση μικτών αριθμώνπου περιέχει το ακέραιο και τα κλασματικά μέρη, διεξάγεται σε δύο στάδια. Τα ακέραια και κλασματικά τμήματα του αρχικού αριθμού μεταφράζονται ξεχωριστά από τους αντίστοιχους αλγόριθμους. Στην τελική εγγραφή του αριθμού στο νέο σύστημα αριθμών, το ακέραιο τμήμα διαχωρίζεται από το κλασματικό κόμμα (σημείο).

Με την έλευση των τεχνικών μέσων αποθήκευσης και μετάδοσης πληροφοριών, προέκυψαν νέες ιδέες και τεχνικές κωδικοποίησης. Το πρώτο τεχνικό μέσο μετάδοσης πληροφοριών σε απόσταση ήταν το τηλεγράφημα, το οποίο εφευρέθηκε το 1837 από τον Αμερικανό Samuel Morse. Ένα τηλεγραφικό μήνυμα είναι μια ακολουθία ηλεκτρικών σημάτων που μεταδίδονται από μία τηλεγραφική συσκευή με καλώδιο σε μια άλλη συσκευή τηλεγραφίας. Αυτές οι τεχνικές συνθήκες οδήγησαν τον S. Morse στην ιδέα να χρησιμοποιηθούν μόνο δύο τύποι σημάτων - μικρής και μεγάλης διάρκειας - για την κωδικοποίηση ενός μηνύματος που μεταδίδεται μέσω τηλεγραφικών γραμμών.

Samuel Finley Breeze Morse (1791-1872), ΗΠΑ

Αυτή η μέθοδος κωδικοποίησης καλείται κώδικας Morse. Σε αυτό, κάθε γράμμα του αλφαβήτου κωδικοποιείται από μια ακολουθία βραχέων σημάτων (κουκκίδων) και μακριών σημάτων (παύλες). Τα γράμματα χωρίζονται μεταξύ τους με παύσεις - την έλλειψη σημάτων.

Το πιο διάσημο μήνυμα τηλεγράφου είναι το σήμα κινδύνου "SOS" ( S ave Οur Souls  - σώστε τις ψυχές μας). Εδώ είναι αυτό που μοιάζει με τον κώδικα Morse που εφαρμόζεται στο αγγλικό αλφάβητο:

–––

Τρία σημεία (γράμμα S), τρεις παύλες (γράμμα Ο), τρία σημεία (γράμμα S). Δύο παύσεις χωρίζουν τα γράμματα το ένα από το άλλο.

Το σχήμα δείχνει τον κώδικα Morse όπως εφαρμόζεται στο ρωσικό αλφάβητο. Δεν υπήρχαν ειδικά σημεία στίξης. Έγραψαν με τις λέξεις: "σημείο" - σημείο, "στάση" - κόμμα, κλπ.

Χαρακτηριστικό χαρακτηριστικό του κώδικα morse είναι κώδικα μεταβλητού μήκους διαφορετικών γραμμάτωνγι 'αυτό καλείται ο κώδικας morse μη ομοιόμορφο κώδικα. Τα γράμματα που εμφανίζονται συχνότερα στο κείμενο έχουν μικρότερο κωδικό από τα σπάνια γράμματα. Για παράδειγμα, ο κωδικός του γράμματος "E" είναι ένα σημείο και ο κώδικας ενός συμπαγούς χαρακτήρα αποτελείται από έξι χαρακτήρες. Αυτό γίνεται για να μειωθεί το μήκος ολόκληρου του μηνύματος. Αλλά λόγω του μεταβλητού μήκους του κώδικα γράμματος, υπάρχει το πρόβλημα του διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους στο κείμενο. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια παύση (pass) για το διαχωρισμό. Συνεπώς, το τριψήφιο αλφάβητο Morse είναι τριπλό, από τότε χρησιμοποιεί τρεις χαρακτήρες: τελεία, παύλα, παράλειψη.

Ομοιόμορφος κώδικας τηλεγραφίας Κατασκευάστηκε από τον Γάλλο Jean-Maurice Bodo στα τέλη του 19ου αιώνα. Χρησιμοποίησε μόνο δύο διαφορετικούς τύπους σημάτων. Δεν έχει σημασία πώς τους αποκαλείτε: κουκκίδα και παύλα, συν και μείον, μηδέν και ένα. Αυτά είναι δύο διαφορετικά ηλεκτρικά σήματα. Το μήκος του κώδικα όλων των χαρακτήρων είναι το ίδιο.και ισούται με πέντε. Στην περίπτωση αυτή, δεν υπάρχει πρόβλημα διαχωρισμού των γραμμάτων μεταξύ τους: κάθε ένα από τα πέντε σήματα είναι ένα σημάδι του κειμένου. Επομένως, δεν απαιτείται διέλευση.

Jean-Maurice Emile Bodo (1845-1903), Γαλλία

Ο κώδικας Bodo είναι ο πρώτος στην ιστορία της τεχνικής των δυαδικών πληροφοριών κωδικοποίησης. Χάρη σε αυτή την ιδέα, ήταν δυνατό να δημιουργηθεί ένα τηλεγράφημα άμεσης εκτύπωσης, με την εμφάνιση μιας γραφομηχανής. Πατώντας ένα πλήκτρο με ένα συγκεκριμένο γράμμα δημιουργείται ένα αντίστοιχο σήμα πέντε παλμών, το οποίο μεταδίδεται μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας. Η συσκευή λήψης υπό την επίδραση αυτού του σήματος εκτυπώνει το ίδιο γράμμα σε μια ταινία χαρτιού.

Στους σύγχρονους υπολογιστές, ένας ομοιόμορφος δυαδικός κώδικας χρησιμοποιείται επίσης για την κωδικοποίηση κειμένων (βλ. Συστήματα κωδικοποίησης κειμένου 2).

Το θέμα της κωδικοποίησης πληροφοριών μπορεί να παρουσιαστεί στο πρόγραμμα σπουδών σε όλα τα στάδια της μελέτης της επιστήμης των υπολογιστών στο σχολείο.

Στο προπαιδευτικό μάθημα, οι μαθητές προσφέρονται πιο συχνά καθήκοντα που δεν σχετίζονται με την κωδικοποίηση δεδομένων των υπολογιστών και είναι, κατά μία έννοια, μορφή παιχνιδιού. Για παράδειγμα, με βάση τον πίνακα κωδικών κώδικα Morse, μπορείτε να προσφέρετε τόσο εργασίες κωδικοποίησης (κωδικοποίηση ρωσικού κειμένου με χρήση κώδικα Morse) όσο και αποκωδικοποίηση (αποκωδικοποίηση κειμένου που κωδικοποιείται με κώδικα Morse).

Η εκτέλεση τέτοιων εργασιών μπορεί να ερμηνευθεί ως έργο του κρυπτογράφου, προσφέροντας διάφορα απλά κλειδιά κρυπτογράφησης. Για παράδειγμα, αλφαριθμητικό, αντικαθιστώντας κάθε γράμμα του σειριακού αριθμού του στο αλφάβητο. Επιπλέον, προκειμένου να κωδικοποιηθεί πλήρως το κείμενο, θα πρέπει να εισαχθούν στο αλφάβητο, σημεία στίξης και άλλα σύμβολα. Ζητήστε από τους σπουδαστές να σκεφτούν έναν τρόπο να διακρίνουν μεταξύ πεζών και πεζών γραμμάτων.

Κατά την εκτέλεση τέτοιων εργασιών, οι σπουδαστές πρέπει να δώσουν προσοχή στο γεγονός ότι είναι απαραίτητος ένας διαχωριστικός χαρακτήρας - ένας χώρος, δεδομένου ότι ο κώδικας είναι άνιση: μερικά γράμματα κρυπτογραφούνται με ένα ψηφίο, μερικά - με δύο.

Ζητήστε από τους μαθητές να σκέφτονται πώς να κάνουν χωρίς να χωρίζουν τα γράμματα στον κώδικα. Αυτές οι σκέψεις θα πρέπει να οδηγήσουν στην ιδέα ενός ενιαίου κώδικα στον οποίο κάθε χαρακτήρας κωδικοποιείται με δύο δεκαδικά ψηφία: A - 01, B - 02 κ.λπ.

Μια σειρά από εργασίες για κωδικοποίηση και κρυπτογράφηση πληροφοριών διατίθενται σε πολλά σχολικά εγχειρίδια.

Στο βασικό μάθημα πληροφορικής για το βασικό σχολείο, το θέμα της κωδικοποίησης συνδέεται περισσότερο με το θέμα της αντιπροσώπευσης στον υπολογιστή διαφόρων τύπων δεδομένων: αριθμοί, κείμενα, εικόνες, ήχος (βλ. Τεχνολογία πληροφοριών” 2).

Στις ανώτερες βαθμίδες, το περιεχόμενο μιας γενικής εκπαίδευσης ή επιλογής μπορεί να αντιμετωπιστεί πληρέστερα θέματα σχετικά με τη θεωρία της κωδικοποίησης, που αναπτύχθηκε από τον C. Shannon στο πλαίσιο της θεωρίας των πληροφοριών. Εδώ υπάρχουν πολλά ενδιαφέροντα προβλήματα, η κατανόηση των οποίων απαιτεί αυξημένο επίπεδο μαθηματικής και προγραμματιστικής κατάρτισης των μαθητών. Πρόκειται για προβλήματα οικονομικής κωδικοποίησης, γενικού αλγόριθμου κωδικοποίησης, κωδικοποίησης διόρθωσης σφαλμάτων. Αναλυτικά, πολλές από αυτές τις ερωτήσεις αποκαλύπτονται στο βιβλίο "Μαθηματικά Θεμέλια της Πληροφορικής".

Επεξεργασία πληροφοριών

Επεξεργασία πληροφοριών -τη διαδικασία της συστηματικής αλλαγής του περιεχομένου ή της παρουσίασης των πληροφοριών.

Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες από κάποιο αντικείμενο ή αντικείμενο (για παράδειγμα, ένα άτομο ή μια αυτόματη συσκευή). Θα τον καλέσει εκτελεστής επεξεργασίας πληροφοριών.

Η επεξεργασία του ερμηνευτή, αλληλεπιδρώντας με το εξωτερικό περιβάλλον, παίρνει από αυτό πληροφορίες εισόδουπου βρίσκεται υπό επεξεργασία. Το αποτέλεσμα της επεξεργασίας είναι πληροφορίες εξόδουμεταδίδονται στο εξωτερικό περιβάλλον. Έτσι, το εξωτερικό περιβάλλον λειτουργεί ως πηγή πληροφοριών εισόδου και ως καταναλωτής πληροφοριών εξόδου.

Η επεξεργασία πληροφοριών πραγματοποιείται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες που είναι γνωστοί στον καλλιτέχνη. Οι κανόνες επεξεργασίας, οι οποίοι είναι περιγραφές της ακολουθίας των μεμονωμένων βημάτων επεξεργασίας, ονομάζονται αλγόριθμοι επεξεργασίας πληροφοριών.

Ο πράκτορας επεξεργασίας πρέπει να έχει ένα μπλοκ επεξεργασίας, το οποίο θα ονομάσουμε έναν επεξεργαστή, και ένα μπλοκ μνήμης, στο οποίο αποθηκεύονται και οι επεξεργασμένες πληροφορίες και οι κανόνες επεξεργασίας (αλγόριθμος). Όλα τα παραπάνω παρουσιάζονται σχηματικά στο σχήμα.

Σχέδιο επεξεργασίας πληροφοριών

Ένα παράδειγμα.Ένας φοιτητής, που επιλύει ένα πρόβλημα σε ένα μάθημα, εκτελεί επεξεργασία πληροφοριών. Το εξωτερικό περιβάλλον γι 'αυτόν είναι η κατάσταση του μαθήματος. Εισαγωγή πληροφοριών - η κατάσταση του προβλήματος, η οποία αναφέρεται από τον εκπαιδευτικό που οδηγεί το μάθημα. Ο σπουδαστής θυμάται την κατάσταση του προβλήματος. Για να διευκολύνει την απομνημόνευση, μπορεί να χρησιμοποιήσει σημειώσεις σε ένα φορητό υπολογιστή - εξωτερική μνήμη. Από την εξήγηση του δασκάλου, έμαθε (θυμήθηκε) τον τρόπο επίλυσης του προβλήματος. Ένας επεξεργαστής είναι μια συσκευή σκέψης φοιτητή, με την οποία για να λύσει ένα πρόβλημα, λαμβάνει μια απάντηση - εξόδου πληροφορίες.

Το σχήμα που παρουσιάζεται στο σχήμα είναι ένα γενικό πρόγραμμα επεξεργασίας πληροφοριών, ανεξάρτητα από το ποιος (ή ποιος) είναι ο εκτελεστής της επεξεργασίας: ένας ζωντανός οργανισμός ή ένα τεχνικό σύστημα. Αυτό είναι το πρόγραμμα που εφαρμόζεται με τεχνικά μέσα στον υπολογιστή. Ως εκ τούτου, μπορούμε να πούμε ότι ο υπολογιστής είναι ένα τεχνικό μοντέλο ενός "ζωντανού" συστήματος επεξεργασίας πληροφοριών. Περιλαμβάνει όλα τα κύρια στοιχεία του συστήματος επεξεργασίας: επεξεργαστή, μνήμη, συσκευές εισόδου, συσκευές εξόδου (βλέπε " Συσκευή υπολογιστή " 2).

Πληροφορίες εισόδου που παρουσιάζονται σε συμβολική μορφή  (σημάδια, γράμματα, αριθμούς, σήματα) δεδομένα εισόδου. Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας από τον καλλιτέχνη, δεδομένα εξόδου. Τα δεδομένα εισόδου και εξόδου μπορούν να είναι ένα σύνολο τιμών - μεμονωμένα στοιχεία δεδομένων. Εάν η επεξεργασία γίνεται σε μαθηματικούς υπολογισμούς, τότε τα δεδομένα εισόδου και εξόδου είναι σύνολα αριθμών. Το παρακάτω σχήμα Χ: {x1, x2, …, xn) δηλώνει ένα σύνολο δεδομένων εισόδου και Y: {y1, y2, …, ym) - σύνολο δεδομένων εξόδου:

Κύκλωμα επεξεργασίας δεδομένων

Η επεξεργασία είναι η μετατροπή της συσκευής Χ  στο σετ Y:

P(Χ) Y

Εδώ R  υποδεικνύει τους κανόνες επεξεργασίας που χρησιμοποιεί ο καλλιτέχνης. Αν το άτομο που επεξεργάζεται τις πληροφορίες είναι πρόσωπο, τότε οι κανόνες επεξεργασίας για τους οποίους ενεργεί δεν είναι πάντοτε τυπικοί και σαφείς. Ένα άτομο ενεργεί συχνά δημιουργικά, όχι τυπικά. Ακόμα και τα ίδια μαθηματικά προβλήματα που μπορεί να επιλύσει με διαφορετικούς τρόπους. Το έργο ενός δημοσιογράφου, επιστήμονα, μεταφραστή και άλλων ειδικών είναι ένα δημιουργικό έργο με πληροφορίες ότι δεν ακολουθούν τους επίσημους κανόνες.

Για να καθορίσουμε τυποποιημένους κανόνες που καθορίζουν την ακολουθία των βημάτων επεξεργασίας πληροφοριών, η επιστήμη των υπολογιστών χρησιμοποιεί την έννοια ενός αλγορίθμου (βλέπε " Αλγόριθμος "  2). Η έννοια ενός αλγορίθμου στα μαθηματικά συνδέεται με μια πολύ γνωστή μέθοδο για τον υπολογισμό του μεγαλύτερου κοινού διαιρέτη (GCD) δύο φυσικών αριθμών, ο οποίος ονομάζεται ευκλείδειος αλγόριθμος. Σε λεκτική μορφή, μπορεί να περιγραφεί ως:

1. Εάν δύο αριθμοί είναι ίσοι μεταξύ τους, τότε το συνολικό τους νόημα πρέπει να ληφθεί για το GCD, διαφορετικά μεταβείτε στο βήμα 2.

2. Εάν οι αριθμοί είναι διαφορετικοί, τότε το μεγαλύτερο από αυτούς αντικαθίσταται από τη διαφορά του μεγαλύτερου και μικρότερου αριθμού. Επιστροφή στο βήμα 1.

Εδώ τα δεδομένα εισόδου είναι δύο φυσικοί αριθμοί - x1 και x2. Αποτέλεσμα Y  - ο μεγαλύτερος κοινός διαιρέτης τους. Κανόνας ( R) υπάρχει ένας Ευκλείδειος αλγόριθμος:

Ευκλείδειος αλγόριθμος ( x1, x2) Y

Ένας τέτοιος αλγόριθμος είναι εύκολο να προγραμματιστεί για έναν σύγχρονο υπολογιστή. Ο υπολογιστής είναι καθολικός εκτελεστής επεξεργασίας δεδομένων. Ένας επίσημος αλγόριθμος επεξεργασίας παρουσιάζεται ως ένα πρόγραμμα που βρίσκεται στη μνήμη του υπολογιστή. Για τους κανόνες επεξεργασίας υπολογιστών ( R) είναι ένα πρόγραμμα.

Εξηγώντας το θέμα "Επεξεργασία πληροφοριών", είναι απαραίτητο να δώσουμε παραδείγματα επεξεργασίας, τα οποία αφορούν τόσο την παραλαβή νέων πληροφοριών όσο και την αλλαγή της μορφής παρουσίασης των πληροφοριών.

Ο πρώτος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την απόκτηση νέων πληροφοριών, νέο περιεχόμενο της γνώσης. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας περιλαμβάνει την επίλυση μαθηματικών προβλημάτων. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας πληροφοριών περιλαμβάνει την επίλυση διαφόρων προβλημάτων εφαρμόζοντας λογική λογική. Για παράδειγμα, ένας ερευνητής βρίσκει έναν εγκληματία σύμφωνα με κάποια στοιχεία. ένα άτομο, αναλύοντας τις περιστάσεις, αποφασίζει για τις περαιτέρω ενέργειές του. ο επιστήμονας ξεδιπλώνει το μυστήριο των αρχαίων χειρογράφων κ.λπ.

Δεύτερος τύπος επεξεργασίας: επεξεργασία που σχετίζεται με την αλλαγή της φόρμας, χωρίς όμως να αλλάζει το περιεχόμενο. Αυτός ο τύπος επεξεργασίας πληροφοριών περιλαμβάνει, για παράδειγμα, τη μετάφραση κειμένου από μια γλώσσα σε άλλη: η μορφή αλλάζει, αλλά το περιεχόμενο πρέπει να διατηρηθεί. Ένας σημαντικός τύπος επεξεργασίας για την πληροφορική είναι η κωδικοποίηση. Κωδικοποίηση  - είναι   μετατροπή των πληροφοριών σε συμβολική μορφή κατάλληλη για την αποθήκευση, τη μετάδοση, την επεξεργασία τους  (βλέπε " Κωδικοποίηση” 2).

Δομή  τα δεδομένα μπορούν επίσης να αποδοθούν στον δεύτερο τύπο επεξεργασίας. Η διάρθρωση συνδέεται με την εισαγωγή μιας συγκεκριμένης παραγγελίας, μιας συγκεκριμένης οργάνωσης στην αποθήκη πληροφοριών. Η διάταξη των δεδομένων με αλφαβητική σειρά, ομαδοποίηση σύμφωνα με ορισμένα κριτήρια ταξινόμησης, χρησιμοποιώντας μια παράσταση πίνακα ή γραφήματος είναι όλα παραδείγματα δομής.

Ένας ειδικός τύπος επεξεργασίας πληροφοριών είναι αναζήτηση.   Η εργασία αναζήτησης συνήθως διατυπώνεται ως εξής: υπάρχει κάποια αποθήκη πληροφοριών - συστοιχία πληροφοριών  (τηλεφωνικός κατάλογος, λεξικό, χρονοδιάγραμμα αμαξοστοιχίας κλπ.), πρέπει να βρει σε αυτό τις απαραίτητες πληροφορίες που να ικανοποιούν ορισμένες όρους αναζήτησης(τηλέφωνο του οργανισμού, μετάφραση της λέξης στα αγγλικά, ώρα αναχώρησης της αμαξοστοιχίας). Ο αλγόριθμος αναζήτησης εξαρτάται από τον τρόπο οργάνωσης των πληροφοριών. Εάν οι πληροφορίες είναι δομημένες, η αναζήτηση είναι ταχύτερη, μπορεί να βελτιστοποιηθεί (βλ. Στοιχεία αναζήτησης " 2).

Στο μάθημα της προπαδευτικής πληροφορικής, τα προβλήματα του "μαύρου κουτιού" είναι δημοφιλή. Ο παράγοντας επεξεργασίας θεωρείται ως "μαύρο κουτί", δηλ. το σύστημα, την εσωτερική οργάνωση και τον μηχανισμό που δεν γνωρίζουμε. Ο στόχος είναι να μαντέψει κανείς τον κανόνα επεξεργασίας δεδομένων (P) που εφαρμόζει ο εκτελεστής.

Παράδειγμα 1

Ο παράγοντας επεξεργασίας υπολογίζει τη μέση τιμή των τιμών εισόδου: Y = (Χ1 +Χ2)/2

Παράδειγμα 2

Στην είσοδο - η λέξη στα ρωσικά, στην έξοδο - ο αριθμός των φωνηέντων.

Το πιο βαθύ mastering των ζητημάτων επεξεργασίας πληροφοριών συμβαίνει όταν μελετάτε αλγορίθμους εργασίας με τις ποσότητες και τον προγραμματισμό (στο δημοτικό και το γυμνάσιο). Ο εκτελεστής της επεξεργασίας πληροφοριών στην περίπτωση αυτή είναι ο υπολογιστής και όλες οι δυνατότητες επεξεργασίας ενσωματώνονται στη γλώσσα προγραμματισμού. Προγραμματισμός  υπάρχει περιγραφή των κανόνων επεξεργασίας δεδομένων εισόδου προκειμένου να αποκτηθούν δεδομένα εξόδου.

Δύο είδη καθηκόντων πρέπει να προσφέρονται στους μαθητές:

Άμεση εργασία: να δημιουργήσετε έναν αλγόριθμο (πρόγραμμα) για την επίλυση του προβλήματος.

Αντίστροφο πρόβλημα: δεδομένου του αλγορίθμου, θέλετε να προσδιορίσετε το αποτέλεσμα της εκτέλεσης του εντοπίζοντας τον αλγόριθμο.

Κατά την επίλυση του αντίστροφου προβλήματος, ο φοιτητής τίθεται σε θέση εργολάβου επεξεργασίας, βήμα προς βήμα εκτελώντας τον αλγόριθμο. Τα αποτελέσματα εκτέλεσης σε κάθε βήμα θα πρέπει να αντικατοπτρίζονται στον πίνακα ανίχνευσης.

Μεταφορά πληροφοριών