Mikroprocesorová technológia
13.02.2019

Kódovanie údajov a informácií. Prezentácia "Metódy kódovania informácií


Štátna vzdelávacia inštitúcia
Stredné odborné vzdelávanie
Kurganský agrárny technologický vysoký škola.


abstraktné

Téma: "Moderné metódy kódovania informácií v oblasti výpočtovej techniky".

Je pripravený : Avanesyan Veronika
  Arkadievna
Skupina študentov№ 6 "A"
  kontrolované :   Tkachev Sergey
Nikolajevič

Skóre ______________

  Kurganinsk
  Akademický rok 2011-2012

obsah:

1. Úvod
2. História informácií o kódovaní
3. Metódy kódovania informácií
4. Kódovanie textových informácií
5. Kódovanie grafických informácií
6. Kódovanie informácií o zvuku
7. Záver a závery
8. Zoznam použitej literatúry

Úvod:

Kódovanie. Základné pojmy a definície

Zvážte základné pojmy spojené s kódovaním informácií. Pre prenos na komunikačný kanál sa správy konvertujú na signály. Postavy, z ktorých sú vytvorené správy, tvoria primárnu abecedu, pričom každý znak je charakterizovaný pravdepodobnosťou jej výskytu v správe. Každá správa jednoznačne zodpovedá signálu predstavujúcemu určitú sekvenciu elementárnych diskrétnych symbolov nazývaných kombinácie kódov.   kódovanie   - ide o konverziu správ na signál, tzn. konverziu správ do kombinácií kódov. kód   - Systém korešpondencie medzi prvkami správ a kombináciami kódov.   kodér   kódovacie zariadenie. dekodér -   zariadenie vykonávajúce inverznú prevádzku, t.j. kombinácia kódu konverzie v správe. Abeceda   - súbor možných kódových prvkov, t.j. základné znaky (znakové znaky)   X = (x ja },   kde   i = 1, 2, ..., m.Množstvo kódových prvkov - m   zavolal ho prízemný , Pre binárny kód x ja = {0, 1}   a m = 2.Výsledná sekvencia znakov v tejto abecede sa nazýva   kódu   (kódové slovo). Počet prvkov v kombinácii kódov - n   vyzvala podľa hodnoty   (kombinovaná dĺžka). Počet rôznych kombinácií kódov ( N = m n)   objemu   alebo kódového napájania.
ak N 0   - počet zdrojových správ, potom N? N 0 , Súbor kódových stavov musí zahŕňať súbor stavov. Úplná uniforma n   - číselný kód so základňou m   obsahuje N = m n   kódové kombinácie. Tento kód sa volá primitívne.

  Kódová klasifikácia

Kódy je možné klasifikovať podľa rôznych kritérií:
1. Základňa (počet znakov v abecede):
dvojitý   (binárne m = 2) a nie binárne   (m2).
2. Pre dĺžku kombinácií kódov (slov):
uniforma   - ak všetky kombinácie kódov majú rovnakú dĺžku;
nerovný   - ak dĺžka kombinácie kódov nie je konštantná.
3. Metóda prenosu:
dôsledný   a paralelné;
blok -   údaje sa najskôr ukladajú do vyrovnávacej pamäte a potom sa prenesú na kanál a binárne   nepretržitý .

4. Odolnosť proti šumu:
prostý   (primitívne, úplné) - prenos informácií pomocou všetkých možných kombinácií kódov (bez redundancie);
oprava   (proti rušeniu) - na prenos správ nie sú použité iba všetky kombinácie (povolených) kódov.
5. V závislosti od účelu a použitia je možné podmienene rozlišovať nasledujúce typy kódov:
Interné kódy - to je   kódy používané vo vnútri zariadení. Jedná sa o strojové kódy, ako aj o kódy založené na používaní systémov s polohovými číslami (binárne, desatinné, binárne-desatinné, osmičkové, hexadecimálne atď.). Najčastejším kódom v počítači je binárny kódktorý vám umožní jednoducho implementovať hardvérové ​​zariadenie na ukladanie, spracovanie a prenos dát v binárnom kóde. Poskytuje vysokú spoľahlivosť zariadení a jednoduché vykonávanie operácií s údajmi v binárnom kóde. Binárne dáta, kombinované v skupinách po 4, tvoria hexadecimálny kód, ktorý je v dobrej zhode s architektúrou počítača a pracuje s dátovým násobkom bajtu (8 bitov).
Kódy na výmenu údajov a ich prenos cez komunikačné kanály , Rozsiahle v počítači získal kód ASCII (Americký štandardný kód pre výmenu informácií). ASCII je 7-bitový alfanumerický kód a ďalšie znaky. Keďže počítače pracujú s bajtami, 8. číslica sa používa na synchronizáciu alebo dokonca kontrolu alebo rozšírenie kódu. Počítače IBM používajú kód rozšírenej binárnej kódovanej desiatkovej výmeny (EBCDIC).
Komunikačné kanály sú široko používané teletype kód CCITT (medzinárodný poradný výbor pre telefonovanie a telegrafiu) a jeho modifikácie (ITC atď.).
Pri kódovaní informácií na prenos cez komunikačné kanály vrátane hardvérových ciest sa na zabezpečenie maximálnej rýchlosti prenosu informácií, kvôli ich kompresii a eliminácii redundancie (napríklad Huffmanových a Shannonovských kódov) používajú kódy a kódy poskytujúce spoľahlivosť prenosu dát, kvôli zavedeniu redundancie v prenesených správach (napríklad: skupinové kódy, Hamming, cyklické a ich odrody).
Kódy pre špeciálne aplikácie - Ide o kódy určené na riešenie špeciálnych problémov prenosu a spracovania údajov. Príklady takýchto kódov sú šedé cyklické kódy, ktoré sa široko používajú v ADC uhlových a lineárnych posunov. Kódy Fibonacci sa používajú na vytváranie vysokorýchlostných a robustných ADC.
Kurz sa zameriava na kódy pre výmenu dát a ich prenos cez komunikačné kanály.
CIELE KÓDOVANIA:
1) Zlepšenie efektívnosti prenosu údajov dosiahnutím maximálnej rýchlosti prenosu údajov.
2) Zlepšenie odolnosti proti šumu pri prenosu dát.
V súlade s týmito cieľmi sa teória kódovania vyvíja v dvoch hlavných smeroch:
1. Teória ekonomického (efektívneho, optimálneho) kódovania   hľadá kódy, ktoré umožňujú v kanáloch bez rušenia zvýšiť efektívnosť prenosu informácií odstránením redundancie zdrojov a najlepšou zhodou prenosovej rýchlosti so šírkou pásma komunikačného kanálu.
2. Teória kódovania proti šumu sa zaoberá vyhľadávaním kódov, ktoré zvyšujú spoľahlivosť prenosu informácií v kanáloch s rušením.

3. Spôsoby prezentácie kódov

V závislosti od použitých kódovacích metód sa používajú rôzne matematické modely kódov s najčastejšie používanými reprezentáciami kódov vo forme: kódových matiek; kódové stromy; polynómy; geometrické tvary atď.

História informácií o kódovaní:

kód   - súbor symbolov na prezentáciu informácií.

Kódovanie - proces prezentácie informácií vo forme kódu   (reprezentácia symbolov jednej abecedy symbolmi inej, prechod z jednej formy reprezentácie informácií do druhej, vhodnejší na ukladanie, prenos alebo spracovanie).

Inverzná transformácia sa nazýva   dekódovanie.

Pre komunikáciu medzi sebou používame kód - ruský jazyk.

Počas rozhovoru sa tento kód prenáša zvukom, písaním - písmenami.

Vodič vysiela signál pípnutím alebo blikajúcimi svetlami.

Stojíte pred kódom informácií pri prekročení cesty v podobe semaforov.

Teda kódovanie sa obmedzuje na použitie súboru znakov podľa prísne definovaných pravidiel.

Metóda kódovania závisí od účelu, na ktorý sa vykonáva:

    skratka záznamu;
    klasifikácia (šifrovanie) informácií;
    pohodlie spracovania;
    a tak ďalej

  Existujú tri hlavné spôsoby kódovania textu:
    grafický    - pomocou špeciálnych výkresov alebo ikon;
    číslo    - pomocou čísel;
    znak    - používať symboly rovnakej abecedy ako zdrojový text.

  Najdôležitejšie pre vývoj technológie bolo spôsob prezentácie informácií pomocou kódu pozostávajúceho iba z dvoch znakov: 0 a 1.

Na uľahčenie používania takejto abecedy sme súhlasili, že zavoláme niektorú zo svojich postáv.   "Bit" (z angličtiny "bi nary digit "- binárne znamenie).

Jeden bit môže byť vyjadrený dvoma pojmami: 0 alebo 1   (áno alebo nie, čierna alebo biela, pravda alebo nepravda atď.).

Binárne čísla sú veľmi vhodné na ukladanie a prenos pomocou elektronických zariadení.

Napríklad 1 a 0 môžu zodpovedať magnetizovaným a nemagnetizovaným oblastiam disku; nulové a nenulové napätie; prítomnosť a neprítomnosť prúdu v obvode atď.

teda Údaje v počítači na fyzickej úrovni sú uložené, spracované a prenášané v binárnom kóde.

Sekvencia bitov môže kódovať text, obrázok, zvuk alebo akékoľvek iné informácie. Zobrazuje sa táto metóda prezentácie informácií binárne kódovanie .

To znamená, binárny kód je univerzálnym prostriedkom kódovania informácií.

Textové kódovanie


  Ak je každý symbol abecedy asociovaný s určitým celým číslom (napríklad poradové číslo), potom pomocou binárneho kódu môžete tiež kódovať textové informácie. Ak chcete uložiť binárny kód jedného zvýrazneného znaku 1 bajt = 8 bitov.

Vzhľadom k tomu, že každý bit má hodnotu 0 alebo 1, počet možných kombinácií v bajte je

Takže pomocou jedného bajtu môžete získať 256 rôznych kombinácií binárnych kódov a zobraziť 256 rôznych postáv s ich pomocou.

Takýto počet znakov je dostatočný na to, aby reprezentoval textové informácie vrátane veľkých a malých písmen ruskej a latinskej abecedy, čísel, znakov, grafických symbolov atď.

Kódovanie znamená, že každému znaku je priradený jedinečný desatinný kód od 0 do 255 alebo jeho zodpovedajúci binárny kód od 00000000 do 11111111.

Takto človek rozlišuje znaky podľa ich typu a počítač - podľa ich kódu.

Je dôležité, aby priradenie špecifického kódu k symbolu bolo záležitosťou dohody, ktorá je pevne stanovená kódová tabuľka.

V systéme ASCII sú nastavené dve kódovacie tabuľky - základné a rozšírené.

Základná tabuľka určuje hodnoty kódov od 0 do 127 a rozšírená tabuľka sa vzťahuje na znaky s číslami od 128 do 255.

Prvých 33 kódov (od 0 do 32) nezodpovedá znakom, ale operáciám (line feed, vstup do priestoru atď.).

Kódy 33 až 127 sú medzinárodné a zodpovedajú latinskej abecede, číslam, aritmetickým znakom a interpunkčným znamienkam.

Kódy 128 až 255 sú národné, t. V národných kódoch zodpovedajú rôzne symboly rovnakému kódu.



  Potom slovo COMPUTER s pomocou ASCII   Tabuľka je kódovaná nasledovne:

   C
   O
   M
   P
   U
   T
   E
   R

67
79
77
80
85
84
69
82

01000011
01001111
01001101
01010000
01010101
01010100
01000101
01010010

S rozširovaním moderných informačných technológií na svete bolo nevyhnutné zakódovať znaky abecedy iných jazykov: japončiny, kórejčiny, arabčiny, hindštiny a iné špeciálne znaky.

Starý univerzálny systém nahradil nový - UNICODEv ktorom je jedna znak zakódovaná nie v jednom, ale v dvoch bajtoch.

V súčasnosti existuje veľa rôznych kódových tabuliek (DOS, ISO, WINDOWS, KOI8-R, KOI8-U, UNICODE atď.), Takže texty vytvorené v jednom kódovaní sa nemusia správne zobraziť v inom kódovaní.

Kódovanie grafických informácií


Grafické informácie na obrazovke monitora sú zobrazené ako bitmapový obrázok,   ktorý je tvorený určitým počtom riadkov, ktoré naopak obsahujú určitý počet bodov.

Pozrime sa na obrazovku počítača pomocou lupy.

V závislosti od značky a modelu technológie uvidíme buď množstvo viacfarebných obdĺžnikov, alebo množstvo viacfarebných kruhov.

A tieto a ostatné sú zoskupené do troch kusov, s rovnakou farbou, ale rôznymi odtieňmi.

Oni sa nazývajú PIXELY (z angličtiny   PICTURE ELEMENT).

Pixely majú len tri farby - zelené, modré a červené.

Ostatné farby sú tvorené miešaním farieb.

Zvážte najjednoduchší prípad - každý kus pixelu môže byť buď rozsvietený (1) alebo nesvietený (0).

Potom získame nasledujúcu sadu farieb:
  Z troch farieb môžete získať 8 kombinácií.

Ak chcete získať bohatú paletu farieb, môžete nastaviť rôzne intenzity základných farieb, potom sa zvyšuje počet rôznych variantov ich kombinácií, ktoré poskytujú rôzne farby a odtiene.

16-farebná paleta sa získa pomocou 4-bitového kódovania pixelov: k troch bitom základných farieb sa pridá jeden bit intenzity. Tento bit riadi jas všetkých troch farieb súčasne.

Počet farieb reprodukovaných na obrazovke monitora ( N) a počet bitov priradených v video pamäti pre každý pixel ( ja) sa vzťahujú podľa vzorca:

hodnota ja   nazývaná bitová hĺbka alebo hĺbka farieb.

Čím viac bitov sa používa, tým viac farebných odtieňov môžete získať.

Takže akýkoľvek grafický obrázok na obrazovke môže byť zakódovaný pomocou čísel, čo znamená, koľko pixelov je červených v každom pixeli, koľko je zelených a koľko je modrej.

tiež grafické informácie   môže byť reprezentovaný ako vektorový obrázok.

Vektorový obrázok je grafický objekt pozostávajúci z elementárnych línií a oblúkov.

Poloha týchto elementárnych objektov je určená súradnicami bodov a dĺžkou polomeru.

Pre každú čiaru je označený jej typ (pevný, bodkovaný, čiarkovaný), hrúbka a farba.

Informácie o vektorovom obrázku sú zakódované ako normálne alfanumerické a spracované špeciálnymi programami.

Kvalita obrazu je určená rozlíšením monitora, t.j. počet bodov, z ktorých sa pridáva.

Čím je rozlíšenie väčšie, t.j. čím viac rastrových línií a bodov v riadku, tým vyššia je kvalita obrazu.

Kódovanie zvuku


  Od začiatku 90. rokov boli osobné počítače schopné pracovať so zvukom
  atď .................

10. Typy kódovacích informácií.

Kód - symbol objektu s označením alebo skupinou znakov podľa určitých pravidiel. Po priradení kódov sa vytvorí klasifikátor - systematický súbor homogénnych názvov a ich kódové označenie. Klasifikátory majú dva spôsoby použitia. Prvá je pre manuálne pripojenie kódov do dokumentov. V druhom prípade používanie kódov umožňuje uloženie všetkých klasifikátorov do pamäte stroja, na nosičoch strojov. Kódy môžu byť číselné, abecedné, alfanumerické a pozostávajú z jedného alebo viacerých znakov.

Kódovanie informácií - prezentácia informácií v štandardnom formulári. Rovnaké informácie môžu byť prezentované v niekoľkých rôznych formách a naopak, rôzne informácie môžu byť prezentované podobným spôsobom. Môžete napríklad použiť slovný popis novej značky automobilov, alebo môžete prezentovať svoj vzhľad na niekoľkých detailných fotografiách. Ďalším príkladom je, že lekárske osvedčenia rovnakej formy majú rovnaký vzhľad, ale opisujú rôzne choroby, pretože sú vydávané rôznym ľuďom.

Pri príchode počítačov vznikla potreba kódovať všetky typy informácií, s ktorými musí robiť jednotlivec aj celé ľudstvo ako celok. Ale na vyriešenie problému kódovania informácií začalo ľudstvo už dávno pred príchodom počítačov: grandiózne úspechy ľudstva - písanie a aritmetika - nie sú nič iné ako kódovanie systémov pre rečové a numerické informácie.

Kódovacie čísla

Ak chcete čísla používať, musíte ich zavolať a nejako ich zapísať, potrebujete systém číslovania. Rôzne počítacie systémy a číselné záznamy spolu existovali už tisíce rokov a navzájom si konkurovali, ale do konca "predkompilovanej éry" začal hrať pri výpočte osobitnú úlohu číslo "desať" a najpopulárnejší kódovací systém bol   polohový desatinný systém.   V tomto systéme hodnota čísla v čísle závisí od jej miesta (pozície) v rámci čísla. Desiatkový číselný systém pochádza z Indie (najneskôr v 6. storočí nášho letopočtu). Abeceda tohto systému: (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) je len 10 číslic, takže základňa číselného systému je 10. Číslo je napísané ako kombinácia jednotiek, desiatok, a tak ďalej. Príklad: 1998 = 8 * 10 0 + 9 * 10 1 + 9 * 10 2 + 1 * 10 3.

Napríklad v Babylone bol použitý 60-číselný systém, abeceda obsahovala čísla od 1 do 59, číslo 0 nebolo, tabuľky násobenia boli veľmi ťažkopádne, takže veľmi skoro to bolo zabudnuté, ale ozveny jeho bývalej prevalencie možno pozorovať aj teraz - rozdelenie hodiny po 60 minútach je kruh rozdelený na 360 stupňov.

Systém binárnych čísel

Systém binárnych čísel vynašiel matematici a filozofi ešte pred príchodom počítačov (XVII - XIX storočia). Neskôr sa binárny systém zabudol a až v rokoch 1936 - 1938 zistil americký inžinier a matematik Claude Shannon pozoruhodné aplikácie binárneho systému pri návrhu elektronických obvodov.

Existujú systémy čísel súvisiace s binárnou. Pri práci s počítačmi sa niekedy musíte vysporiadať s binárnymi číslami, pretože binárne čísla začlenené do návrhu počítača. Binárny systém je vhodný pre počítač, ale nepohodlný pre človeka - príliš dlhé počty sú nepríjemné na zaznamenávanie a zapamätanie. Binárne osemčlenné a hexadecimálne číselné systémy prichádzajú na záchranu.

Napríklad v hexadecimálnom systéme sa na písanie čísel používa 10 arabských číslic a písmená latinskej abecedy (A, B, C, D, E, F). Ak chcete napísať číslo v tomto číselnom systéme, je vhodné použiť binárne zobrazenie čísla. Vezmite napríklad rovnaké číslo - 2000 alebo 11111010000 v binárnom systéme. Rozdelíme ho na štyri znaky, v posledných štyroch na ľavej strane pridáme nevýznamnú hodnotu 0, takže počet znakov v triadoch je štyri: 0111 1101 0000. Začnime preklad - číslo 0111 v binárnom systéme zodpovedá 7 v desiatkovej (7 10 = 1 * 2 0 + 1 * 2 1 + 1 * 2 2), v hexadecimálnej notácii 7 je; číslo 1101 v binárnom systéme zodpovedá číslu 13 v desiatkovej sústave (13 = 1 * 2 0 + 0 * 2 1 + 1 * 2 2 + 1 * 2 3), v hexadecimálnom systéme toto číslo zodpovedá číslici D a nakoniec číslo 0000 - v ktoromkoľvek číselnom systéme 0. Teraz napíšte výsledok:

11111010000 2 = 7D0 16.

Kódovanie súradníc

Môžete kódovať nielen čísla, ale aj iné informácie. Napríklad informácie o tom, kde sa objekt nachádza. Zobrazujú sa hodnoty, ktoré určujú polohu objektu v priestore súradníc.   V každom prípade   koordinačný systém   je pôvod, merná jednotka, mierka, referenčný smer alebo súradnicová os. Príklady súradnicových systémov sú kartézske súradnice, polárny súradnicový systém, šachy, zemepisné súradnice.

Kódovanie textu

Text je veľmi jednoduchý na kódovanie. Ak to chcete urobiť, stačí nejako prečíslovať všetky písmená, čísla, interpunkčné znamienka a ďalšie symboly použité v liste. Pri ukladaní jedného znaku sa najčastejšie používa osembitová bunka - jeden byte, niekedy dva bajty (napríklad hieroglyfy). Môžete napísať 256 rôznych čísiel do bajtu, čo znamená, že vám umožní kódovať 256 rôznych znakov. Korešpondencia symbolov a ich kódov je špecifikovaná v špeciálnej tabuľke. Kódy sú napísané v hexadecimálnom tvare, pretože pri zaznamenávaní počtu ôsmich číslic potrebujete iba dve hexadecimálne číslice.

Kódovanie obrázkov

Digitálne osobné počítače fungujú dobre s číslami, ale nevedia, ako zvládnuť súvislé hodnoty. Ale ľudské oko môže byť oklamané: obraz zložený z veľkého množstva jednotlivých malých detailov je vnímaný ako spojitý. Ak zlomíme obraz s vertikálnymi a vodorovnými čiarami na malé štvorce mozaiky, dostaneme tzv   raster   - dvojrozmerné pole štvorcov. Samotné štvorce -   rastrové prvky alebo pixely   (obrazový prvok) - prvky obrázka Farba každého pixelu je zakódovaná číslom.

Kódovanie a dekódovanie. Na výmenu informácií s inými ľuďmi používajú ľudia prirodzené jazyky. Spolu s prirodzenými jazykmi boli formálne jazyky vyvinuté pre profesionálne použitie v akejkoľvek oblasti. Zastúpenie informácií pomocou ľubovoľného jazyka sa často nazýva kódovanie. Kód - súbor znakov (symbolov) na prezentáciu informácií. Kód - systém konvenčných symbolov (symbolov) na prenos, spracovanie a ukladanie informácií (komunikácia). Kódovanie je proces prezentácie informácií (správy) ako kódu. Celá sada znakov používaných na kódovanie sa nazýva kódovacia abeceda. Napríklad v pamäti počítača sú všetky informácie zakódované pomocou binárnej abecedy obsahujúcej iba dva znaky: 0 a 1. Proces dekódovania   reverzná konverzia kódu na formu pôvodného znakového systému, t.j. príjem pôvodnej správy. Napríklad: preklad z Morseovho kódu do písaného textu v ruštine. V širšom zmysle je dekódovanie procesom obnovenia obsahu kódovanej správy. Pri tomto prístupe môže byť proces písania textu pomocou ruskej abecedy považovaný za kódovanie a jeho čítanie je dekódované.
Náhodné články

hore