Тема 1:інформація та інформаційні процеси урок 2 Носії інформації

Інформація завжди пов'язана з матеріальним об'єктом (наприклад, папером, магнітною стрічкою тощо) або фізичним процесом (наприклад, електричним струмом, звуковою або електромагнітною хвилею тощо), які є її носіями.

Наприклад, зафіксувати інформацію на папері можна різними способами: написати текст ручкою або олівцем, тобто надати іншого кольору певним точкам аркуша; для написання тексту-таємниці можна скористатися спеціальним невидимим чорнилом, яке не залишає слідів на папері, але змінює його хімічний склад (для того щоб прочитати інформацію, папір доведеться прогріти, і відмінності у хімічному складі проявлять себе); у книжках для сліпих, які читають не очима, а кінчиками пальців, літери на папері відтворюються як шорсткості на гладкій поверхні.

Для збереження інформації на дискеті або на касеті певним чином змінюється намагніченість окремих точок магнітної плівки, для записування музики на компакт-диску змінюється його рельєф, для фіксації зображення на фотоплівці — її прозорість.

Отже, інформація пов'язується з носієм через змінювання його певної властивості.

Змінювання властивості матеріального об'єкта або фізичного процесу називається сигналом (слово «сигнал» утворене від англійського слова sign, що означає «знак»). Сигнал є способом відтворення інформації. Інформація додержується як реєстрація сигналу.

Хоча інформація невід'ємна від того чи іншого матеріального носія, існують певні особливості, які відрізняють інформаційні ресурси від інших видів ресурсів: • вони за сутністю не є матеріальними і незвідні до фізичного носія, у якому втілені;

• вони не зменшуються при споживанні та зазнають не фізичного, а морального старіння;

• їх застосування дозволяє істотно зменшити споживання інших видів ресурсів, що сприяє значній економії витрат;

• процес їх створення й використання здійснюється за допомогою комп'ютерної техніки.

Тема 1:інформація та інформаційні процеси урок 3 Кодування інформації

Вибір того чи іншого способу подання інформації означає вибір певної мови.

Мовою називається система знаків та правил, яка забезпечує спілкування, а також відображення, опис та передавання інформації. Таким чином, можна говорити про мову міміки, жестів, розмовну мову, мову умовних знаків тощо.

Розрізняють мови природні та штучні. Кількість природних мов та діалектів, які існують в світі, становить близько 10 000. Природні мови утворилися в процесі формування людського суспільства і продовжують розвиватися.

Штучні мови призначаються для окремих галузей діяльності людини. Так, наприклад, у навчанні математики використовується мова математичної символіки, а для розв'язування задач на комп'ютері — мова програмування. Характерною особливістю штучних мов є формалізованість, точна визначеність правил мови, без знання яких її використання неможливе. Штучні мови створюються в результаті діяльності відповідних фахівців. Так, в історії математики простежується довгий шлях формування звичних для нас математичних позначень. Історія мов програмування значно коротша: вона бере свій початок із середини минулого століття. Проте сьогодні існують тисячі мов спілкування з комп'ютером, і це відбиває різноплановість задач, для розв'язання яких він застосовується.

Основу будь-якої мови складає її алфавіт.

Алфавітом називається упорядкована сукупність усіх різних знаків мови. Слово «алфавіт» походить від грецького alphabetos, тобто від назв перших двох літер грецької абетки — alpha та beta. Кількість знаків, з яких складається алфавіт, іноді називають його потужністю. Кожному знакові алфавіту надається певний смисл.

У процесі передавання чи зберігання інформації часто доводиться переходити від одного способу подання інформації до іншого, тобто з однієї мови на іншу. Наприклад, при написанні телеграми виникає ряд перетворень: усний текст — письмовий текст — електричні сигнали — письмовий текст. Усі перетворення усно

складеного тексту були формальними, вони відбувалися на рівні знаків алфавіту за певними правилами.

Перетворення символів одного алфавіту на символи іншого алфавіту за певними правилами називається кодуванням (від латинського слова codex — звід законів), а результат цього перетворення — кодом.

Хоча кодування й нагадує перекладання з однієї мови на іншу, проте це не так. Якщо йдеться про переклад, то передається смислове значення тексту, а при кодуванні відбувається формальна заміна: знакові одного алфавіту за певним правилом ставиться у відповідність знак іншого алфавіту. Так, наприклад, слово «мама» можна закодувати англійськими літерами як тата, а перекладається воно англійською як mother.

У природних мовах використовується переважно такий спосіб кодування звуків усної мови, коли кожному звуку відповідає певна літера алфавіту. Скільки звуків — стільки різних між собою літер. У деяких мовах окремі звуки кодуються збігом літер або літерами з позначками.

У технічних системах, де інформація передається за допомогою сигналів, застосовуються інші способи утворення кодів, які дозволяють використовувати для кодування значно меншу кількість різних між собою знаків (сигналів), тобто значно коротший алфавіт.

Найкоротшим є алфавіт, який складається лише з двох знаків. Він називається двійковим. Код, який утворюється на основі двійкового алфавіту, теж називається двійковим.

Наприклад, за азбукою Морзе всі літери кодуються за допомогою тільки двох знаків: крапки та тире, але коди літер розрізняються між собою не тільки за комбінацією знаків -та —, але й за їх сумарною кількістю в коді, тобто за довжиною коду. Через це при передаванні текстів Морзе необхідно використовувати ще один умовний знак, потрібний для відокремлення літер — паузу між ними. Тому можна вважати, що азбука Морзе має три знаки в алфавіті: крапку, тире та пропуск.

У технічних системах віддають перевагу кодам фіксованої довжини, оскільки це позбавляє необхідності вживати спеціальне позначення для відокремлення кодів: безперервна послідовність кодів просто розділяється на окремі рівні за довжиною порції.

Якщо вибрано певний алфавіт і зафіксовано довжину коду, то кількість різних між собою кодів, які можна утворити, виявляється обмеженою, і її можна точно визначити за кількістю знаків алфавіту і за довжиною коду.

Для знаків двійкового алфавіту звичайно вибираються цифри 0 та 1. На відміну від звичайних десяткових цифр, їх називають двійковими знаками, або бітами, це скорочення від англійського binary digit, що означає «двійковий знак» або «двійкова цифра».

Якщо позначити довжину коду через п, то

для п = 1 існує 2 різні коди: О, 1;

для п = 2 існує 4 коди: 00, 01, 10, 11;

для п = 3 існує 8 кодів:

000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.

Кожне збільшення довжини коду на одиницю подвоює кількість можливих кодів.

Максимальна кількість різних між собою двійкових кодів однозначно визначається довжиною коду п і дорівнює 2". Інакше кажучи, за допомогою двійкового коду довжиною п можна закодувати 2^п літер чи будь-яких інших символів, призначивши кожному з них свій індивідуальний код.

Двійкове кодування є основним способом представлення інформації в комп'ютерних системах і взагалі в електронній техніці, тому що воно дозволяє забезпечити надійність передавання й опрацьовування інформації.

Надійність забезпечується, по-перше, необхідністю розрізнення лише двох станів елементів: один стан відповідає нульовому значенню, другий — одиничному. Елементів, які здатні стійко підтримувати два стани, в електронній техніці є достатньо. Наприклад, можна чітко розрізняти два стани намагніченості елемента вона є чи її немає, два стани електричної напруги — додатна вона чи від'ємна тощо. Це дозволяє впевнено виділяти корисний сигнал серед шумів і забезпечувати збереження інформації від пошкоджень за технічних умов.

З іншого боку, всі операції з опрацювання інформації, представленої двійковими кодами, зводяться до найпростіших дій над нулем та одиницею. Такі операції достатньо просто реалізувати технічно. Це зумовлює зручність застосування двійкового кодування в електронних системах опрацювання інформації.

Двійкові коди, які застосовуються в комп'ютерних системах для представлення арабських цифр, латинських літер (великих та маленьких), розділових знаків, математичних та деяких графічних і спеціальних символів, закріплені міжнародним погодженням. Ці коди представлені таблицею ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американський стандартний код для обміну інформацією). Ця таблиця встановлює 128 кодів для представлення перелічених вище символів. Ще 128 кодів дозволяється .використати для подання символів, які застосовуються в країні для внутрішнього обміну інформацією — літер національної мови та інших. Таким чином, встановлено 256-кодо-ву систему для комп'ютерного спілкування. Для кодування українських літер застосовуються різні системи, з них найбільш розповсюдженими є КОІ8-У та Windows-1251.

У таблиці ASCII всі коди є восьмизначними, тобто представлені вісьмома двійковими знаками, або вісьмома бітами. Для позначення вісімки бітів використовується спеціальна назва -байт (від англ. byte), тобто, 1 байт = 8 бітів. Таким чином, для кодування 1 символу потрібен 1 байт. Це означає, що кожний символ у системах, які застосовують ASCII коди, подається 1 байтом.

У комп'ютерних системах обсяг інформації, яка надійшла в систему, зберігається чи обробляється в ній, визначається за кількістю байтів, якими вона представлена.

На практиці застосовують більш ємні одиниці вимірювання обсягу інформації, їх наведено у таблиці. Число 1024, яке є множником при переході до більш ємної одиниці вимірювання, дорівнює 2¹⁰.

Назва	Умовне позначення	Співвідношення 3 ІНШИМИ ОДИНИЦЯМИ
Кілобайт	Кбайт	1 Кбайт = 210байт=1024 байт
	(Кб)	•
Мегабайт	Мбайт	1 Мбайт =220байт = 1024 Кбайт
	(Мб)
Гігабайт	Гбайт	1 Гбайт = 230 байт = 1024 Мбайт
	(Гб)