Чому двійкове кодування є універсальним? Методи програмування
Комп`ютер обробляє велику кількість інформації.
Содержание
Чим відрізняється кодування від шифрування?
Найчастіше люди ототожнюють поняття "кодування" і "шифрування", Коли насправді вони мають різний зміст. Так, шифруванням називають процес перетворення інформації з метою її приховування. Розшифрувати часто може сама людина, який змінив текст, або спеціально навчені люди. Кодування ж застосовується для обробки інформації і спрощення роботи з нею. Зазвичай використовується загальна таблиця кодування, знайома всім. Вона ж вбудована в комп`ютер.
Принцип двійкового кодування
Двійкове кодування грунтується на використанні всього лише двох символів - 0 і 1 - для обробки інформації, використовуваної різними пристроями. Ці знаки назвали двійковими цифрами, англійською - binary digit, або bit. Кожен із символів двійкового коду займає пам`ять комп`ютера в 1 біт. Чому двійкове кодування є універсальним методом обробки інформації? Справа в тому, що комп`ютера легше обробляти меншу кількість символів. Від цього безпосередньо залежить і продуктивність роботи ПК: чим менше функціональних завдань потрібно виконати пристрою, тим вище швидкість і якість роботи.
Принцип двійкового кодування зустрічається не тільки в програмуванні. За допомогою чергування глухих і дзвінких ударів барабана жителі Полінезії передавали інформацію одне одному. Подібний принцип застосовується і в азбуці Морзе, де для передачі повідомлення використовуються довгі і короткі звуки. «Телеграфний абетка» використовується і сьогодні.
Де використовується двійкове кодування?
двійкове кодування інформації в комп`ютері використовується повсюдно. Кожен файл, будь то музика або текст, повинен бути запрограмований, щоб в подальшому він міг бути легко оброблений і прочитаний. Система двійкового кодування корисна для роботи з символами і числами, аудіофайлами, графікою.
Двійкове кодування чисел
Зараз в комп`ютерах числа представлені в закодованому вигляді, незрозумілому для звичайної людини. Використання арабських цифр так, як ми собі уявляємо, для техніки нераціонально. Причиною тому є необхідність привласнювати кожному числу свою неповторний символ, що зробити часом неможливо.
Існують дві системи числення: позиційна і непозиційних. Непозиційних система заснована на використанні латинських букв і знайома нам у вигляді грецьких цифр. Такий спосіб запису досить складний для розуміння, тому від нього відмовилися.
Позиційна система числення використовується і сьогодні. Сюди входить двоичное, десяткове, вісімкове і навіть шестнадцатеричное кодування інформації.
Десяткової системою кодування ми користуємося в побуті. Це звичні для нас арабські цифри, які зрозумілі кожній людині. Двійкове кодування чисел відрізняється використанням тільки нуля і одиниці.
Цілі числа переводяться в двійкову систему кодування шляхом ділення їх на 2. Отримані приватні також поетапно діляться на 2, поки не вийде в підсумку 0 або 1. Наприклад, число 12310 в двійковій системі може бути представлено у вигляді 11110112. А число 2010 буде виглядати як 101002.
Індекси 10 і 2 позначаються, відповідно, десяткову і двійкову систему кодування чисел. Символ двійкового кодування використовується для спрощення роботи зі значеннями, представленими в різних системах числення.
Методи програмування десяткових чисел засновані на "плаваючою комою". Для того щоб правильно перевести значення з десяткової в двійкову систему кодування, використовують формулу N = M х qp. М - це мантиса (вираз числа без будь-якого порядку), p - це порядок значення N, а q - основа системи кодування (в нашому випадку 2).
Не всі числа є позитивними. Для того щоб розрізнити позитивні і негативні числа, комп`ютер залишає місце в 1 біт для кодування знака. Тут нуль представляє знак плюс, а одиниця - мінус.
Використання такої системи числення спрощує для комп`ютера роботу з числами. Ось чому двійкове кодування є універсальним при обчислювальних процесах.
Двійкове кодування текстової інформації
Кожен символ алфавіту кодується своїм набором нулів та одиниць. Текст складається з різних символів: букв (великих і малих), арифметичних знаків і інших різних значень. Кодування текстової інформації вимагає використання 8 послідовних довічних значень від 00000000 до 11111111. Таким чином можна перетворити 256 різних символів.
Щоб не було плутанини в кодуванні тексту, використовуються спеціальні таблиці значень для кожного символу. У них присутня латинський алфавіт, арифметичні знаки і знаки особливого призначення (наприклад, €, ¥-, © й інші). Символи проміжку 128-255 кодують національний алфавіт країни.
Для кодування 1 символу потрібно 8 біт пам`яті. Для спрощення подстчетов 8 біт прирівнюються до 1 байту, тому загальне місце на диску для текстової інформації вимірюється в байтах.
Більшість персональних комп`ютерів оснащені стандартною таблицею кодування ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Також використовуються інші таблиці, в яких система кодування текстової інформації відрізняється. Наприклад, перша відома кодування символів називається ЯКІ-8 (код обміну інформацією 8-бітний), і працює вона на комп`ютерах з операційною системою UNIX. Також широко зустрічається таблиця кодів СР1251, яка була створена для операційної системи Windows.
Двійкове кодування звуків
Ще одна причина, чому двійкове кодування є універсальним методом програмування інформації, - це його простота при роботі з аудіофайлами. Будь-яка музика є звукові хвилі різної амплітуди і частоти коливання. Від цих параметрів залежить гучність звуку і його висота тону.
Щоб запрограмувати звукову хвилю, комп`ютер ділить її умовно на кілька частин, або «вибірок». Число таких вибірок може бути більшим, тому існує 65536 різних комбінацій нулів і одиниць. Відповідно, сучасні комп`ютери оснащені 16-бітними звуковими картами, що означає використання 16 довічних цифр для кодування однієї вибірки звукової хвилі.
Щоб відтворити аудіофайл, комп`ютер обробляє запрограмовані послідовності двійкового коду і з`єднує їх в одну безперервну хвилю.
кодування графіки
Графічна інформація може бути представлена у вигляді малюнків, схем, зображень або слайдів в PowerPoint. Будь-яка картинка складається з дрібних точок - пікселів, які можуть бути пофарбовані в різний колір. Колір кожного пікселя кодується і зберігається, і в результаті ми отримуємо повноцінне зображення.
Якщо картинка чорно-біла, код кожного пікселя може бути або одиницею, або нулем. Якщо використовується 4 кольори, то код кожного з них складається з двох цифр: 00, 01, 10 або 11. За цим принципом розрізняють якість обробки будь-якого зображення. Збільшення або зменшення яскравості також впливає на кількість використовуваних квітів. У кращому випадку комп`ютер розрізняє близько 16 777 216 відтінків.
висновок
Існують різні методи програмування інформації, серед яких двійкове кодування є найбільш ефективним. Всього лише за допомогою двох символів - 1 і 0 - комп`ютер легко прочитує більшість файлів. При цьому швидкість обробки набагато вище, ніж використовувалася б, наприклад, десяткова система програмування. Простота цього методу робить його незамінним для будь-якої техніки. Ось чому двійкове кодування є універсальним серед своїх аналогів.
