Kodlama - Bu ... işaret sistemleri: enformasyon kodlama

Bilgi kodlama inanılmaz derecede geniş bir bilgi alanıdır. Tabii ki, doğrudan dijital teknolojinin gelişimi ile ilgilidir. Birçok modern eğitim kurumunda en popüler konu bilginin kodlanmasıdır. Bugün, bu olgunun ana yorumlarını, bilgisayar çalışmalarının çeşitli yönleriyle ilişkili olarak inceleyeceğiz. Soruyu cevaplamaya çalışacağız: "Bir işlemi, yöntemi, aracı ya da tüm bu olayları aynı anda mı kodluyor?"

Sıfır ve Birimler

Bilgisayar ekranında görüntülenen hemen hemen her tür veri , sıfırlardan ve ikisinden oluşan ikili bir koddur. Bu, bir PC'nin verileri işleyebilmesini sağlayan en basit, "düşük seviye" bilgi şifreleme yöntemidir. İkili kod evrenseldir: istisnasız olarak tüm bilgisayarlar tarafından anlaşılmaktadır (aslında, bu amaçla oluşturulmuştur - bilginin dijital biçimde standartlaştırılması için).

İkili kodlamanın kullandığı temel birim , bittir ("ikili rakam" deyiminden). Ya 0 ya da 1'dir. Kural olarak, bitler tek tek kullanılmaz, ancak 8 basamaklı sıralar - baytlar halinde birleştirilir. Her birinde, 256'ya kadar sıfır ve biri kombinasyonu (8 derecede 2) bulunabilir. Kural olarak, önemli miktarda bilgi yazmak için tek bayt kullanılamaz, ancak daha büyük ölçekler - "kilo", "mega", "giga", "ter" vb. Önekleri vardır ve bunların her biri önceki grubun 1000 kat daha büyüktür .

Metin kodlama

En yaygın dijital veri türü metindir. Nasıl kodlandı? Bu, açıklamak kolay bir işlemdir. Bir harf, noktalama işareti, sayı veya sembol bir veya daha fazla baytla kodlanabilir; diğer bir deyişle bilgisayar onları sıfırların ve benzersiz bir sıra olarak görür ve ardından gömülü tanıma algoritmasına uygun olarak ekranda görüntüler. Bilgisayar metninin "şifrelenmesi" için iki temel dünya standartı vardır - ASCII ve UNICODE.

ASCII sisteminde, her karakter yalnızca bir bayt ile kodlanır. Yani, bu standart sayesinde, 256 karakterden "şifreleyebilirsiniz" - bu, dünyanın birçok alfabesinin sembollerini göstermek için fazlasıyla yeterli. Elbette, mevcut tüm ulusal alfabetik sistemler bu kaynağa uymuyor. Bu nedenle, her alfabenin kendi "şifreleme alt sistemi" vardır. Ulusal yazı örneklerine uyarlanmış işaret sistemleri yardımıyla bir bilgi kodlaması var. Bununla birlikte, bu sistemlerin her biri, sırasıyla, uluslararası düzeyde kabul edilen genel ASCII standardının ayrılmaz bir parçasıdır.

ASCII sistemi içinde 256 karakterden oluşan bu kaynak iki kısma ayrılmıştır. İlk 128, İngilizce alfabe için atanan simgeler (a'dan z'ye harfler) yanı sıra sayılar, temel noktalama işaretleri ve diğer bazı simgelerdir. İkinci 128 bayt, ulusal harf sistemlerine göre ayrılmıştır. Bu, İngilizce, Rusça, Hintçe, Arapça, Japonca, Çince ve daha birçok alfabe için "alt sistem" dir.

Her biri ayrı bir kodlama tablosu olarak sunulmaktadır. Yani, aynı bit dizisinin iki ayrı "ulusal" tablodaki farklı harf ve sembollerden sorumlu olacağı şekilde olabilir (ve kural olarak böyle olur). Üstelik, farklı ülkelerdeki IT-alanının gelişim özellikleriyle bağlantılı olarak, onlar bile farklıdır. Örneğin, iki kodlama sistemi Rus dili için en yaygındır: Windows-1251 ve KOI-8. İlk önce (ve bununla birlikte kullanılan işletim sistemi gibi) ortaya çıktı, ancak şimdi pek çok BT uzmanı bunu bir öncelik konusu olarak kullanıyor. Bu nedenle, bilgisayar, Rus metnini okumanın garantiye alınabilmesi için, her iki tabloyu da doğru bir şekilde tanıyabilmelidir. Ancak, kural olarak, bununla ilgili herhangi bir sorun yok (eğer PC'de modern bir işletim sistemi varsa).

Metinleri kodlama yöntemleri sürekli geliştirilmektedir. Semboller için yalnızca 256 değerleri işleyebilen "tek baytlı" ASCII sistemine ek olarak, "iki baytlık" bir UNICODE sistemi de vardır. 16'cı derecede 2'ye, yani 65 bin 536'ya eşit bir miktarda metin kodlamanın uygulanmasına izin verdiğini hesaplamak kolaydır. Buna karşılık, dünyanın mevcut ulusal alfabelerini aynı anda kodlamak için kaynaklara sahiptir. UNICODE kullanımı "klasik" ASCII standardının kullanımından daha az yaygındır.

Grafikleri kodlama

Yukarıda metinlerin "şifrelenmiş" halini ve baytların nasıl kullanıldığını belirledik. Dijital fotoğraflar ve resimler ne olacak? Ayrıca oldukça basit. Metinde olduğu gibi, bilgisayar grafiklerinde ana rolü aynı baytlarla oynatılır.

Genel olarak dijital görüntü oluşturma süreci, TV'nin üzerinde çalıştığı mekanizmalara benzer. TV ekranında, yakından bakarsanız, resim, birlikte belirli bir mesafede gözle tanınan rakamları oluşturan ayrı bir noktalar grubundan oluşur. Televizyon matrisi (veya CRT projektörü) vericiden her birinin yatay ve dikey koordinatlarını alır ve kademeli olarak görüntüyü düzenler. Grafikleri kodlayan bilgisayar prensibi tamamen aynıdır. Görüntülerin baytlarının "şifrelenmesi", karşılık gelen koordinatların ekran noktalarının her birinin (ayrıca her birinin renginin) belirlenmesine dayanır. Konuşmak kolaydır. Tabii ki, grafik kodlama, aynı metinten çok daha karmaşık bir süreçtir.

Noktalar için karşılık gelen koordinatları ve renk parametrelerini belirleme yöntemi "raster" olarak adlandırılır. Benzer şekilde, bilgisayar grafikleri için birçok dosya biçimi çağrılır. Görüntü noktalarının her birinin koordinatlarının yanı sıra renkleri bir veya daha fazla baytla yazılır. Numarasını ne belirler? Esasen kaç tane ton renginin "şifrelenmesi" gerektiğinden. Bildiğiniz gibi, bir bayt 256 değerdir. Bir resim oluşturmak için yeterli tonlar varsa, bu kaynağı yönetiriz. Özellikle, 256 ton gri, elimizde olabilir. Ve bu neredeyse tüm siyah beyaz resimleri kodlamak için yeterli olacaktır. Bu kaynağın renkli görüntüleri açıkça yeterli olmayacaktır: Bilindiği gibi insan gözü, onlarca milyon renge kadar ayırdedebilmektedir. Bu nedenle, 256 değeri olmayan bir "hisse" ye ihtiyacınız var, ancak yüz binlerce kez daha fazla. Noktaları kodlamak için neden bir bayt değil, birkaç tane yer alır: Mevcut standartlara göre 16 olabilir (65.536 renk "şifreleyebilirsiniz") veya 24 (16 milyon 777 bin 216 ton).

Çeşitli dünya dilleri ile karşılaştırılabilir metin standartlarının aksine, grafikler çok daha basittir. En yaygın dosya biçimleri (JPEG, PNG, BMP, GIF, vb. Gibi) çoğu bilgisayarda genel olarak eşit derecede tanınır.

Grafik bilgilerin kodlanması hangi ilkeler doğrultusunda gerçekleştirildiğinde, anlaşılması zor bir şey yoktur . Herhangi bir ortalama Rus okulunun 9 derecesi, kural olarak, benzer teknolojilerin oldukça basit ve anlaşılır bir dilde ifşa edildiği bir bilgisayar bilimi dersi içerir. Yetişkinler için özel eğitim programları da vardır - bunlar üniversiteler, liseler veya okullar tarafından organize edilmektedir.

Bu nedenle, modern bir Rus insanı, bilgisayar grafikleri açısından pratik önemi olan kodlar hakkında çok şey öğrenmelidir. Ve eğer temel bilgiyle kendiniz tanışmak istiyorsanız, uygun fiyatlı öğretim materyalleri edinebilirsiniz. Bunlara, örneğin, "Grafik bilgilerin kodlanması (Grade 9, ders kitabı" Bilişim ve BİT "in Ugrinovich ND yazarlığı altında) bölümü bulunmaktadır.

Ses verisinin kodlanması

Bilgisayar, müzik ve diğer ses dosyalarını dinlemek için düzenli olarak kullanılır. Tıpkı metin ve grafikler gibi bir bilgisayardaki seslerin tümü aynı bayttır. Bunlar sırayla, ses kartı ve diğer mikro devreler tarafından "şifresi çözülür" ve sesli sese dönüştürülürler. Burada prensip, gramofon plakaları ile aynıdır. Onların içinde bildiğiniz gibi, her ses, okuyucu tarafından tanınan plastik üzerindeki mikroskobik bir yive karşılık gelir ve sonra dile getirilir. Bilgisayar her şeye benziyor. Yivlerin rolü baytlar tarafından oynanır, doğasında metin ve resimlerde olduğu gibi ikili kodlama yatar.

Bilgisayar görüntüleri söz konusu olduğunda, tek bir öğe bir nokta ise, o zaman bir ses kaydı yapılırsa, bu "geri sayım" olarak adlandırılır. İçinde, kural olarak iki bayt atanarak 65 bin 536 ses mikro titreşimi üretiliyor. Bununla birlikte, görüntülerin oluşturulmasında ses kalitesini arttırma yönteminin aksine, ek bayt eklemiyor (tabii ki fazlasıyla yeterli) fakat "sayımların" sayısını arttırıyor. Bazı ses sistemlerinde, baytlar daha küçük ve daha büyük bir sayı kullansalar da. Ses kodlaması yapıldığında, baytların "akı yoğunluğunu" ölçmek için standart bir saniye bir saniyedir. Yani saniyede 8 bin örnekle şifrelenen mikro-salınımlar 44 bin "sayı" ile kodlanan ses diziliminden daha düşük kalitede olacak.

Ses dosyalarının ve grafiklerin uluslararası standardizasyonu iyi geliştirilmiştir. Ses ortamının birkaç tipik biçimi vardır - MP3, WAV, WMA, tüm dünyada kullanılır.

Video kodlama

Ses şifrelemesinin resimlerin kodlanmasıyla birleştirildiği "melez şema" bir tür, bilgisayar video kliplerinde kullanılır. Genellikle, filmler ve klipler iki tür veriden oluşur - bu ses kendisi ve beraberindeki video. İlk bileşen nasıl "şifrelenir", yukarıda açıklanmıştır. İkinci ile biraz daha zor. Buradaki ilkeler, yukarıda belirtilen grafik kodlamadan farklıdır. Ancak baytların "konsepti" nin evrenselliği sayesinde mekanizmaların özü oldukça anlaşılabilir ve mantıklı.

Filmin nasıl düzenlendiğini hatırlayalım. Tek bir çerçeve dizisinden başka bir şey değildir (kural olarak 24'tür). Benzer şekilde, bilgisayar video klipleri oluşturulur. Her çerçeve bir resim. Nasıl yapıldığı hakkında bayt kullanarak, yukarıda tanımladık. Buna karşılık, video dizisinde, tek tek kareleri birbiriyle ilişkilendiren belirli bir kod alanı vardır. Bir çeşit dijital film yerine. Video akışının ayrı bir ölçüm birimi (film ve videoların "film" formatında olduğu gibi resim ve ses örneklerine benzer şekilde) bir çerçeve olarak kabul edilir. Kabul edilen standartlara göre son bir saniyede 25 veya 50 olabilir.

Sesin yanı sıra, video dosyaları için ortak uluslararası standartlar vardır - MP4, 3GP, AVI. Film ve reklam üreticileri mümkün olduğunca çok bilgisayarla uyumlu ortam örnekleri üretmeye çalışıyorlar. Belirtilen dosya biçimleri - en beğenilenler arasında neredeyse modern bir bilgisayarda açılıyorlar.

Veri Sıkıştırma

Bilgisayar verilerinin depolanması çeşitli ortamlarda (diskler, flash sürücüler vb.) Yapılır. Yukarıda söylediğimiz gibi, baytlar genellikle "mega", "giga", "ter" önekleri vb. Ile büyümektedir. Bazı durumlarda Kodlanmış dosyaların değeri, bunları mevcut kaynaklarla diskte yerleştirmenin imkansız olduğu şekildedir. Ardından çeşitli veri sıkıştırma yöntemleri kullanılır. Aslında kodlamayı da temsil ediyorlar. Bu, terimin olası bir başka yorumu.

Veri sıkıştırma için iki temel mekanizma vardır. Birincisi bitlerin sırası "paketlenmiş" biçimde yazılmıştır. Diğer bir deyişle, "açma" işlemini gerçekleştirmezse, bilgisayar dosyaları içeriğini okuyamaz (metin, resim veya video olarak çoğaltır). Bu şekilde veri sıkıştırmasını gerçekleştiren bir programa bir arşivleyici denir. Onun çalışma prensibi oldukça basittir. Verileri, okul düzeyinde bilgi, bilgi kodlamanın mümkün olduğu en popüler yöntemlerden biri olarak arşivleme, mutlaka incelenir.

Hatırladığımız gibi, dosyaları bayt cinsinden "şifreleme" işlemi standartlaştırılmıştır. ASCII standardını kullanalım. "Merhaba" kelimesini şifrelemek için harf sayısına bağlı olarak 6 bayta ihtiyacımız var. Bu, bu metindeki dosyanın disk üzerinde ne kadar yer tutacağıdır. "Merhaba" kelimesini üst üste 100 kez yazarsak ne olur? Hiçbir şey özel - bunun için sırasıyla 600 bayt, aynı miktarda disk alanı gerekir. Bununla birlikte, daha az sayıda baytın komutu "şifreleneceği" gibi bir dosya yaratacak olan arşivi kullanabiliriz, buna benzer bir şeye benziyor: "hello multiply by 100". Bu mesajdaki harf sayısını saydıktan sonra, böyle bir dosya yazmak için yalnızca 19 bayt gerektiğini sonucuna varıyoruz. Ve aynı miktarda disk alanı. Aynı arşiv dosyasını "paketten çıkarırken" "şifre çözme" meydana gelir ve metin orijinal formu "100 selam" ile alır. Böylece, özel bir kodlama mekanizması kullanan özel bir program kullanarak, disk üzerinde önemli miktarda yerden tasarruf sağlayabiliriz.

Yukarıdaki süreç oldukça evrenseldir: hangi işaret sistemlerinin kullanıldığına bakılmaksızın, sıkıştırma için bilgi kodlama her zaman verilerin arşivlenmesi yoluyla mümkündür.

İkinci mekanizma nedir? Bir dereceye kadar, arşivleyicilerde kullanılana benzer. Ancak asıl farkı, sıkıştırılmış dosyanın "açma" işlemi olmadan bilgisayar tarafından görüntülenebilmesidir. Bu mekanizma nasıl işliyor?

Hatırladığımız gibi, özgün biçiminde "merhaba" kelimesi 6 bayt alır. Bununla birlikte, numaraya gidip şu şekilde yazabiliriz: "prvt". 4 bayt var. Yapılması gereken tek şey, bilgisayara, dosya görüntüleme sırasında kaldırdığımız harfleri eklemek için "öğretmek". Uygulamada "öğrenme" sürecinin organize edilmesi gerekli olmadığını söylemeliyim. Kayıp karakterleri tanımaya yönelik temel mekanizmalar modern PC programlarının çoğunda belirtilmiştir. Yani, her gün ele aldığımız dosyaların bir kısmı bu algoritma tarafından bir şekilde "şifrelenir".

Tabii ki, aynı zamanda yukarıda açıklanan yaklaşımların her ikisini birden kullanırken verilerin sıkıştırılmasına izin veren "hibrid" bilgi kodlama sistemleri de vardır. Ve büyük olasılıkla, disk alanı ekonomisi açısından daha da etkili olacak, her biri ayrı ayrı.

Elbette, "merhaba" kelimesi ile veri sıkıştırma mekanizmalarının yalnızca temel prensiplerini özetledik. Gerçekte onlar çok daha karmaşıktır. Farklı bilgi kodlama sistemleri, dosyaların "sıkıştırılması" için inanılmaz derecede karmaşık mekanizmalar sunabilir. Bununla birlikte, PC alanındaki bilgilerin kalitesinin bozulmasına neredeyse gerek kalmadan, disk alanı ekonomisine ulaşmanın ne kadar olası olduğunu görüyoruz. Resim, ses ve video kullanırken verilerin sıkıştırılmasının rolü özellikle önemlidir; bu tür veri disk kaynaklarının diğerlerinden daha zorlanmasını gerektirir.

Başka hangi kodlar var?

En başta söylediğimiz gibi, kodlama bileşik bir fenomendir. Sayısal veriyi baytlara dayalı olarak kodlamanın temel prensiplerini ele alarak, başka bir alanı etkileyebiliriz. Birkaç farklı anlamda bilgisayar kodlarının kullanımı ile ilişkilidir. Burada, "kod" ile sıfırların ve sıfırların bir dizisi değil, modern adamın yaşamı için pratik önemi olan farklı harfler ve sembollerden oluşan bir koleksiyon (ki zaten bilindiği gibi zaten 0 ve 1'den yapılmıştır) kastedilmektedir.

Yazılım kodu

kod - Herhangi bir bilgisayar programının kalbinde. Bu bilgisayara anlaşılır dille yazılmıştır. PC kodunu okumak belli komutları yürütür. kendisi "şifresini" mümkün olan kod içerdiği dijital veri başka tür bir bilgisayar programı, bir ayırt edici özelliği (kullanım süreci başlatmak gerek).

Programın diğer bir özelliği - kullanılan kod göreceli esneklik içinde. ve başka bir dilde - Bu, "cümleleri" ve gerekirse büyük bir kümesi kullanılarak, bilgisayar bir adam can aynı iş vermek olduğunu.

biçimlendirme belgeler

harfli bir kod kapsamı başka pratik önemi - oluşturma ve belgelerin biçimlendirme. Kural olarak, ekrandaki karakterlerin basit ekran PC pratik önemi açısından yeterli değildir. Çoğu durumda, yazı, belirli bir yazı tipi boyutu ve rengi kullanarak inşa edilmelidir (örneğin, örneğin, tablo gibi) ek elemanlar eşlik. Bu parametrelerin tümü bilgisayar tarafından anlaşılmış belirli dillerde programlar halinde yanı sıra, ayarlanır. PC, "ekip" tanıyan, kullanıcı istediği tam olarak belgeyi görüntüler. Buna ek olarak, metni "cümleleri" nin ve hatta farklı dillerde farklı setleri kullanılarak programları ile olur gibi, aynı şekilde biçimlendirilebilir.

Ancak, belge ve bilgisayar programları için kodları arasında temel bir fark vardır. Bu eski kendilerini şifresini mümkün değildir aslında oluşur. biçimlendirilmiş metin her zaman gerekli üçüncü taraf yazılım ile dosyaları açmak için.

veri şifreleme

bilgisayarlara uygulandığı üzere "kod" bir başka yorumlama - şifreleme olduğunu. Yukarıda, "kodlama" terimi ile eşanlamlı olarak bu kelimeyi kullanmış ve bu izin verilebilir. Burada, şifreleme biz olgusunun farklı bir tür anlamına gelir. Yani diğer insanlar tarafından kendilerine erişimi yasaklamak amacıyla dijital verilerin kodlanması. Bilgisayar dosyalarının Koruması - BT-küredeki en önemli faaliyetler. Bu aslında aynı zamanda bir okul bilgisayar içeren ayrı bir bilimsel disiplindir. önlenmesi amacıyla dosyaları Kodlama yetkisiz erişimi - çocuklukta çağdaş devletlerin vatandaşlarına sunulan önemi olan bir görevdir.

Nasıl mekanizmalar tarafından olan veri şifreleme? Biz kabul var önceki tüm olarak prensip olarak basit ve net. Kodlama - mantığın temel ilkeleri açısından kolaylıkla açıklanabilir bir süreç.

Biz mesajı iletmek gerekir varsayalım, "İvanov, Petrov gider" kimse okuyamaz diye. "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21": Biz mesajı şifrelemek ve sonucunu görmek için bilgisayarı güven. Bu kod elbette, oldukça basittir vardır: her sayı bizim ifadelerin alfabedeki harflerin sayısına karşılık gelir. vb on 1 Ama inanılmaz derecede sert anahtarına gelip alacak ve böylece modern bilgisayar kodlama sistemi verileri şifreleyebilirsiniz ... - "A", 3 - "Ben", "B", 10 yerde duruyor