Носители данных. Операции с данными

Физический метод регистрации данных может быть любым: механическое перемещение, изменение формы, изменение электрических или магнитных характеристик, изменение химического состава или характера химических связей и др. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на различных носителях.

Самым распространенным носителем данных является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик её поверхности. Изменение оптических свойств поверхности используется также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD-ROM).

Магнитные ленты и магнитные диски используют изменение магнитных свойств.

Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ используется в фотографии.

Свойства информации тесно связаны со свойствами её носителей. Любой носитель характеризуется следующими параметрами.

1. Разрешающей способностью – количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения.

2. Динамическим диапазоном – логарифмом отношения интенсивностей максимального и минимального регистрируемых сигналов.

Одной из важнейших задач информатики является задача преобразования данных с целью смены носителя. Стоимость устройств ввода и вывода вычислительных систем, работающих с носителями информации, составляет до половины стоимости аппаратных средств.

 

1. Сбор данных – накопление данных с целью обеспечения достаточной их полноты для принятия решений.

2. Формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, что позволяет сделать их сопоставимыми между собой.

3. Фильтрация данных – отсеивание данных, в которых нет необходимости для принятия решений, при этом снижается уровень шума и повышается их достоверность и адекватность.

4. Сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования.

5. Архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме, снижающей затраты на хранение и повышающей общую надежность информационного процесса.

6. Защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

7. Транспортировка данных – приём и передача данных между удаленными участниками информационного процесса.

8. Преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую. Часто связано с изменением носителя. Например, книги можно хранить в бумажной форме, а можно в электронном виде.

 

Вариант № 5

 

Двоичное кодирование. Кодирование целых чисел

Для автоматизации работы с данными разных типов важно уметь представлять их в унифицированной форме. Для этого используется кодирование.

Кодирование – это представление данных одного типа через данные другого типа. Естественные языки – это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей с помощью речи. В качестве другого примера можно привести азбуку Морзе для передачи телеграфных сигналов, морскую флажковую азбуку.

В вычислительной технике используется двоичное кодирование, основанное на представлении данных последовательностью из двух символов: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски binary digit или сокращенно bit (бит).

Одним битом можно выразить два понятия: да или нет, черное или белое, истина или ложь, 0 или 1. Если количество битов увеличить до 2-х, то уже можно выразить четыре различных понятия:

00 01 10 11.

Тремя битами можно закодировать 8 понятий

001 010 011 100 101 110 111.

Увеличивая на единицу количество разрядов, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данное системе, то есть

N=2^m

N – количество кодируемых значений;

m – количество двоичных разрядов.

Для преобразования целого числа в двоичный код надо делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Совокупность остатков от каждого деления, записанных справа налево, образует двоичный код десятичного числа.

Для представления целых чисел используется байт, имеющий восемь двоичных разрядов.

Первый разряд используется для хранения знака числа. Обычно " +" кодируется нулём, а " –" – единицей. Диапазон представления целых чисел зависит от числа двоичных разрядов. С помощью одного байта могут быть представлены числа в диапазоне от –128 до +127. При использовании двух байтов могут быть представлены числа от –32768 до +32767.

 

Вариант № 6

 

Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить целое число, то можно с помощью двоичного кода кодировать текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватает, чтобы закодировать все строчные и прописные буквы английского или русского алфавита, а также знаки препинания, цифры, символы основных арифметических операций и некоторые специальные символы, например " %".

Технически это просто, но существуют организационные сложности. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, А это трудно осуществить из-за использования различных символов в национальных алфавитах. Сейчас по ряду причин наибольшее распространение получил стандарт США ANСII – American National Code for Information Interchange – стандартный код для обмена информацией. В системе кодирования ANСII закреплены две таблицы кодирования – базовая со значениями кодов от 0 до 127, и расширенная с кодами от 128 до 255.

Коды от 0 до 31 базовой таблицы содержат так называемые управляющие коды, которым не соответствуют символы языка. Они служат для управления устройствами ввода-вывода. Коды с 32 по 127 служат для кодирования символов английского алфавита, знаков препинания, цифр и некоторых других символов. Расширенная таблица с кодами от 128 до 255 содержит набор специальных символов.

Аналогичные системы кодирования разработаны и а других странах. В России большое распространение имеет код КОИ-8.

Трудности создания единой системы кодирования текстовых данных связаны с ограниченным набором кодов (256). Если кодировать символы не 8-разрядными двоичными числами, а 16-разрядными, это позволит иметь набор из 65536 различных кодов. Этого достаточно, чтобы в одной таблице разместить символы большинства языков. Такая система кодирования называется Unicode – универсальный код. Переход к этой системе долго сдерживался из-за недостатка памяти компьютеров, так как в системе Unicode все текстовые документы становятся вдвое длиннее. В настоящее время технические сложности преодолены и происходит постепенный переход на универсальную систему кодирования.

 

Вариант № 7

 

Понятие алгоритма

Понятие алгоритма относится к основным понятиям информатики. Рассмотрим основные понятия, связанны с понятием алгоритма.

Когда речь идет об алгоритме, всегда подразумевается существование некоторого исполнителя, для которого предназначен алгоритм.

Исполнитель – человек или автомат (например, компьютер), который умеет выполнять определенный конечный набор действий.

Предписание – приказ на выполнение действий из указанного конечного набора.

Система предписаний – совокупность допустимых приказов.

Программа – конечная последовательность предписаний с указанием порядка их выполнения.

В случае, когда исполнителем является компьютер, предписание называется командой, а система предписаний называется системой команд компьютера. Разные компьютеры в зависимости от их устройства могут иметь разные системы команд.

Программирование – составление последовательности команд, которая необходима для решения поставленной задачи.

Составлению программы предшествует разработка алгоритма.

Алгоритм – это точное и понятное указание исполнителю совершить конечную последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи.

Любой алгоритм обладает следующими свойствами.

1. Дискретность. Выполнение алгоритма разбивается на последовательность элементарных действий – шагов. Каждое действие должно быть закончено исполнителем прежде, чем он перейдет к выполнению следующего действия. Произвести каждое отдельное действие исполнителю предписывает специальное указание в записи алгоритма, называемое командой.

2. Точностьили детерминированность. Запись алгоритма должна быть такой, чтобы, выполнив очередную команду, исполнитель точно знал, какую команду надо выполнять следующей.

3. Понятность. Каждый алгоритм строится в расчете на конкретного исполнителя, который должен быть в состоянии выполнить каждую команду алгоритма в строгом соответствии с ее назначением.

4. Результативность. При точном исполнении всех предписаний алгоритма процесс должен прекратится за конечное число шагов и при этом должен быть получен какой-либо ответ на поставленную задачу. В качестве одного из возможных решений может быть установление того факта, что задача не имеет решения.

5. Массовость. С помощью одного и того же алгоритма можно решать однотипные задачи и делать это неоднократно. Свойство массовости значительно увеличивает практическую ценность алгоритмов.

Вариант № 8

Языки программирования

Естественный язык – социальное средство хранения и передачи информации, одно из средств управления поведением человека. Он неразрывно связан с мышлением и существует в виде речи.

Кроме естественного языка существуют искусственные языки, целенаправленно сконструированные для

– международного общения (эсперанто, интерлингва);

– автоматической обработки информации с помощью ЭВМ (языки программирования);

– записи информации из определенной области науки и техники (информационные языки).

Основой любого естественного или искусственного языка является алфавит, состоящий из некоторого множества символов или букв. Последовательности букв образуют слова. Однако не любая последовательность букв образует правильное слово с точки зрения данного языка. Совокупность правил, позволяющих строить правильные слова, называется грамматикой.

Слова могут объединяться в более сложные конструкции – предложения. Предложения строятся из слов и более простых предложений по определенным правилам. Совокупность правил, с помощью которых строятся правильные предложения, называется синтаксисом.

Каждому правильному предложению языка приписывается некоторый смысл. Совокупность правил, с помощью которых предложениям ставится в соответствие смысл, называется семантикой.

Естественный язык является универсальным в том смысле, что с его помощью может быть представлена любая информация. Однако он обладает особенностями, делающими его неудобным для записи алгоритмов. Эти особенности следующие:

– зависимость синтаксиса от семантики;

– многозначность смысла предложений;

– расплывчатость смысла предложений и возможность парадоксальных предложений.

Зависимость синтаксиса от семантики заключается в том, что способ построения предложения зависит от его смысла. Например, правильность предложения

" Кравченко пришел домой"

зависит от того, является ли Кравченко мужчиной или женщиной.

Зависимость синтаксиса от семантики означает, что для распознавания правильности предложения нужно знать его смысл.

Приведем пример многозначности естественного языка:

" Я вижу косу".

Здесь слово " коса" может означать сельскохозяйственное орудие, сплетение волос на голове или длинную узкую отмель, идущую вдоль берега.

Пример парадоксального предложения:

" Если у состава отцепить последний вагон,
то у состава не будет последнего вагона".

Искусственные языки, предназначенные для записи программ, называются языками программирования или алгоритмическими языками. Все языки программирования делятся на машинно-зависимые и машинно-независимые.

 

Вариант № 9

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: