Понятие данных и информации

1.1 Понят ие данны х и инф ормации Данные – это зарегистрированные сигналы. Данные несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире, т.к. они являются регистрацией сигналов, возникших в результате этих событий. Однако данные не тождественны информации. Информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. 1.2 Операции с данны ми Сбор данных Форматизация данных Фильтрация данных Сортировка данных Архивация данных Преобразование данных Защита данных Транспортировка данных 1.3 Виды и т ипы данны х Виды данны х целы е и действительны е числа текст мультимедийны е Типы данны х • байтовый тип; • целочисленные типы простой и двойной точности; • типы действительных чисел простой и двойной точности; • типы даты и времени; • строковый тип; • логический тип; • тип объектов. 1.4 Кодирование данны х двоичны м кодом Кодирование – это выражение данных одного типа через данные другого типа. Одним из методов кодирования информации являются системы счисления. В вычислительной технике применяется универсальная система кодирования данных, называемая двоичным кодом. Элементарной единицей представления данных в двоичном коде является двоичный разряд − бит. Одним битом понятия: 0 или 1 могут быть выражены два Двумя битами можно выразить четыре различных понятия: 00, 01, 10, 11. Тремя битами можно закодировать 8 различных значений: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Общая формула расчёта имеет вид: N= 2m , где N – количество независимых кодируемых значений; m– количество разрядов двоичного кодирования. 1.4.1 Кодирование целы х и дейст вительны х чисел Примеры: 47: 2=23+1 252: 2=126+0 23: 2=11+1 126: 2=63+0 11: 2=5+1 63: 2=31+1 5: 2=2+1 31: 2=15+1 2: 2=1+0 15: 2=7+1 7: 2=3+1 Итак: 4710=1111012 3: 2=1+1 25210=001111112. • Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). • Для кодирования чисел от 0 до 65535 потребуется 16 разрядов (16 бит). • Используя 24 разряда (24 бита), можно закодировать более 16,5 миллионов разных значений. Для кодирования действительных используется 80 разрядов (80 бит). чисел При этом действительное предварительно преобразуется нормализованную форму: число в 41,2346785 = 0,412346785 * 102. Первая часть нормализованного числа называется мантиссой, а вторая – характеристикой. 1.4.2 Кодировка текстовы х данны х Для обработки текстовой информации каждому символу ставится в соответствие определенное число. Такое соответствие называют кодировкой символов. В большинстве существующих кодиро-вок символы кодируются восьмибитовыми (однобайтовыми) Кодируемые символы располагаются в таблице (из 16 строк и 16 столбцов). Каждая строка и каждый столбец имеют четырехразрядные двоичные номера от 0000 до 1111 (или шестнадцатеричные от 0 до F). Код символа составляется из номеров столбца и строки, на пересечении которых он находится. Одной из таких таблиц является таблица символов ASCII (American В настоящее время наиболее распространена двухбайтная кодировка Unicode (в 16 двоичных разрядах можно записать 65 536 различных целых чисел). Эта кодировка используется в MS Word и MS Excel. 1.4.3 Кодирование граф ических данны х Различают три вида компьютерной графики. Это растровая, векторная и фрактальная графика. Основным элементом растрового изображения является точка, или пиксел. Качество графического изображения зависит от количества точек на единице площади. Этот параметр называется разрешением и измеряется в точках на дюйм – dpi. Для кодирования любого изображения нужно разбить его на точки и цвет каждой точки закодировать. Например, черно-белую картинку можно закодировать, используя два бита: 11 – белый цвет, 10 – светло-серый цвет, 01 – темно-серый цвет, Для кодировки 256 различных цветов требуется 8 бит. В современных компьютерах для кодирования цвета одной точки используется 3 байта. Каждый цвет представляет собой комбинацию трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Такая система кодирования цветной графической информации называется системой RGB и обеспечивает однознач-ное определение 16,5 млн. различных цветов и оттенков. Кодирование цветной графики двоичными числами, содержащими 16 разрядов, называется High Color. 1.4.4 Кодирование звуковы х данны х В основе кодирования звука с использованием ПК лежит процесс преобразования колебаний воздуха в колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического сигнала. Кодирование и воспроизведение звуковой информации осуществляется с помощью специальных программ (редактор звукозаписи). Качество воспроизведения закодированного звука зависит от частоты дискретизации и её разрешения (глубины кодирования звука - количество уровней). Для кодирования звуковой информации применяется метод таблично – волнового синтеза (Wave– Table). Сущность этого метода состоит в том, что используются заранее подготовленные таблицы образцов звуков. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды звуковой информации выражают: тип инструмента и номер его модели, высоту тона, продолжительность, интенсивность звука и динамику его изменения. Цифровой звук — это аналоговый звуковой сигнал, представленный посредством дискретных численных значений его амплитуды. Оцифровка звука — аналогово-цифровое преобразование звука. Кодер – программа (или устройство), реализующая определенный алгоритм кодирования данных (например, архиватор, или кодер MP 3), которая в качестве ввода принимает исходную информацию, а в качестве вывода возвращает закодированную информацию в определенном формате. Декодер – программа (или устройство), реализующая обратное преобразование закодированного сигнала в декодированный. Кодек - программный или аппаратный блок, предназначенный для кодирования/декодирования данных. Наиболее распространённые кодеки: • • • • • MP3 – MPEG-1 Layer 3 ОGG – Ogg Vorbis WMA – Windows Media Audio MPC - MusePack AAC – MPEG-2/4 AAC (Advanced Audio Coding) 1.5. Основны е ст рукт уры данны х ТИПЫ СТРУКТУР ДАННЫХ Основные структуры данных Линейная Табличная Иерархическа я • Линейные структуры – это хорошо знакомые списки. Список – это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим уникальным номером в массиве (списке). • Табличные структуры данных подразделяются на двумерные и многомерные. • Двумерные табличные структуры данных (матрицы) – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером столбца и номером строки, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент. • Многомерные таблицы – это упорядоченные структуры данных, в которых адрес элемента определяется тремя и более измерениями. Для отыскания нужного элемента в таких таблицах необходимо знать параметры всех измерений (размерностей). Иерархические структуры – это структуры, объединяющие нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы. В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется маршрутом, ведущим от вершины структуры к данному элементу. 1.6 Единицы предст авления,измерения, хранения и передачи данны х Объем информации в сообщении – это количество символов в сообщении. Данные, которые могут помещаться в один элемент памяти (0 или 1), называются битом. Группы данных, равные восьми битам, называют байтом. 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт. 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт. 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт. 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт. В качестве единицы хранения данных применяют объект переменной длины, называемый файлом. Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Совокупность файлов образует иерархическую структуру, Синтаксис записи полного имени файла: Имя носителя \ Имя каталога 1 \ Имя каталога N \ Собственное имя файла . C\Мои работы. Пример: документы\Информатика\лабораторные Передача данных в компьютерных системах измеряется её скоростью. Единицей измерения скорости передачи данных через последовательные порты является: бит в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с). Единицей измерения скорости передачи данных через параллельные порты является байт в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с). Расчет объема графической инфор-мации сводится к вычислению произве-дения количества точек на изображении на количество разрядов, необходимых для кодирования цвета одной точки. Например, для цветной картинки, составленной из 256 цветов в графическом режиме монитора 640 × 480, требуется