Kodowanie informacji Przygotował: Ryszard Kijanka
Komputer jest urządzeniem służącym do przetwarzania informacji. Informacją są liczby, ale także inne obiekty, takie jak litery, wartości logiczne, obrazy itp. Ponieważ komputer jest urządzeniem zbudowanym z układów cyfrowych to, jak powiedziano, każda informacja przetwarzana przez niego musi być reprezentowana za pomocą dwóch stanów - wysokiego i niskiego. Duża część tej informacji to liczby, stąd przyjęło się nazywać te stany jedynką i zerem (1 i 0). Proces przekształcania jednego rodzaju postaci informacji na inną postać nazywamy kodowaniem.
Definicja Kodowaniem nazywamy przyporządkowanie poszczególnym obiektom zbioru kodowanego odpowiadających im elementów zwanych słowami kodowymi, przy czym każdemu słowu kodowemu musi odpowiadać dokładnie jeden element kodowany. Sposób określenia kodu, czyli procesu kodowania, może być różnoraki. Może to być opis słowny, wzór, tabela przekodowująca lub każdy inny sposób zapewniający spełnienie warunków podanych w definicji.
Przykłady kodów liczbowych Definicja Kodem liczbowym nazywamy taki kod, który liczbom dowolnego systemu będzie przyporządkowywał słowa kodowe w postaci zerojedynkowej. Przykład Naturalny kod binarny (NKB) Definicja Jeżeli dowolnej liczbie dziesiętnej przyporządkujemy odpowiadającą jej liczbę binarną, to otrzymamy naturalny kod binarny (NKB).
Przykłady słów kodu N K B
Sposób konstruowania słowa kodowego w kodzie prostym BCD 1. Każdej cyfrze dziesiętnej przyporządkowujemy czterocyfrową liczbę dwójkową (zwaną tetradą) w kodzie NKB (gdyby zamiast słów kodu NKB został użyty inny kod, np. Graya, wówczas otrzymalibyśmy kod BCD Graya). 2. Słowo kodowe w kodzie prostym BCD odpowiadające danej liczbie otrzymujemy, zapisując każdą cyfrę tej liczby w postaci czwórki cyfr binarnych
Bramki logiczne i operatory (działania) logiczne Jedną z ważnych grup działań wykonywanych podczas przetwarzania informacji są działania logiczne. Wykonywanie tych działań wiąże się z operowaniem dwoma wartościami logicznymi zwanymi prawdą (ang. true) i fałszem (ang. false). Wartości te są w logice pojęciami pierwotnymi, czyli nie są to pojęcia definiowane. Działania logiczne operują na wartościach logicznych i ich wynikiem również jest wartość logiczna (podobnie jak działania arytmetyczne operują na liczbach, dając w wyniku liczbę).
Reprezentacja danych Znaki pisarskie są reprezentowane przez liczby, określające pozycję (wskaźnik)danego symbolu w tablicy kodowej.
Tablice kodowe: ASCII (ang. American Standard Code for Information Interchange)- 7-bitowy kod przyporządkowujący liczby z zakresu 0-127: literom (alfabetu angielskiego), cyfrom, znakom przestankowym i innym symbolom oraz poleceniom sterującym Rozszerzony kod ASCII - posiada 256 pozycji (pierwsze 128 tak jak ASCII, następne kody narodowe i inne symbole). Problemem są różne kody dla różnych organizacji i krajów Kody rodziny EBCDIC (ang. Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) - EBCDIC to rozszerzony zapisywany dziesiętnie kod wymiany informacji, używany w systemach firmy IBM. UNICODE ISO 8859-x
ASCII Opracowany dla urządzeń dalekopisowych, później przyjęty dla komputerów 128 pozycji, w tym 95 znaków widocznych i 33 niewidoczne (znaki niewidoczne: spacja, odstępy i inne kody formatujące) Posiada kody sterujące transmisją i urządzeniami (pozycje 0..31) Spacja - kod 32 Cyfry 0..9 - kody od 48 do 57 (0x30...0x39) Litery w kolejności alfabetycznej (wielkie: 65..90 (0x41. 0x5a), małe: 97.122 (0x61.0x7a)) Odstęp pomiędzy małą i wielką literą wynosi 32 (0x20) 127 - kod specjalny (kasowanie znaku)
Rozszerzone kody na bazie ASCII 256 pozycji kodowych - reprezentacja 8-bitowa pierwsze 128 pozycji identycznych z ASCII kolejne 128 pozycji reprezentuje znaki wybranej grupy alfabetów narodowych lub inne (np. znaki alfabetów słowiańskich, znaki alfabetów skandynawskich, alfabet grecki, cyrylica itp.) Wiele tablic kodowych pochodzących z wielu źródeł, między innymi:» IS08859 - kilkanaście tablic (znaki polskie - IS08859-2)» Microsoft - kilkadziesiąt tablic, tzw.: strony kodowe - CP Własne o lokalnym zasięgu, np. Mazovia, Polgaz
UNICODE UNICODE - uniwersalny kod znakowy, umożliwiający reprezentację wszystkich znaków pisarskich zapisu fonetycznego (głoskowego) używanych na całym świecie. Liczba pozycji kodowych jest praktycznie nieograniczona, (pierwotnie 216 obecnie 2 32). Wersja kodu 3.2 obejmuje 95.156 znaków (alfabet chiński, japoński, koreański, rosyjski, hebrajski, perski, tajski oraz szereg innych języków + symbole matematyczne i graficzne).
ISO 8859-1 Latin-1 formalnie ISO/IEC 8859-1, czy też Latin-1, "kodowanie zachodnioeuropejskie", pierwsza część ISO/IEC 8859 standardu kodowania znaków ustalonego przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (później ISO i IEC) Standard po rozszerzeniu o dodatkowe przypisania znaków, jest podstawą dla dwóch powszechnie używanych odwzorowań znaków, znanych jako ISO- 8859-1 i Windows-1252. Znak jest kodowany jako pojedyncza, 8-bitowa wartość.
ISO 8859-2 formalnie ISO/IEC 8859-2, Latin-2, środkowo i wschodnioeuropejskie druga częścią standardu kodowania znaków zdefiniowanego przez organizację ISO. 191 znaków łacińskiego pisma, z czego każdy jest zapisywany przy pomocy ośmiu bitów.
Kodowanie informacji ciągłej - przy przekształcaniu tak zwanej informacji ciągłej, czyli analogowej, na informację cyfrową, który to sposób pozwala kodować w postaci binarnej takie wielkości jak napięcie (będące wielkością wyjściową wielu przetworników, na przykład mikrofonów, termometrów cyfrowych i wielu innych). Informacja analogowa charakteryzuje się tym, że może przybierać wiele wartości, przy czym zmiany pomiędzy tymi wartościami są płynne. Zmiany wielkości analogowej na wykresie przedstawiamy w postaci ciągłej krzywej.
Proces kodowania informacji analogowej, czyli ciągłej, jaką jest przykładowo dźwięk (dźwięk jest zmianą ciśnienia akustycznego rozchodzącą się w powietrzu lub innym materiale), wymaga realizacji kilku etapów. Są to: próbkowanie, polegające na cyklicznym (inaczej: z określoną częstotliwością) sprawdzaniu wartości przebiegu analogowego i zwykle czasowym zapamiętaniu tej wartości, kwantyzacja, polegająca na podziale całego obszaru zmienności wielkości analogowej na określoną liczbę przedziałów i stwierdzeniu, w którym przedziale znajduje się dana pobrana próbka, kodowanie, polegające na przyporządkowaniu każdemu przedziałowi zmienności wielkości analogowej określonej kombinacji zerojedynkowej (zwykle interpretowanej jako numer czy też wartość danego przedziału) i podaniu kodu tego przedziału, w którym znajduje się nasza próbka.
Jednostki informacji bit b - najmniejsza jednostka informacji, odpowiada informacji TAK-NIE, 1-0, PRAWDA-FAŁSZ bajt (byte) - B" - najmniejsza jednostka informacji adresowana przez procesor - obecnie 8 bitów słowo (word) - jednostka informacji, na której operuje komputer
Bramki logiczne i operatory logiczne