Kodlash - bu ... belgisi tizimlari: axborot kodlashtirish

Ma'lumotni kodlash juda keng bilim doirasidir. Albatta, bu raqamli texnologiyalarni rivojlantirish bilan bevosita bog'liq. Ko'pgina zamonaviy ta'lim muassasalarida axborotni kodlash eng mashhur mavzu hisoblanadi. Bugungi kunda ushbu hodisaning asosiy talqini kompyuterlar ishining turli jihatlari bilan bog'liq holda o'rganamiz. Biz savolga javob berishga harakat qilamiz: "Bir vaqtning o'zida jarayon, usul, asbob yoki bu hodisalarni kodlash bormi?"

Zeros va birliklar

Kompyuter ekranida ko'rsatiladigan deyarli barcha turdagi ma'lumotlar , baribir, noldan va ikkinchidan iborat ikkilik koddir. Bu ma'lumotlar shifrlashning eng sodda "past darajadagi" usuli bo'lib, bu kompyuterda ma'lumotlarni qayta ishlashga imkon beradi. Ikkilik kod universal bo'lib, uni barcha kompyuterlar istisnosiz tushunadilar (aslida, bu maqsadda raqamli shaklda axborotdan foydalanishni standartlashtirish uchun).

Ikkilik kodlashni ishlatadigan asosiy birlik ("ikkilik raqam" iborasidan) bit . Bu 0 yoki 1 bo'ladi. Odatda, bitlar alohida-alohida ishlatilmaydi, lekin 8-raqamli ketma-ketliklar - baytlar bilan birlashtirilgan. Ularning har birida, shuning uchun, 256 dan ziyod nol va ularning (8-darajadagi 2) birikmasi mavjud bo'lishi mumkin. Odatda, bir nechta ma'lumotni muhim hajmdagi ma'lumotlarni yozish uchun emas, balki katta miqdordagi - "kilo", "mega", "giga", "ter" va hokazo. Prefikslarini yozish uchun foydalanilmaydi, ularning har biri avvalgisiga nisbatan 1000 barobar ko'p .

Matn kodlash

Raqamli ma'lumotlarning eng keng tarqalgan turi matndir. Qanday kodlangan? Bu jarayonni tushuntirish juda oson. Bir harf, tinish belgisi, raqam yoki belgi bir yoki bir nechta bayt bilan kodlanishi mumkin, ya'ni kompyuter ularni nol va noyob ketma-ketlik sifatida ko'radi va so'ngra kiritilgan tanib olish algoritmiga muvofiq ekranda ko'rsatiladi. Kompyuter matni - "ASCII" va "UNICODE" ning "shifrlash" uchun ikkita asosiy dunyo standarti mavjud.

ASCII tizimida har bir belgi faqat bitta bayt bilan kodlangan. Ya'ni, ushbu standart orqali siz 256 belgigacha "shifrlash" mumkin - bu dunyo alifbosining aksariyat qismini ifodalaydi. Albatta, mavjud barcha milliy alifbo tizimlar ushbu manbaga mos kelmaydi. Shuning uchun, har bir alifboda shifrlashning o'z "quyi tizimi" mavjud. Imzo tizimlarining yordami bilan axborotni milliy kodlash uchun moslashtirilgan kodlash mavjud. Biroq, ushbu tizimlarning har biri, o'z navbatida, xalqaro darajada qabul qilingan global ASCII standartining ajralmas qismi hisoblanadi.

ASCII tizimida 256 ta belgidan iborat ushbu manba ikki qismga bo'linadi. Birinchi 128 ingliz alifbosiga belgilangan belgilar (a dan zgacha harflar), shuningdek raqamlar, asosiy tinish belgilar va boshqa ba'zi belgilar. Ikkinchi 128 bayta, o'z navbatida, milliy xat tizimlarida saqlanadi. Bu ruscha, xitoycha, arabcha, yaponcha, xitoycha va boshqa nodir bo'lmagan alfavitlar uchun "quyi tizim" dir.

Ularning har biri alohida kodlash jadvali sifatida taqdim etiladi. Boshqacha qilib aytganda, ikkita alohida "milliy" jadvalda turli xil harflar va belgilar uchun bir xil bit majmuasi javobgar bo'lishi uchun (va, odatda, shunday bo'ladi) sodir bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, turli mamlakatlarda IT-sohaning rivojlanishining o'ziga xos xususiyati bilan bir qatorda ular ham farqli. Misol uchun, ikki kodlash tizimi rus tilida keng tarqalgan: Windows-1251 va KOI-8. Birinchisi keyinchalik paydo bo'ldi (operatsion tizim bilan bir qatorda, bunga rozi bo'lmagan), ammo hozir ko'plab IT mutahassislari uni ustuvor vazifa sifatida ishlatishadi. Shuning uchun, rus tilida matnni o'qish kafolatlanishi uchun kompyuter, har ikkala jadvalni ham to'g'ri bilishi kerak. Ammo, odatda, bu bilan hech qanday muammo yo'q (agar kompyuter zamonaviy operatsion tizimga ega bo'lsa).

Matnni kodlash usullari doimo takomillashtirilmoqda. Belgilar uchun faqat 256 qiymatni ishlaydigan "bir baytli" ASCII tizimidan tashqari, "ikki baytli" UNICODE tizimi ham mavjud. 16-darajadagi 2-darajali matnli kodlashni amalga oshirish imkonini beradi, ya'ni 65 ming 536 ni hisoblash oson. Bu esa, o'z navbatida, dunyoning barcha mavjud milliy alifbolarini amalda kodlash uchun resurslarga ega. UNICODE-dan foydalanish "klassik" ASCII standartidan foydalanishdan kamroq.

Grafiklarni kodlash

Yuqorida biz matnlarning "shifrlangan" va baytlarning qanday ishlatilishini aniqladik. Raqamli fotosuratlar va rasmlar haqida nima deyish mumkin? Bu juda oddiy. Matn bilan sodir bo'lganidek, kompyuter grafikasini kodlashda asosiy rol bir xil baytlarda ijro etiladi.

Raqamli tasvirlarni yaratish jarayoni, odatda, televizorning ishlash mexanizmlariga o'xshaydi. Televizor ekranida, siz diqqat bilan qarasangiz, tasvir bir nechta alohida nuqtadan iborat bo'lib, ular birgalikda ko'zdan ma'lum masofadan tan olingan raqamlarni hosil qiladi. Televizor matritsasi (yoki CRT proektori) transmitterdan har bir nuqtaning gorizontal va vertikal koordinatalarini oladi va tasvirni asta-sekin tartibga soladi. Grafika kodlashning kompyuter printsipi aynan bir xil ishlaydi. Rasm baytlarining "shifrlashi" mos keladigan koordinatalarning ekranning har bir nuqtasini (har birining rangi kabi) belgilashga asoslanadi. Bu gapirish oson. Albatta, grafik kodlash bir xil matnga qaraganda ancha murakkab jarayondir.

Ballar uchun tegishli koordinatalar va rang parametrlarini aniqlash usuli "raster" deb ataladi. Xuddi shunday, kompyuter grafikalari uchun ko'plab fayl formatlari chaqiriladi. Har bir rasmning koordinatalari va ularning rangi bir yoki bir necha baytda yoziladi. Ularning sonini nima aniqlaydi? Asosan rangning qancha rangi "shifrlangan" bo'lishi kerak. Siz bilganingizdek, bir bayt 256 qadriyat. Agar rasmni yaratish uchun etarli soyalar bo'lsa, biz ushbu resursni boshqaramiz. Xususan, bizda 256 tonna kul rang paydo bo'lishi mumkin. Bu deyarli barcha qora va oq tasvirlarni kodlash uchun kifoya qiladi. O'z navbatida, ushbu manbaning rangli ko'rinishlari uchun etarli darajada etarli bo'lmaydi: inson ko'zi, ma'lum bo'lganidek, bir necha o'nlab million ranggacha farq qilishi mumkin. Shuning uchun siz 256 qiymat emas, balki yuz minglab marta ko'proq "qimmatli qog'ozlar" kerak. Nima uchun bitta baytni emas, balki bir nechta nuqtalarni kodlash mumkin: mavjud standartlarga muvofiq 16 (65,536 rangni "shifrlash" mumkin) yoki 24 (16 million 777 ming 216 rang) bo'lishi mumkin.

Matn standartlaridan farqli o'laroq, ularning xilma-xilligi dunyo tillari soniga o'xshashdir, grafiklar juda sodda. Eng keng tarqalgan fayl formatlari (masalan, JPEG, PNG, BMP, GIF va boshqalar) aksariyat kompyuterlarda teng darajada yaxshi tanilgan.

Grafik ma`lumotlarni kodlashning qaysi printsiplariga muvofiq amalga oshirilayotganini tushunish qiyin emas . O'rtacha rus maktabining 9-sinfiga, qoida tariqasida, shunga o'xshash texnologiyalar juda oddiy va tushunarli bo'lgan tilda ochilgan kompyuter faniga kiradi. Kattalar uchun maxsus o'quv dasturlari mavjud - ular universitetlar, litseylar yoki maktablar tomonidan tashkil etiladi.

Shu sababli, zamonaviy rus odamlari kompyuter grafikasi jihatidan amaliy jihatdan muhim bo'lgan kodlarni o'rganish uchun ko'p narsalarga ega. Agar siz o'zingizning asosiy bilimlaringiz bilan tanishishni istasangiz, siz o'zingiz uchun mos o'quv materiallarini xarid qilishingiz mumkin. Bunga, masalan, "Grafik ma'lumotlar kodlash" (9-sinf, "Informatika va AKT" darsliklari muallifi Ugrinovich SH) bo'yicha bo'limni o'z ichiga oladi.

Ovozli ma'lumotlarni kodlash

Kompyuter muntazam ravishda musiqa va boshqa audio fayllarni tinglash uchun ishlatiladi. Matn va grafikalardagi kabi, kompyuterdagi har qanday ovoz bir xil bayta. Ular, o'z navbatida, ovoz kartasi va boshqa mikrodizmalar tomonidan "shifrlangan" va ovozli tovushga aylantiriladi. Bu erda printsip taxminan gramophone plitalari bilan bir xil. Ularda sizningcha, har bir ovoz o'quvchi tan olgan plastmassadan mikroskopik yivga mos keladi, keyin esa ovoz chiqariladi. Kompyuter hamma narsaga o'xshaydi. Faqatgina oluklarning roli matnli va rasmlarda bo'lgani kabi, ikkilik kodlash yolg'onlari kabi tabiatdagi baytlar tomonidan bajariladi.

Agar kompyuter tasvirlari bo'lsa, bitta element nuqta bo'lsa, ovoz yozish paytida bu "hisoblash" deb ataladi. Unda, odatda, 65 ming 536 ovozli mikro-tebranishlarni ishlab chiqaradigan ikkita bayt belgilanadi. Biroq, tasvirlarni yaratish jarayonida farqli o'laroq, tovush sifatini yaxshilash uchun qo'shimcha baytlar qo'shilmaydi (ular aniqroq etarli), lekin "hisoblash" sonini ko'paytirish. Ba'zi audio tizimlarida baytlar kichikroq va kattaroq sondan foydalanadilar. Audio kodlash amalga oshirilganda baytlarning "oqi zichligi" ni o'lchash uchun standart birlik bir soniya. Boshqacha aytganda, sekundiga 8 ming namunali shifrlangan mikro-tebranishlar, 44 ming "hisoblash" bilan kodlangan tovushlar ketma-ketligiga qaraganda kamroq sifatga ega bo'ladi.

Ovozli fayllarni xalqaro standartlashtirish, shuningdek, grafikalar uchun yaxshi ishlab chiqilgan. Dunyo bo'ylab ishlatiladigan MP3, WAV, WMA kabi audio-axborot vositalarining bir nechta odatda formatlari mavjud.

Videoni kodlash

Ovozli shifrlash tasvirlarni kodlash bilan birlashtirilgan bir xil "gibrid sxema", kompyuterning videokliplarida ishlatiladi. Odatda filmlar va kliplar ikki turdagi ma'lumotlardan iborat - bu ovozning o'zi va unga qo'shadigan video. Yuqorida ta'riflangan birinchi komponent "shifrlangan". Ikkinchisi biroz qiyinroq. Bu erda keltirilgan printsiplar yuqorida ko'rsatilgan grafik kodlashdan farq qiladi. Biroq baytlarning "kontseptsiyasi" ning universalligi tufayli mexanizmlarning mohiyati tushunarli va mantiqiydir.

Filmning qanday tashkil etilganini eslaylik. Bu individual ramkalar ketma-ketligi (ular odatda, 24). Xuddi shunga o'xshab, kompyuter videokliplari ham yaratilgan. Har bir ramka rasm. U bayt yordamida qanday qurilganligi haqida yuqorida aytib o'tdik. O'z navbatida, video ketma-ketlikida alohida ramka bir-biri bilan bog'lanish imkonini beruvchi kodning ma'lum bir maydoni mavjud. Bir turdagi raqamli kino o'rnini bosadi. Video oqimni o'lchashning alohida o'lchov birligi (kinolar va videolardagi "film" formatida bo'lgani kabi, tasvirlar va ovoz uchun namunalarga o'xshash) bu ramka hisoblanadi. Qabul qilingan standartlarga muvofiq, bir soniya ichida oxirgi 25 yoki 50 bo'lishi mumkin.

Audio bilan bir qatorda, videofayllar uchun umumiy xalqaro standartlar - MP4, 3GP, AVI mavjud. Film va reklama ishlab chiqaruvchilari iloji boricha ko'p sonli kompyuterga mos keladigan media namunalarini ishlab chiqarishga harakat qilmoqdalar. Belgilangan fayl formatlari - eng ommabop bo'lganlar orasida deyarli har qanday zamonaviy kompyuterda ochiladi.

Ma'lumotlarni Siquv

Kompyuter ma'lumotlarini saqlash turli xil media-disklarda, flesh-disklarda va boshqalarda amalga oshiriladi. Yuqorida ta'kidlaganimizdek, baytlar odatda "mega", "giga", "ter" prefikslari va hokazo. Kodlangan fayllarning qiymati diskdagi mavjud resurslar bilan ularni joylashtirish mumkin emas. So'ngra, ma'lumotlarni kompressiyalashning turli usullari qo'llaniladi. Ular aslida kodlashni anglatadi. Bu atamani boshqa bir izohlash mumkin.

Ma'lumotni siqish uchun ikkita asosiy mexanizm mavjud. Ularning birinchisida bitlarning ketma-ketligi "paketlangan" shaklda yoziladi. Boshqacha aytganda, kompyuter "faylni ochish" ni bajarmasa, fayllarning mazmunini o'qiy olmaydi (matnni, rasmni yoki videoni qayta tiklash). Shu tarzda ma'lumotlarni siqishni amalga oshiradigan dasturga arxivchi deb nom beriladi. Uning ishlash tamoyillari juda oddiy. Ma'lumotni arxivlash eng mashhur usullardan biri bo'lib, ma'lumotni kodlash mumkin bo'lganda, maktab darajasida informatika uzluksiz o'rganiladi.

Eslayotganimizdek, baytlarda "shifrlash" fayllari jarayoni standartlashtirilgan. ASCII standartini olamiz. Aytish kerakki, "salom" so'zini shifrlash uchun harflarning soniga qarab 6 bayta kerak. Bu matn miqdori diskda ushbu matnga ega bo'ladi. "Salom" so'zini ketma-ket 100 marta yozsak, nima bo'ladi? Hech narsa alohida - buning uchun 600 bayta kerak, buning uchun disk maydoni bir xil. Shu bilan birga, arxivdan foydalanishimiz mumkin. Bu fayl juda kam miqdordagi baytning "shifrlangan" buyrug'i bo'ladi: "salom 100 barobar ko'paytiriladi". Ushbu xabarda harflar soni hisobga olinsa, bunday faylni yozish uchun biz faqat 19 bayta kerak degan xulosaga keldik. Va disk maydoni bir xil miqdordagi. Xuddi shu arxiv faylini "ochish" vaqtida "parolni bekor qilish" yuzaga keladi va matn "100 salom" bilan asl formasini oladi. Shunday qilib, maxsus kodlash mexanizmidan foydalanadigan maxsus dastur yordamida diskda katta hajmdagi joyni saqlab qolamiz.

Yuqoridagi jarayonlar juda universaldir: qanday belgilar tizimidan qat'iy nazar, ma'lumotni arxivlash orqali siqishni uchun axborotni kodlash har doim ham mumkin.

Ikkinchi mexanizm nima? Ba'zi darajalarda bu arxivlarda ishlatiladigan narsalarga o'xshaydi. Biroq, asosiy farq, siqilgan faylni kompyuter tomonidan "ochish" usuli bo'lmasdan ko'rsatilishi mumkin. Ushbu mexanizm qanday ishlaydi?

Eslatib o'tamiz, dastlabki shaklda "salom" so'zi 6 baytni oladi. Biroq, biz hiyla bilan shug'ullanishimiz mumkin: "prvt". 4 bayt bor. Amalga oshirilishi kerak bo'lgan barcha narsa, faylni namoyish qilish vaqtida olib tashlagan harflarni kiritish uchun kompyuterni "o'rgatish" dir. Amalda, "o'rganish" jarayonini tashkil etishning zaruriyati yo'qligini aytishim kerak. Yo'qotilgan belgilarni aniqlashning asosiy mexanizmlari zamonaviy PC dasturlarida aks ettirilgan. Ya'ni, biz har kuni ishlayotgan fayllarning katta qismi bu algoritm bilan "shifrlangan".

Albatta, yuqorida tavsiflangan ikkala yondashuvdan bir vaqtda foydalanilganda, axborotni siqishni ta'minlaydigan "gibrid" ma'lumotli kodlash tizimlari ham mavjud. Va, ehtimol, ular disk maydoni iqtisodi nuqtai nazaridan hammadan ham ko'proq samaraliroq bo'ladi.

Albatta, "salom" so'zi bilan biz faqat ma'lumotlar yordamida siqishni mexanizmlarini ishlashning asosiy tamoyillarini bayon qildik. Aslida ular juda murakkab. Axborotni kodlashning turli tizimlari fayllarni "siqish" uchun juda murakkab mexanizmlarni taklif qilishi mumkin. Biroq, biz kompyuterda axborot sifati yomonlashib qolmasdan, deyarli disk maydoni iqtisodiga erishish mumkin bo'lganligi sababli ko'rib turibmiz. Suratlar, audio va videolardan foydalanishda ma'lumotni siqishning roli ayniqsa muhimdir - bu ma'lumotlarning turlari disklardan boshqalarga qaraganda ko'proq talabga ega.

Boshqa "kodlar" mavjudmi?

Eng boshida aytganimizdek, kodlash murakkab hodisa. Baytlarga asoslangan raqamli ma'lumotlarni kodlashning asosiy printsiplariga rioya qilgan holda, biz boshqa sohaga ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bu kompyuter kodlarini bir nechta ma'noda ishlatish bilan bog'liq. Bu erda "kod" bilan biz zeroslar qatori va ularning ketma-ketligini emas, balki zamonaviy insonning hayoti uchun amaliy ahamiyatga ega bo'lgan turli xil harf va belgilar to'plamini (biz allaqachon bilamizki, 0dan va 1dan yaratilgan) nazarda tutamiz.

Dastur kodi

kodi - har qanday kompyuter dasturi yuragi. Bu kompyuterga tushunarli tilda yozilgan. Kompyuter, kodni tahlil ayrim buyruqlari. u o'zini "parolini hal" qodir kodi mavjud raqamli ma'lumotlar boshqa turdagi bir kompyuter dasturi o'ziga xos xususiyati (foydalanuvchi faqat jarayonini boshlash kerak).

Dasturning yana bir xususiyati - foydalanish kodi nisbiy moslashuvchan. va boshqa tilda - deb, "iboralar", va agar zarur bo'lsa, katta majmuini foydalanib, kompyuter bir odam mumkin Shu ish berishi bo'ladi.

Formatlashtirish hujjatlar

xat kodi doirasi yana bir amaliy ahamiyati - yaratish va hujjatlarni formatlash. qoida tariqasida, ekranda belgilar oddiy ko'rsatish kompyuterga amaliy ahamiyatga nuqtai nazaridan etarli emas. Ko'p hollarda, matn bir alohida shrift o'lchami va rangini yordamida barpo bo'lishi kerak, (masalan, masalan, jadvallar, kabi) qo'shimcha elementlar bilan birga. Bu parametrlar barcha kompyuter tushunadigan maxsus tillarda dasturlarini taqdirda, shuningdek, belgilangan. Kompyuter, "jamoasi" tan, foydalanuvchi xohlasa aniq sifatida hujjatni ko'rsatadi. Bundan tashqari, matn u "iboralar" va hatto turli tillarda turli guruhlar yordamida dasturlar bilan sodir kabi, xuddi shu tarzda yaratilgan bo'lishi mumkin.

Biroq, hujjatlar va kompyuter dasturlari uchun kodlari orasida asosiy farq bor. Bu sobiq o'zlarini parolini ochish uchun emas, aslida iborat. formatlangan matnli har doim talab uchinchi tomon dastur bilan fayllarni ochish uchun.

ma'lumotlarni shifrlash

kompyuterlar uchun qo'llaniladigan atamasi "kodi" yana bir talqini - shifrlash hisoblanadi. Yuqorida, biz "kodlash" muddatga sinonimi sifatida bu so'zni foydalangan, va joizdir. Bu erda, shifrlash, biz hodisaning boshqa turdagi degani. Ya'ni, boshqa odamlar tomonidan ularga kirishni taqiqlaydi uchun raqamli ma'lumotlarni kodlash. kompyuter fayllari himoya - IT-sohasida eng muhim faoliyati. Bu aslida u ham bir maktab kompyuter o'z ichiga olgan alohida ilmiy intizomga. oldini olish maqsadida, fayllarni kodlash ruxsatsiz kirish - bolalik zamonaviy davlatlar fuqarolari uchun taqdim etiladi ahamiyati bo'lgan bir vazifa, deb.

Qanday mexanizmlari tomonidan bo'lgan ma'lumotlarni shifrlash? Biz ko'rib chiqqan barcha oldingi kabi qoida sifatida oddiy va tushunarli. Kodlash - mantiq asosiy tamoyillari jihatidan osonlik ta'riflashga bir jarayon.

Biz xabar etkazish kerak, deylik, "Ivanov, Petrov boradi" hech kim uni o'qib mumkin, shuning uchun. "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21": Biz xabar shifrlash va natija ko'rish uchun kompyuter ishonch. Ushbu kod albatta, juda oddiy, deb: har bir raqam, bizning iboralar alifboda harflar soni mos keladi. va hokazo, 1 Lekin bu nihoyatda qattiq tugmachasiga pick up qiladi, shunday qilib, zamonaviy kompyuter kodlashtirish tizimi ma'lumotlarni shifrlash mumkin ... - "A", 3 - "men", "B", 10-o'rinda turibdi