Pengkodean data biner. Pengkodean data

Untuk mengotomatisasi pekerjaan dengan data dari jenis yang berbeda, sangat penting untuk menyatukan formulir presentasi mereka - ini biasanya dilakukan dengan menggunakan teknik pengkodean, yaitu, ekspresi data dari satu jenis dalam hal data dari jenis lain. manusia alami bahasa - mereka tidak lebih dari sistem pengkodean konsep untuk mengekspresikan pikiran melalui ucapan. bahasa terkait erat alfabet(sistem untuk mengkodekan komponen bahasa menggunakan simbol grafis). Sejarah tahu menarik, meskipun upaya yang gagal untuk membuat bahasa dan huruf "universal". Rupanya, kegagalan upaya untuk mengimplementasikannya adalah karena fakta bahwa formasi nasional dan sosial secara alami memahami bahwa perubahan dalam sistem pengkodean data publik pasti akan mengarah pada perubahan metode publik (yaitu, norma hukum dan moral), dan ini mungkin terkait dengan pergolakan sosial. .

Masalah yang sama dari alat pengkodean universal cukup berhasil diterapkan di cabang-cabang teknologi, sains, dan budaya tertentu. Contohnya termasuk sistem penulisan ekspresi matematika, alfabet telegraf, alfabet bendera laut, sistem Braille untuk orang buta, dan banyak lagi.

Teknologi komputer juga memiliki sistemnya sendiri - disebut pengkodean biner dan didasarkan pada representasi data dengan urutan hanya dua karakter: 0 dan 1. Karakter ini disebut digit biner, dalam Bahasa Inggris - angka biner atau disingkat memukul (sedikit).

Dua konsep dapat diekspresikan dalam satu bit: 0 atau 1 (Ya atau tidak, hitam atau putih, benar atau PALSU dll.). Jika jumlah bit ditingkatkan menjadi dua, maka empat konsep yang berbeda sudah dapat diungkapkan:

Tiga bit dapat mengkodekan delapan nilai yang berbeda:

000 001 010 011 100 101 110 111

Menambah satu jumlah bit dalam sistem pengkodean biner, kami menggandakan jumlah nilai yang dapat dinyatakan dalam sistem ini, yaitu, rumus umumnya adalah:

di mana N- jumlah nilai yang disandikan independen;

T - kedalaman bit dari pengkodean biner yang diadopsi dalam sistem yang diberikan.

Pengkodean bilangan bulat dan bilangan real

Bilangan bulat dikodekan dalam kode biner cukup sederhana - cukup ambil bilangan bulat dan bagi menjadi dua sampai hasil bagi sama dengan satu. Himpunan sisa dari setiap pembagian, ditulis dari kanan ke kiri bersama dengan hasil bagi terakhir, membentuk analog biner dari angka desimal.

Jadi, 19= 10011;.

Untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 255, cukup memiliki 8 bit kode biner (8 bit). Enam belas bit memungkinkan Anda untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 65535, dan 24 bit - lebih dari 16,5 juta nilai berbeda.

Bilangan real dikodekan menggunakan pengkodean 80-bit. Dalam hal ini, nomor pertama dikonversi ke bentuk yang dinormalisasi:

3,1415926 =0,31415926-10"

300 000 = 0,3 10 6

123 456 789 = 0,123456789 10 10

Bagian pertama dari bilangan tersebut disebut mantissa dan yang kedua - ciri. Sebagian besar dari 80 bit dialokasikan untuk menyimpan mantissa (bersama dengan tanda) dan beberapa bit tetap dialokasikan untuk menyimpan karakteristik (juga ditandatangani).

Pengkodean data teks

Jika setiap karakter alfabet dikaitkan dengan bilangan bulat tertentu (misalnya, nomor seri), maka dengan bantuan kode biner, informasi tekstual juga dapat dikodekan. Delapan bit sudah cukup untuk mengkodekan 256 karakter yang berbeda. Ini cukup untuk mengekspresikan dalam berbagai kombinasi delapan bit semua karakter bahasa Inggris dan Rusia, baik huruf kecil maupun huruf besar, serta tanda baca, simbol operasi aritmatika dasar dan beberapa karakter khusus yang diterima secara umum, seperti simbol "§ ".

Secara teknis, terlihat sangat sederhana, tetapi selalu ada kesulitan organisasi yang cukup signifikan. Pada tahun-tahun awal perkembangan teknologi komputer, mereka dikaitkan dengan kurangnya standar yang diperlukan, dan sekarang mereka disebabkan, sebaliknya, oleh banyaknya standar yang bertindak secara bersamaan dan bertentangan. Agar seluruh dunia mengkodekan data teks dengan cara yang sama, diperlukan tabel pengkodean terpadu, dan ini masih tidak mungkin karena kontradiksi antara simbol alfabet nasional, serta kontradiksi perusahaan.

Untuk bahasa Inggris, yang secara de facto telah menangkap ceruk sarana komunikasi internasional, kontradiksi telah dihilangkan. Institut Standar Amerika Serikat (ANSI - Institut Standar Nasional Amerika) menerapkan sistem pengkodean ASCII (Kode Standar Amerika untuk Pertukaran Informasi - Kode Standar AS untuk Pertukaran Informasi). dalam sistem ASCII dua tabel pengkodean diperbaiki - dasar dan diperpanjang. Tabel dasar memperbaiki nilai kode dari 0 hingga 127, dan tabel yang diperluas mengacu pada karakter dengan angka dari 128 hingga 255.

32 kode pertama dari tabel dasar, mulai dari nol, diberikan kepada produsen perangkat keras (terutama produsen komputer dan perangkat pencetakan). Daerah ini berisi apa yang disebut kode kontrol, yang tidak sesuai dengan karakter bahasa apa pun, dan, karenanya, kode-kode ini tidak ditampilkan di layar atau di perangkat pencetakan, tetapi kode tersebut dapat dikontrol oleh bagaimana data lain dikeluarkan.

Mulai dari kode 32 sampai dengan kode 127 terdapat kode untuk karakter alfabet bahasa Inggris, tanda baca, angka, operasi aritmatika dan beberapa karakter bantu.

Sistem pengkodean data teks serupa telah dikembangkan di negara lain. Jadi, misalnya, di Uni Soviet, sistem pengkodean KOI-7 beroperasi di area ini. (kode komunikasi, tujuh digit). Namun, dukungan dari produsen perangkat keras dan perangkat lunak membawa kode Amerika ASCII ke tingkat standar internasional, dan sistem pengkodean nasional harus "mundur" ke bagian kedua yang diperluas dari sistem pengkodean, yang menentukan nilai kode dari 128 menjadi 255. Tidak adanya standar tunggal dalam area ini telah menyebabkan pluralitas pengkodean yang bertindak secara bersamaan. Hanya di Rusia, Anda dapat menentukan tiga standar enkode saat ini dan dua lagi yang sudah usang.

Jadi, misalnya, pengkodean karakter bahasa Rusia, yang dikenal sebagai pengkodean Windows-1251, diperkenalkan "dari luar" - oleh Microsoft, tetapi, mengingat meluasnya penggunaan sistem operasi dan produk lain dari perusahaan ini di Rusia, itu mengakar kuat dan banyak digunakan. Encoding ini digunakan pada sebagian besar komputer lokal yang berjalan pada platform Windows.

Pengkodean umum lainnya disebut KOI-8 (kode komunikasi, delapan digit) - asalnya berasal dari masa Dewan Bantuan Ekonomi Bersama Negara-Negara Eropa Timur. Saat ini, pengkodean KOI-8 banyak digunakan di jaringan komputer di Rusia dan di sektor Internet Rusia.

Standar internasional, yang menyediakan pengkodean karakter alfabet Rusia, disebut pengkodean ISO (Organisasi Standar Internasional - Institut Internasional untuk Standardisasi). Dalam praktiknya, pengkodean ini jarang digunakan.

Pada komputer yang berjalan di sistem operasi MSDOS, dua penyandian lagi dapat beroperasi (pengkodean tamu pengkodean GOST-alternatif). Yang pertama dianggap usang bahkan di tahun-tahun awal munculnya komputasi pribadi, tetapi yang kedua digunakan hingga hari ini.

Karena banyaknya sistem pengkodean data teks yang beroperasi di Rusia, masalah konversi data antarsistem muncul - ini adalah salah satu tugas umum ilmu komputer.

Sistem pengkodean data teks universal

Jika kita menganalisis kesulitan organisasi yang terkait dengan penciptaan sistem terpadu penyandian data teks, dapat disimpulkan bahwa mereka disebabkan oleh kumpulan kode yang terbatas (256). Pada saat yang sama, jelas bahwa jika, misalnya, karakter dikodekan bukan dengan angka biner delapan bit, tetapi dengan angka dengan jumlah digit yang besar, maka kisaran nilai kode yang mungkin akan menjadi jauh lebih besar. Sistem seperti itu, berdasarkan pengkodean karakter 16-bit, disebut universal - UNICODE. Enam belas digit memungkinkan untuk memberikan kode unik untuk 65.536 karakter berbeda - bidang ini cukup untuk menampung sebagian besar bahasa di dunia dalam satu tabel karakter.

Terlepas dari kejelasan sepele dari pendekatan semacam itu, transisi mekanis sederhana ke sistem ini lama tertahan karena sumber daya peralatan komputer yang tidak mencukupi (dalam sistem pengkodean) UNIKODE semua dokumen teks secara otomatis menjadi dua kali lebih panjang). Pada paruh kedua tahun 1990-an, sarana teknis mencapai tingkat pemberian sumber daya yang diperlukan, dan hari ini kita menyaksikan transisi bertahap dari dokumen dan perangkat lunak ke sistem pengkodean universal. Untuk pengguna individu, ini menambah kekhawatiran untuk mengoordinasikan dokumen yang dibuat dalam sistem pengkodean yang berbeda dengan perangkat lunak, tetapi ini harus dipahami sebagai kesulitan masa transisi.

Pengkodean data gambar

Jika Anda melihat gambar grafis hitam putih yang dicetak di koran atau buku dengan kaca pembesar, Anda dapat melihat bahwa itu terdiri dari titik-titik kecil yang membentuk pola karakteristik yang disebut raster(Gbr. 1).

Beras. 1. Raster adalah metode pengkodean informasi grafis yang telah lama diterima di industri percetakan

Karena koordinat linier dan properti individu dari setiap titik (kecerahan) dapat diekspresikan menggunakan bilangan bulat, dapat dikatakan bahwa pengkodean raster memungkinkan penggunaan kode biner untuk mewakili data grafik. Secara umum diterima saat ini untuk mewakili ilustrasi hitam dan putih sebagai kombinasi titik-titik dengan 256 gradasi. warna abu-abu, dan dengan demikian angka biner delapan bit biasanya cukup untuk mengkodekan kecerahan titik mana pun.

Digunakan untuk mengkodekan grafik berwarna. prinsip dekomposisi warna sewenang-wenang menjadi komponen utama. Tiga warna primer digunakan sebagai komponen tersebut: merah (Merah, R), hijau (Hijau, G) dan biru (Biru, V). Dalam praktiknya, diyakini (walaupun secara teoritis ini tidak sepenuhnya benar) bahwa warna apa pun yang terlihat oleh mata manusia dapat diperoleh dengan mencampurkan ketiga warna primer ini secara mekanis. Sistem pengkodean seperti itu disebut sistem RGB dengan huruf pertama dari nama-nama warna primer.

Jika 256 nilai (delapan bit) digunakan untuk mengkodekan kecerahan masing-masing komponen utama, seperti biasa untuk gambar hitam putih halftone, maka 24 bit harus dihabiskan untuk mengkodekan warna satu titik. Pada saat yang sama, sistem pengkodean memberikan definisi yang jelas tentang 16,5 juta warna berbeda, yang sebenarnya mendekati sensitivitas mata manusia. Mode untuk merepresentasikan grafik berwarna menggunakan 24 bit disebut penuh warna (Warna Asli).

Setiap warna primer dapat diberi warna komplementer, yaitu warna yang melengkapi warna primer menjadi putih. Sangat mudah untuk melihat bahwa untuk setiap warna primer, warna komplementer dibentuk oleh jumlah dari sepasang warna primer lainnya. Dengan demikian, warna komplementer adalah: biru (Cyan, C), ungu (Magenta, M) dan kuning ( Kuning, Y). Prinsip penguraian warna sewenang-wenang menjadi komponen penyusun dapat diterapkan tidak hanya pada warna primer, tetapi juga pada warna tambahan, yaitu warna apa pun dapat direpresentasikan sebagai jumlah komponen cyan, magenta, dan kuning. Metode pengkodean warna ini diterima di industri percetakan, tetapi tinta keempat juga digunakan dalam industri percetakan - hitam (Hitam, K). Oleh karena itu, sistem pengkodean ini dilambangkan dengan empat huruf CMYK(warna hitam ditunjukkan oleh huruf KE, karena surat PADA sudah ditempati oleh warna biru), dan untuk mewakili grafik warna dalam sistem ini, Anda harus memiliki 32 bit. Mode ini juga disebut penuh warna. (Warna sebenarnya).

Jika Anda mengurangi jumlah bit yang digunakan untuk mengkodekan warna setiap titik, Anda dapat mengurangi jumlah data, tetapi rentang warna yang dikodekan akan berkurang secara nyata. Pengkodean grafik berwarna dengan bilangan biner 16-bit disebut mode warna tinggi.

Saat menyandikan informasi warna dengan delapan bit data, hanya 256 corak warna yang dapat ditransmisikan. Metode pengkodean warna ini disebut indeks. Arti namanya adalah, karena 256 nilai sama sekali tidak cukup untuk menyampaikan seluruh rentang warna yang dapat diakses oleh mata manusia, kode setiap piksel raster tidak mengekspresikan warna itu sendiri, tetapi hanya jumlahnya. (indeks) dalam beberapa tabel pencarian yang disebut palet. Tentu saja, palet ini harus diterapkan pada data grafik - tanpa itu, tidak mungkin menggunakan metode untuk mereproduksi informasi pada layar atau kertas (yaitu, tentu saja, Anda dapat menggunakannya, tetapi karena ketidaklengkapan data , informasi yang diterima tidak akan memadai: dedaunan di pohon mungkin berubah menjadi merah, dan langit berwarna hijau).

Pengkodean audio

Teknik dan metode bekerja dengan informasi suara datang ke teknologi komputer terbaru. Selain itu, tidak seperti data numerik, tekstual dan grafik, rekaman suara tidak memiliki sejarah pengkodean yang panjang dan terbukti. Akibatnya, metode pengkodean informasi suara dalam kode biner jauh dari standarisasi. Banyak perusahaan individu telah mengembangkan standar perusahaan mereka sendiri, tetapi secara umum, dua arah utama dapat dibedakan.

metode FM (Modulasi frekuensi) didasarkan pada fakta bahwa secara teoritis setiap suara kompleks dapat didekomposisi menjadi urutan sinyal harmonik paling sederhana dari frekuensi yang berbeda, yang masing-masing adalah sinusoida biasa, dan oleh karena itu dapat dijelaskan dengan parameter numerik, yaitu dengan kode. Di alam, sinyal audio memiliki spektrum kontinu, yaitu analog. Ekspansi mereka menjadi seri harmonik dan representasi dalam bentuk sinyal digital diskrit dilakukan oleh perangkat khusus - konverter analog-ke-digital (ADC). Transformasi terbalik untuk mereproduksi suara yang dikodekan dengan kode numerik dilakukan konverter digital-ke-analog (DAC). Dengan transformasi seperti itu, hilangnya informasi yang terkait dengan metode pengkodean tidak dapat dihindari, sehingga kualitas rekaman suara biasanya tidak sepenuhnya memuaskan dan sesuai dengan kualitas suara alat musik listrik paling sederhana dengan karakteristik warna musik elektronik. Pada saat yang sama, metode pengkodean ini menyediakan kode yang sangat ringkas, dan oleh karena itu ditemukan aplikasi bahkan di tahun-tahun ketika sumber daya teknologi komputer jelas tidak mencukupi.

Metode gelombang-tabel ( tabel gelombang) sintesis lebih cocok untuk keadaan seni saat ini. Sederhananya, kita dapat mengatakan bahwa di suatu tempat di tabel yang telah disiapkan sebelumnya, sampel suara disimpan untuk banyak alat musik yang berbeda (walaupun tidak hanya untuk mereka). Dalam rekayasa, sampel seperti itu disebut sampel. Kode numerik mengungkapkan jenis instrumen, nomor modelnya, nada, durasi dan intensitas suara, dinamika perubahannya, beberapa parameter lingkungan tempat suara terjadi, serta parameter lain yang mencirikan fitur suara. . Karena suara "nyata" digunakan sebagai sampel, kualitas suara yang diperoleh sebagai hasil sintesis sangat tinggi dan mendekati kualitas suara alat musik asli.

Struktur data dasar

Bekerja dengan kumpulan data besar lebih mudah untuk diotomatisasi saat data dipesan, yaitu, mereka membentuk struktur tertentu. Ada tiga jenis utama struktur data: linier, hierarkis dan datar. Mereka dapat dipertimbangkan pada contoh buku biasa.

Jika Anda membongkar buku menjadi lembaran-lembaran terpisah dan mengocoknya, buku itu akan kehilangan tujuannya. Ini masih akan mewakili kumpulan data, tetapi sangat sulit untuk menemukan metode yang memadai untuk memperoleh informasi darinya. (Situasinya akan lebih buruk jika setiap huruf dipotong dari buku secara terpisah - dalam hal ini, tidak mungkin ada metode yang memadai untuk membacanya sama sekali.)

Jika kami mengumpulkan semua lembar buku dalam urutan yang benar, kami mendapatkan struktur data yang paling sederhana - linier. Anda sudah dapat membaca buku seperti itu, meskipun untuk menemukan data yang diperlukan Anda harus membacanya berturut-turut, mulai dari awal, yang tidak selalu nyaman.

Untuk pengambilan data cepat, ada struktur hierarki. Jadi, misalnya, buku dibagi menjadi bagian, bagian, bab, paragraf, dll. Elemen struktur tingkat yang lebih rendah termasuk dalam elemen struktur tingkat yang lebih tinggi: bagian terdiri dari bab, bab paragraf, dll.

Untuk array yang besar, mencari data dalam struktur hierarkis jauh lebih mudah daripada di linier, tetapi bahkan di sini diperlukan navigasi, berhubungan dengan kebutuhan untuk melihat. Dalam praktiknya, tugas disederhanakan oleh fakta bahwa di sebagian besar buku ada penampang tambahan meja, menghubungkan elemen struktur hierarkis dengan elemen struktur linier, yaitu menghubungkan bagian, bab, dan paragraf dengan nomor halaman. Dalam buku dengan struktur hierarki sederhana, yang dirancang untuk membaca berurutan, tabel ini biasanya disebut Daftar isi dan dalam buku-buku dengan struktur kompleks yang memungkinkan pembacaan selektif, itu disebut isi.

1.6. data dan pengkodean

Pembawa data

Data adalah komponen dialektis dari informasi. Mereka adalah sinyal terdaftar. Dalam hal ini, metode pendaftaran fisik dapat berupa: gerakan mekanis benda fisik, perubahan bentuk atau parameter kualitas permukaannya, perubahan listrik, magnet, karakteristik optik, komposisi kimia dan (atau) sifat ikatan kimia, perubahan keadaan sistem elektronik, dan banyak lagi.

Menurut metode pendaftaran, data dapat disimpan dan diangkut pada berbagai jenis media. Media penyimpanan yang paling umum, meskipun bukan yang paling ekonomis, tampaknya adalah kertas. Di atas kertas, data direkam dengan mengubah karakteristik optik permukaannya. Mengubah sifat optik (mengubah reflektansi permukaan dalam rentang panjang gelombang tertentu) juga digunakan dalam perangkat yang merekam dengan sinar laser pada media plastik dengan lapisan reflektif (CD-ROM). Sebagai media yang menggunakan perubahan sifat magnetik, kita dapat menamai pita magnetik dan disk. Merekam data dengan mengubah komposisi kimia zat permukaan pembawa banyak digunakan dalam fotografi. Pada tingkat biokimia, terjadi akumulasi dan transmisi data pada satwa liar.

Pembawa data menarik bagi kami bukan pada diri mereka sendiri, tetapi sejauh sifat-sifat informasi sangat erat kaitannya dengan sifat-sifat pembawanya. Setiap pembawa dapat dicirikan oleh parameter resolusi (jumlah data yang direkam dalam unit pengukuran yang diterima untuk pembawa) dan rentang dinamis (rasio logaritmik dari intensitas amplitudo sinyal maksimum dan minimum yang direkam). Sifat informasi seperti kelengkapan, aksesibilitas, dan keandalan seringkali bergantung pada sifat pembawa ini. Jadi, misalnya, kita dapat mengandalkan fakta bahwa lebih mudah untuk memastikan kelengkapan informasi dalam basis data yang terletak di CD daripada di basis data dengan tujuan serupa yang terletak di floppy disk, karena dalam kasus pertama kepadatan perekaman data per satuan panjang jalur jauh lebih tinggi. Untuk rata-rata konsumen, ketersediaan informasi dalam buku terasa lebih tinggi daripada informasi yang sama pada CD, karena tidak semua konsumen memiliki peralatan yang diperlukan. Dan akhirnya, diketahui bahwa efek visual dari melihat slide di proyektor jauh lebih besar daripada melihat ilustrasi serupa yang dicetak di atas kertas, karena kisaran sinyal kecerahan dalam cahaya yang ditransmisikan adalah dua hingga tiga kali lipat lebih besar daripada dalam cahaya yang dipantulkan.

Tugas transformasi data untuk mengubah pembawa adalah salah satu tugas terpenting informatika. Dalam struktur biaya sistem komputasi, perangkat untuk input dan output data yang bekerja dengan media penyimpanan menghabiskan hingga setengah dari biaya perangkat keras.

Operasi data

Selama proses informasi, data diubah dari satu jenis ke jenis lainnya menggunakan metode. Pemrosesan data mencakup banyak operasi yang berbeda. Dengan perkembangan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dan komplikasi umum komunikasi dalam masyarakat manusia, biaya tenaga kerja untuk pemrosesan data terus meningkat. Pertama-tama, ini disebabkan oleh komplikasi terus-menerus dari kondisi untuk mengelola produksi dan masyarakat. Faktor kedua, yang juga menyebabkan peningkatan umum dalam volume data yang diproses, juga terkait dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, yaitu, dengan kemunculan dan implementasi yang cepat dari pembawa data baru, sarana penyimpanan dan pengiriman data.

Dalam struktur kemungkinan operasi dengan data, yang utama berikut dapat dibedakan:

Pengumpulan data - akumulasi data untuk memastikan kelengkapan informasi yang memadai untuk pengambilan keputusan;

Formalisasi data - membawa data dari sumber yang berbeda ke bentuk yang sama agar dapat dibandingkan satu sama lain, yaitu untuk meningkatkan tingkat aksesibilitasnya;

Penyaringan data - menyaring data "berlebihan" yang tidak diperlukan untuk pengambilan keputusan; pada saat yang sama, tingkat "kebisingan" harus berkurang, dan keandalan serta kecukupan data harus meningkat;

Menyortir data - mengurutkan data menurut atribut yang diberikan untuk kemudahan penggunaan; meningkatkan ketersediaan informasi;

Pengelompokan data - menggabungkan data menurut atribut yang diberikan untuk meningkatkan kemudahan penggunaan; meningkatkan ketersediaan informasi;

Pengarsipan data - organisasi penyimpanan data dalam bentuk yang nyaman dan mudah diakses; berfungsi untuk mengurangi biaya ekonomi penyimpanan data dan meningkatkan keandalan keseluruhan proses informasi secara keseluruhan;

Perlindungan data - serangkaian tindakan yang bertujuan untuk mencegah kehilangan, reproduksi, dan modifikasi data;

Transportasi data - penerimaan dan transmisi (pengiriman dan pengiriman) data antara peserta jarak jauh dalam proses informasi; pada saat yang sama, dalam informatika, sumber data biasanya disebut server, dan konsumen disebut klien;

Transformasi data adalah transfer data dari satu bentuk ke bentuk lain atau dari satu struktur ke struktur lainnya. Konversi data sering dikaitkan dengan perubahan jenis media, misalnya, buku dapat disimpan dalam bentuk kertas biasa, tetapi baik bentuk elektronik maupun mikrofilm dapat digunakan untuk ini. Kebutuhan untuk beberapa konversi data juga muncul selama transportasi mereka, terutama jika dilakukan dengan cara yang tidak dimaksudkan untuk mengangkut data jenis ini. Sebagai contoh, dapat disebutkan bahwa untuk mengangkut aliran data digital melalui saluran jaringan telepon (yang awalnya hanya berfokus pada transmisi sinyal analog dalam rentang frekuensi yang sempit), perlu untuk mengubah data digital menjadi beberapa jenis sinyal audio, yang dilakukan oleh perangkat khusus - modem telepon.

Daftar operasi data tipikal yang diberikan di sini masih jauh dari lengkap. Jutaan orang di seluruh dunia terlibat dalam pembuatan, pemrosesan, transformasi, dan transportasi data, dan setiap tempat kerja melakukan operasi spesifiknya sendiri yang diperlukan untuk mengelola proses sosial, ekonomi, industri, ilmiah, dan budaya. Tidak mungkin untuk mengkompilasi daftar lengkap operasi yang mungkin, dan itu tidak perlu. Sekarang kesimpulan lain penting bagi kami: bekerja dengan informasi bisa sangat padat karya, dan itu harus otomatis.

Pengkodean data biner

Untuk mengotomatisasi pekerjaan dengan data yang termasuk dalam tipe yang berbeda, sangat penting untuk menyatukan bentuk presentasinya - untuk ini, teknik pengkodean biasanya digunakan, yaitu, ekspresi data dari satu tipe melalui data tipe lain. Bahasa manusia alami tidak lebih dari sistem pengkodean konsep untuk mengekspresikan pikiran melalui ucapan. Bahasa terkait erat dengan alfabet (sistem untuk menyandikan komponen bahasa menggunakan simbol grafis). Sejarah tahu menarik, meskipun upaya yang gagal untuk membuat bahasa dan huruf "universal". Rupanya, kegagalan upaya untuk mengimplementasikannya adalah karena fakta bahwa formasi nasional dan sosial secara alami memahami bahwa perubahan dalam sistem pengkodean data publik pasti akan mengarah pada perubahan metode publik (yaitu, norma hukum dan moral), dan ini mungkin terkait dengan pergolakan sosial. .

Masalah yang sama dari alat pengkodean universal cukup berhasil diterapkan di cabang-cabang teknologi, sains, dan budaya tertentu. Contohnya termasuk sistem penulisan ekspresi matematika, alfabet telegraf, alfabet bendera laut, sistem Braille untuk orang buta, dan banyak lagi.

Beras. 1.8. Contoh berbagai sistem pengkodean

Teknologi komputer juga memiliki sistemnya sendiri - ini disebut pengkodean biner dan didasarkan pada representasi data dengan urutan hanya dua karakter: 0 dan 1. Karakter ini disebut digit biner, dalam bahasa Inggris - digit biner, atau, singkatnya , sedikit (sedikit).

Dua konsep dapat diekspresikan dalam satu bit: 0 atau 1 (ya atau tidak, hitam atau putih, benar atau salah, dll.). Jika jumlah bit ditingkatkan menjadi dua, maka empat konsep yang berbeda sudah dapat diungkapkan:

Tiga bit dapat mengkodekan delapan nilai yang berbeda:

000 001 010 011 100 101 110 111

Dengan menambah satu jumlah digit dalam sistem pengkodean biner, kami menggandakan jumlah nilai yang dapat dinyatakan dalam sistem ini.

Pengkodean bilangan bulat dan bilangan real

Untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 255, cukup memiliki 8 bit kode biner (8 bit).

……………….

Enam belas bit memungkinkan Anda untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 65535, dan 24 bit - lebih dari 16,5 juta nilai berbeda.

Bilangan real dikodekan menggunakan pengkodean 80-bit. Dalam hal ini, nomor tersebut sebelumnya diubah menjadi bentuk yang dinormalisasi.

3.1415926 = 0.31415926 101

300.000 = 0,3 106

123456789 = 0,123456789 109

Bagian pertama dari angka disebut mantissa, dan bagian kedua disebut karakteristik. Sebagian besar dari 80 bit dialokasikan untuk menyimpan mantissa (bersama dengan tanda) dan beberapa bit tetap dialokasikan untuk menyimpan karakteristik (juga ditandatangani).

Pengkodean data teks

Jika setiap karakter alfabet dikaitkan dengan bilangan bulat tertentu (misalnya, nomor seri), maka dengan bantuan kode biner, informasi tekstual juga dapat dikodekan. Delapan bit sudah cukup untuk mengkodekan 256 karakter yang berbeda. Ini cukup untuk mengekspresikan dalam berbagai kombinasi delapan bit semua karakter alfabet Inggris dan Rusia, baik huruf kecil maupun huruf besar, serta tanda baca, simbol operasi aritmatika dasar, dan beberapa karakter khusus yang diterima secara umum, seperti simbol " ".

Secara teknis, terlihat sangat sederhana, tetapi selalu ada kesulitan organisasi yang cukup signifikan. Pada tahun-tahun awal perkembangan teknologi komputer, mereka dikaitkan dengan kurangnya standar yang diperlukan, dan sekarang mereka disebabkan, sebaliknya, oleh banyaknya standar yang bertindak secara bersamaan dan bertentangan. Agar seluruh dunia mengkodekan data teks dengan cara yang sama, diperlukan tabel pengkodean terpadu, dan ini masih tidak mungkin karena kontradiksi antara simbol alfabet nasional, serta kontradiksi perusahaan.

Untuk dalam Bahasa Inggris, yang telah merebut ceruk de facto dari sarana komunikasi internasional, kontradiksi telah dihapus. Institut Standar AS (ANSI - Institut Standar Nasional Amerika) memperkenalkan sistem pengkodean ASCII (Kode Standar Amerika untuk Pertukaran Informasi). Sistem ASCII memiliki dua tabel pengkodean: dasar dan diperpanjang. Tabel dasar memperbaiki nilai kode dari 0 hingga 127, dan tabel yang diperluas mengacu pada karakter dengan angka dari 128 hingga 255.

32 kode pertama dari tabel dasar, mulai dari nol, diberikan kepada produsen perangkat keras (terutama produsen komputer dan perangkat pencetakan). Area ini berisi apa yang disebut kode kontrol, yang tidak sesuai dengan karakter bahasa apa pun, dan, oleh karena itu, kode ini tidak ditampilkan di layar atau di perangkat pencetakan, tetapi dapat dikontrol dengan cara data lain dikeluarkan.

Mulai dari kode 32 sampai dengan kode 127 terdapat kode untuk karakter alfabet bahasa Inggris, tanda baca, angka, operasi aritmatika dan beberapa karakter bantu. meja dasar Pengkodean ASCII diberikan dalam tabel 1.1.

Sistem pengkodean data teks serupa telah dikembangkan di negara lain. Jadi, misalnya, di Uni Soviet, sistem pengkodean KOI-7 (kode pertukaran informasi tujuh digit) beroperasi di area ini. Namun, dukungan dari produsen perangkat keras dan perangkat lunak membawa kode ASCII Amerika ke tingkat standar internasional, dan sistem pengkodean nasional harus "mundur" ke bagian kedua yang diperluas dari sistem pengkodean, yang mendefinisikan nilai-nilai kode dari 128 hingga 255. Kurangnya standar tunggal di bidang ini telah menyebabkan pluralitas pengkodean yang beroperasi secara bersamaan. Hanya di Rusia, Anda dapat menentukan tiga standar enkode saat ini dan dua lagi yang sudah usang.

Jadi, misalnya, pengkodean karakter bahasa Rusia, yang dikenal sebagai pengkodean Windows-1251, diperkenalkan "dari luar" oleh Microsoft, tetapi, mengingat meluasnya penggunaan sistem operasi dan produk lain dari perusahaan ini di Rusia, itu sangat mengakar dan digunakan secara luas (Tabel 1.2). Encoding ini digunakan pada sebagian besar komputer lokal yang berjalan pada platform Windows. Secara de facto, ini telah menjadi standar di sektor Rusia di World Wide Web.

Pengkodean umum lainnya disebut KOI-8 (kode pertukaran informasi, delapan digit) - asalnya berasal dari masa Council for Mutual Economic Assistance of Eastern European States (tabel 1.3). Atas dasar pengkodean ini, pengkodean KOI8-R (Rusia) dan KOI8-U (Ukraina) sekarang berlaku. Saat ini, pengkodean KOI8-R banyak digunakan di jaringan komputer di Rusia dan di beberapa layanan di sektor Internet Rusia. Secara khusus, di Rusia, ini adalah standar de facto dalam pesan email dan telekonferensi.

Standar internasional, yang menyediakan pengkodean karakter alfabet Rusia, disebut pengkodean ISO (Organisasi Standar Internasional). Dalam praktiknya, pengkodean ini jarang digunakan (Tabel 1.4).

Pada komputer yang menjalankan sistem operasi MS-DOS, dua penyandian lagi (pengodean GOST dan penyandian alternatif GOST) dapat beroperasi. Yang pertama dianggap usang bahkan pada hari-hari awal komputasi pribadi, tetapi yang kedua masih digunakan sampai sekarang (lihat tabel 1.5).

Karena banyaknya sistem pengkodean data teks yang beroperasi di Rusia, masalah konversi data antarsistem muncul - ini adalah salah satu tugas umum ilmu komputer.

Sistem pengkodean data teks universal

Jika kita menganalisis kesulitan organisasi yang terkait dengan pembuatan sistem pengkodean data teks terpadu, kita dapat menyimpulkan bahwa itu disebabkan oleh seperangkat kode yang terbatas (256). Pada saat yang sama, jelas bahwa jika, misalnya, karakter dikodekan bukan dengan angka biner delapan bit, tetapi dengan angka dengan jumlah digit yang besar, maka kisaran nilai kode yang mungkin akan menjadi jauh lebih besar. Sistem seperti itu, berdasarkan pengkodean karakter 16-bit, disebut universal - UNICODE. Enam belas digit memungkinkan untuk memberikan kode unik untuk 65536 karakter berbeda - bidang ini cukup untuk menampung sebagian besar bahasa di dunia dalam satu tabel karakter.

Terlepas dari kejelasan sepele dari pendekatan semacam itu, transisi mekanis sederhana ke sistem ini terhambat untuk waktu yang lama karena sumber daya komputer yang tidak mencukupi (dalam sistem pengkodean UNICODE, semua dokumen teks secara otomatis menjadi dua kali lebih panjang). Pada paruh kedua tahun 1990-an, sarana teknis mencapai tingkat pemberian sumber daya yang diperlukan, dan hari ini kita menyaksikan transisi bertahap dari dokumen dan perangkat lunak ke sistem pengkodean universal. Untuk pengguna individu, ini menambah kekhawatiran untuk mengoordinasikan dokumen yang dibuat dalam sistem pengkodean yang berbeda dengan perangkat lunak, tetapi ini harus dipahami sebagai kesulitan masa transisi.

Pengkodean data gambar

Jika Anda melihat gambar grafik hitam-putih yang dicetak di koran atau buku dengan kaca pembesar, Anda dapat melihat bahwa gambar tersebut terdiri dari titik-titik kecil yang membentuk pola karakteristik yang disebut raster (Gbr. 1.9).

Beras. 1.9. Raster adalah metode pengkodean informasi grafis,

lama diterima di industri percetakan

Karena koordinat linier dan properti individu dari setiap titik (kecerahan) dapat diekspresikan menggunakan bilangan bulat, dapat dikatakan bahwa pengkodean raster memungkinkan penggunaan kode biner untuk mewakili data grafik. Hal ini umumnya diterima hari ini untuk mewakili ilustrasi hitam-putih sebagai kombinasi titik-titik dengan 256 warna abu-abu, dan dengan demikian, angka biner delapan bit biasanya cukup untuk mengkodekan kecerahan titik apapun.

Untuk mengkodekan gambar grafis berwarna, prinsip penguraian warna sewenang-wenang menjadi komponen dasar diterapkan. Tiga warna primer digunakan sebagai komponen tersebut: merah (Merah, R), hijau (Hijau, G) dan biru (Biru, B). Dalam praktiknya, diyakini (walaupun secara teoritis ini tidak sepenuhnya benar) bahwa warna apa pun yang terlihat oleh mata manusia dapat diperoleh dengan mencampurkan ketiga warna primer ini secara mekanis. Sistem pengkodean seperti itu disebut sistem RGB, setelah huruf pertama dari nama-nama warna primer.

Jika 256 nilai (delapan bit) digunakan untuk mengkodekan kecerahan masing-masing komponen utama, seperti biasa untuk gambar hitam putih halftone, maka 24 bit harus dihabiskan untuk mengkodekan warna satu titik. Pada saat yang sama, sistem pengkodean memberikan definisi yang jelas tentang 16,5 juta warna berbeda, yang sebenarnya mendekati sensitivitas mata manusia. Modus representasi grafik berwarna menggunakan 24 digit biner disebut full-color (True Color).

Setiap warna primer dapat diberi warna komplementer, yaitu warna yang melengkapi warna primer menjadi putih. Sangat mudah untuk melihat bahwa untuk setiap warna primer, warna komplementer dibentuk oleh jumlah dari sepasang warna primer lainnya. Dengan demikian, warna komplementer adalah: cyan (Cyan, C), magenta (Magenta, M) dan kuning (Yellow, Y). Prinsip penguraian warna sewenang-wenang menjadi komponen penyusun dapat diterapkan tidak hanya pada warna primer, tetapi juga pada warna tambahan, yaitu warna apa pun dapat direpresentasikan sebagai jumlah komponen cyan, magenta, dan kuning. Metode pengkodean warna ini diterima di industri percetakan, tetapi tinta keempat juga digunakan dalam industri percetakan - hitam (Hitam, K). Oleh karena itu, sistem pengkodean ini dilambangkan dengan empat huruf CMYK (hitam dilambangkan dengan huruf K, karena huruf B sudah ditempati oleh biru), dan untuk mewakili grafik warna dalam sistem ini, Anda harus memiliki 32 bit. Mode ini juga disebut warna penuh (True Color).

Jika Anda mengurangi jumlah bit yang digunakan untuk mengkodekan warna setiap titik, Anda dapat mengurangi jumlah data, tetapi rentang warna yang dikodekan akan berkurang secara nyata. Pengkodean grafik warna dengan angka biner 16-bit disebut mode Warna Tinggi.

Saat menyandikan informasi warna dengan delapan bit data, hanya 256 corak warna yang dapat ditransmisikan. Metode pengkodean warna ini disebut indeks. Arti namanya adalah, karena 256 nilai sama sekali tidak cukup untuk menyampaikan seluruh rentang warna yang tersedia untuk mata manusia, kode setiap titik raster tidak mengekspresikan warna itu sendiri, tetapi hanya nomornya (indeks) di beberapa tabel referensi yang disebut palet. Tentu saja, palet ini harus diterapkan pada data grafik - tanpa itu, tidak mungkin menggunakan metode untuk mereproduksi informasi pada layar atau kertas (yaitu, tentu saja, Anda dapat menggunakannya, tetapi karena ketidaklengkapan data , informasi yang diterima tidak akan memadai: dedaunan di pohon mungkin berubah menjadi merah, dan langit berwarna hijau).

Pengkodean audio

Teknik dan metode bekerja dengan informasi suara datang ke teknologi komputer terbaru. Selain itu, tidak seperti data numerik, tekstual dan grafik, rekaman suara tidak memiliki sejarah pengkodean yang panjang dan terbukti. Akibatnya, metode pengkodean informasi suara dalam kode biner jauh dari standarisasi. Banyak perusahaan individu telah mengembangkan standar perusahaan mereka sendiri.

Kuliah nomor 4.

Pengkodean data biner

Untuk mengotomatisasi pekerjaan dengan data dari tipe yang berbeda, sangat penting untuk menyatukan formulir presentasi mereka. Untuk ini, teknik pengkodean biasanya digunakan, mis. ekspresi data dari satu jenis dalam hal data dari jenis lain.

Contoh sistem pengkodean: bahasa manusia, ABC (pengkodean bahasa menggunakan simbol grafik), penulisan ekspresi matematika, kode Morse telegrafik, kode Braille untuk orang buta, bendera laut, dll.

Teknologi komputer juga memiliki sistem pengkodean sendiri - ini disebut pengkodean biner dan didasarkan pada representasi data dengan urutan hanya dua karakter: 0 dan 1. Karakter ini disebut digit biner atau bit.

Satu bit dapat mengekspresikan dua konsep: 0 atau 1 (ya atau tidak, hitam atau putih, benar atau salah, dll.). Jika Anda menambah jumlah bit menjadi dua, maka Anda sudah dapat mengekspresikan empat konsep berbeda - 00 01 10 11. Tiga bit sudah dapat menyandikan delapan konsep berbeda - 000 001 010 100 101 110 101 111.

Dengan menambah jumlah bit dalam sistem pengkodean biner satu per satu, Anda dapat menggandakan jumlah nilai yang dapat dikodekan: N=2 Saya, di mana Saya- jumlah digit, N- jumlah nilai.

Komputer dapat memproses data numerik, tekstual, grafik, suara dan video. Semua jenis data ini dikodekan dalam urutan impuls listrik: ada impuls (1), tidak ada impuls (0), mis. dalam urutan nol dan satu. Urutan logis dari nol dan satu disebut bahasa mesin.

Notasi

Apa itu sistem bilangan?

Ada sistem nomor posisional dan non-posisional.

PADA non-posisional sistem, bobot suatu angka (yaitu, kontribusi yang diberikannya terhadap nilai suatu bilangan) tidak bergantung pada posisinya dalam notasi bilangan tersebut. Jadi, dalam sistem bilangan Romawi pada angka XXXII (tiga puluh dua), bobot digit X pada posisi apa pun hanyalah sepuluh.

PADA posisional sistem bilangan, bobot setiap digit berubah tergantung pada posisinya (posisi) dalam urutan digit yang mewakili nomor tersebut. Misalnya, pada angka 757.7, tujuh pertama berarti 7 ratusan, yang kedua - 7 satuan, dan yang ketiga - 7 persepuluh satuan.

Entri nomor 757.7 berarti ekspresi yang disingkat

700 + 50 + 7 + 0,7 = 7 10 2 + 5 10 1 + 7 10 0 + 7 10 -1 = 757,7.

Setiap sistem nomor posisional dicirikan oleh basisnya.

Setiap bilangan asli - dua, tiga, empat, dll. Dapat diambil sebagai dasar sistem. Oleh karena itu, jumlah sistem posisi yang tidak terbatas dimungkinkan: biner, terner, kuaterner, dll. Menulis angka di setiap sistem bilangan dengan basis q berarti singkatan dari ekspresi

Sebuah n-1 q n-1 + a n-2 q n-2 + ... + a 1 q 1 + a 0 q 0 + a -1 q -1 + ... + a -m q -m ,

di mana Sebuah saya- nomor dari sistem nomor; n dan M adalah banyaknya bilangan bulat dan bilangan pecahan.

Sistem bilangan apa yang digunakan para ahli untuk berkomunikasi dengan komputer?

Selain desimal, sistem dengan basis yaitu utuh kekuatan 2, yaitu:

biner (digit 0, 1 digunakan);

oktal (digit 0, 1, ..., 7 digunakan);

heksadesimal (untuk bilangan bulat pertama dari nol hingga sembilan, angka 0, 1, ..., 9 digunakan, dan untuk angka berikutnya - dari sepuluh hingga lima belas, simbol A, B, C, D, E, F adalah digunakan sebagai angka).

Mengapa orang menggunakan sistem desimal dan komputer menggunakan biner?

Orang-orang lebih suka sistem desimal, mungkin karena sejak zaman kuno mereka menghitung dengan jari, dan orang-orang memiliki sepuluh jari di tangan dan kaki mereka. Tidak selalu dan tidak di mana-mana orang menggunakan sistem bilangan desimal. Di Cina, misalnya, sistem bilangan quinary sudah lama digunakan.

Dan komputer menggunakan sistem biner karena memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan sistem lain:

implementasinya memerlukan perangkat teknis dengan dua status stabil (ada arus - tidak ada arus, magnet - tidak magnet, dll.), dan tidak, misalnya, dengan sepuluh, seperti dalam desimal;

representasi informasi melalui hanya dua keadaan dapat diandalkan dan tahan kebisingan;

dimungkinkan untuk menggunakan peralatan aljabar Boolean untuk melakukan transformasi informasi yang logis;

aritmatika biner jauh lebih sederhana daripada aritmatika desimal.

Kerugian dari sistem biner adalah pertumbuhan yang cepat dalam jumlah digit yang diperlukan untuk menulis angka.

Mengapa komputer juga menggunakan sistem bilangan oktal dan heksadesimal?

Sistem biner, nyaman untuk komputer, tidak nyaman bagi manusia karena kebesaran dan catatan yang tidak biasa.

Konversi angka dari desimal ke biner dan sebaliknya dilakukan oleh mesin. Namun, untuk menggunakan komputer secara profesional, seseorang harus belajar memahami kata mesin. Inilah yang dirancang untuk sistem oktal dan heksadesimal.

Angka dalam sistem ini hampir semudah dibaca sebagai desimal; pukul tiga(oktal) dan pukul empat(heksadesimal) kali lebih sedikit digit daripada di sistem biner (setelah semua, angka 8 dan 16 adalah kekuatan ketiga dan keempat dari angka 2, masing-masing).

Sistem bilangan biner

Signifikansi khusus dari sistem bilangan biner dalam ilmu komputer ditentukan oleh fakta bahwa representasi internal dari setiap informasi dalam komputer adalah biner, yaitu. dijelaskan oleh set hanya dua karakter (0 dan 1).

Konversi dari desimal ke biner

Bagian bilangan bulat dan pecahan diterjemahkan secara terpisah. Untuk menerjemahkan bagian bilangan bulat dari suatu bilangan, perlu membaginya dengan basis sistem bilangan 2 dan terus membagi hasil bagi dari pembagian hingga hasil bagi menjadi 0. Nilai sisa yang dihasilkan, diambil dalam urutan terbalik, bentuk bilangan biner yang diinginkan.

Sebagai contoh,

25 (10) = 11001 (2)

Untuk menerjemahkan bagian pecahan, Anda perlu mengalikannya dengan 2. Bagian bilangan bulat dari produk akan menjadi digit pertama dari angka dalam sistem biner. Kemudian, membuang bagian pecahan dari hasil, kita kalikan lagi dengan 2, dan seterusnya. Dalam hal ini, pecahan desimal akhir mungkin menjadi biner tak terhingga (periodik).

Sebagai contoh,

0,73 * 2 = 1,46 (seluruh bagian 1)

0,46 * 2 = 0,92 (seluruh bagian dari 0)

0,92 * 2 = 1,84 (seluruh bagian dari 1)

0,84 * 2 = 1,68 (seluruh bagian 1), dst. 0,73 (10) = 0,1011… (2)

Operasi aritmatika dengan bilangan biner

Pada penjumlahan biner 1 + 1 membawa 1 ke bit yang paling signifikan, seperti dalam aritmatika desimal. Sebagai contoh,

Pada pengurangan biner harus diingat bahwa ditempati pada angka terdekat 1, memberikan dua satuan angka paling penting. Jika ada nol di bit tinggi yang berdekatan, maka 1 ditempati setelah beberapa bit. Pada saat yang sama, satuan yang ditempati dalam angka signifikan senior terdekat memberikan dua unit dari angka paling tidak signifikan dan satu dari semua angka nol yang berdiri di antara angka junior dan senior dari mana unit tersebut diambil.

Kurangi 174 dari 197

Pembagian bilangan biner terjadi menggunakan perkalian biner dan tabel pengurangan. Bagi 430 dengan 10

Sistem bilangan oktal dan heksadesimal

Konversi bilangan dari desimal ke oktal dihasilkan dengan cara yang sama seperti dalam biner menggunakan perkalian dan pembagian, hanya tidak dengan 2, tetapi dengan 8.

Misalnya, 58,32 (10)

58: 8 = 7 (2 kiri)

7: 8 = 0 (7 kiri)

0,48 * 8 = 3,84, …

58,32 (10) = 72,243… (8)

Konversi bilangan dari desimal ke heksadesimal dilakukan dengan cara yang sama. 567 (10)0 = 237 (16)

Korespondensi angka dalam sistem angka yang berbeda

Untuk mengubah bilangan bulat biner ke oktal Anda perlu memecahnya dari kanan ke kiri menjadi kelompok 3 digit (grup paling kiri dapat berisi kurang dari tiga digit biner), dan kemudian menetapkan ekuivalen oktalnya ke setiap grup. Kelompok seperti ini disebut triad biner.

Sebagai contoh,

11011001 = 11 011 001 = 331 (8)

Konversi bilangan bulat biner ke heksadesimal dihasilkan dengan membagi angka yang diberikan menjadi kelompok 4 digit - tetrad biner.

1100011011001 = 1 1000 1101 1001 = 18D9 (16)

Untuk mengubah bagian pecahan dari bilangan biner ke sistem oktal atau heksadesimal, pembagian serupa menjadi triad atau tetrad dibuat dari koma ke kanan (dengan penambahan angka terakhir yang hilang dengan nol)

0,1100011101 (2) = 0,110 001 110 100 = 0,6164 (8)

0,1100011101 (2) = 0,1100 0111 0100 = C74 (16)

Konversi bilangan oktal (heksadesimal) ke biner dilakukan dengan cara yang berlawanan - dengan membandingkan setiap tanda bilangan dengan tiga (empat) digit biner yang sesuai.

A1F (16) = 1010 0001 1111 (2)

127 (8) = 001 010 111 (2)

Kesederhanaan transformasi tersebut disebabkan oleh fakta bahwa angka 8 dan 16 adalah pangkat bilangan bulat dari angka 2. Kesederhanaan ini menjelaskan popularitas sistem bilangan oktal dan heksadesimal.

Pengkodean data

Pengkodean data biner

Untuk mengotomatisasi pekerjaan dengan data dari jenis yang berbeda, sangat penting untuk menyatukan formulir presentasi mereka - ini biasanya dilakukan dengan menggunakan teknik pengkodean , yaitu, ekspresi data dari satu jenis dalam hal data dari jenis lain. Bahasa manusia alami tidak lebih dari sistem pengkodean konsep untuk mengekspresikan pikiran melalui ucapan. Bahasa terkait erat dengan alfabet (sistem untuk menyandikan komponen bahasa menggunakan simbol grafis). Sejarah tahu menarik, meskipun upaya yang gagal untuk membuat bahasa dan huruf "universal". Rupanya, kegagalan upaya untuk mengimplementasikannya adalah karena fakta bahwa formasi nasional dan sosial secara alami memahami bahwa perubahan dalam sistem pengkodean data publik pasti akan mengarah pada perubahan metode publik (yaitu, norma hukum dan moral), dan ini mungkin terkait dengan pergolakan sosial. .

Masalah yang sama dari alat pengkodean universal cukup berhasil diterapkan di cabang-cabang teknologi, sains, dan budaya tertentu. Contohnya termasuk sistem penulisan ekspresi matematika, alfabet telegraf, alfabet bendera laut, sistem Braille untuk orang buta, dan banyak lagi,

Teknologi komputer juga memiliki sistem sendiri - disebut pengkodean biner dan didasarkan pada representasi data dengan urutan hanya dua karakter: 0 dan 1. Karakter ini disebut digit biner, dalam bahasa Inggris - binaiy digit atau disingkat bit (bit ).

Dua konsep dapat diekspresikan dalam satu bit: 0 atau 1 (ya atau tidak, hitam atau putih, benar atau salah, dll.). Jika jumlah bit ditingkatkan menjadi dua, maka empat konsep yang berbeda sudah dapat diungkapkan:

Tiga bit dapat mengkodekan delapan konsep yang berbeda:

000 001 010 011 100 101 110 111

Artinya, dengan menambah satu jumlah digit dalam sistem pengkodean biner, kita menggandakan jumlah nilai yang dapat dinyatakan dalam sistem ini. Rumus umum:

di mana N adalah jumlah nilai yang disandikan independen;

m adalah kedalaman bit pengkodean biner yang diadopsi dalam sistem ini.

Unit representasi dan pengukuran data yang lebih besar adalah byte.

8 bit - 1 byte

1024 byte - 1 kilobyte (KB)

1024 kilobyte - 1 megabyte (MB)

1024 megabyte - 1 gigabyte (GB)

Jenis utama data yang diproses oleh komputer:

Bilangan bulat dan bilangan real.

Data teks.

Data grafis.

Data suara.

Pengkodean bilangan bulat dan bilangan real

Bilangan bulat dikodekan dalam kode biner cukup sederhana - cukup ambil bilangan bulat dan bagi menjadi dua sampai hasil bagi sama dengan satu. Himpunan sisa dari setiap pembagian, ditulis dari kanan ke kiri bersama dengan hasil bagi terakhir, membentuk analog biner dari angka desimal:

Jadi 19 10 = 100112.

Untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 255, cukup memiliki 8 bit kode biner (8 bit). Enam belas bit memungkinkan Anda untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 65535, dan 24 bit - lebih dari 16,5 juta nilai berbeda.

Bilangan real dikodekan menggunakan pengkodean 80-bit. Dalam hal ini, nomor pertama diubah menjadi bentuk yang dinormalisasi:

3,1415926=0,31415926*10 1

300 000 = 0,3*10 6

123 456 789 = 0,123456789*10 10

Bagian pertama dari bilangan tersebut disebut mantissa , dan kedua - ciri . Sebagian besar dari 80 bit dialokasikan untuk menyimpan mantissa (bersama dengan tanda) dan beberapa bit tetap dialokasikan untuk menyimpan karakteristik (juga ditandatangani).

Pengkodean data teks

Jika setiap karakter alfabet dikaitkan dengan bilangan bulat tertentu (misalnya, nomor seri), maka dengan bantuan kode biner, informasi tekstual juga dapat dikodekan. Delapan bit sudah cukup untuk mengkodekan 256 karakter yang berbeda. Ini cukup untuk mengekspresikan dalam berbagai kombinasi delapan bit semua karakter bahasa Inggris dan Rusia, baik huruf kecil maupun huruf besar, serta tanda baca, simbol operasi aritmatika dasar dan beberapa karakter khusus yang diterima secara umum, seperti simbol "§ ".

Secara teknis, terlihat sangat sederhana, tetapi selalu ada kesulitan organisasi yang cukup signifikan. Pada tahun-tahun awal perkembangan teknologi komputer, mereka dikaitkan dengan kurangnya standar yang diperlukan, dan sekarang mereka disebabkan, sebaliknya, oleh banyaknya standar yang bertindak secara bersamaan dan bertentangan. Agar seluruh dunia mengkodekan data teks dengan cara yang sama, diperlukan tabel pengkodean terpadu, dan ini masih tidak mungkin karena kontradiksi antara simbol alfabet nasional, serta kontradiksi perusahaan.

Untuk bahasa Inggris, yang secara de facto telah menangkap ceruk sarana komunikasi internasional, kontradiksi telah dihilangkan. Institut Standar AS (ANSI - Institut Standar Nasional Amerika) memperkenalkan sistem pengkodean ASCII (Kode Standar Amerika untuk Pertukaran Informasi). Sistem ASCII memiliki dua tabel pengkodean - dasar dan diperluas. Tabel dasar memperbaiki nilai kode dari 0 hingga 127, dan tabel yang diperluas mengacu pada karakter dengan angka dari 128 hingga 255.

32 kode pertama dari tabel dasar, mulai dari nol, diberikan kepada produsen perangkat keras (terutama produsen komputer dan perangkat pencetakan). Area ini berisi apa yang disebut kode kontrol, yang tidak sesuai dengan karakter bahasa apa pun, dan, oleh karena itu, kode ini tidak ditampilkan di layar atau di perangkat pencetakan, tetapi dapat dikontrol dengan cara data lain dikeluarkan.

Mulai dari kode 32 sampai dengan kode 127 terdapat kode untuk karakter alfabet bahasa Inggris, tanda baca, angka, operasi aritmatika dan beberapa karakter bantu. Tabel pengkodean ASCII dasar ditunjukkan pada Tabel 1.1:

Untuk mengotomatisasi pekerjaan dengan data, jenis perangkat khusus digunakan, yang disebut komputer.
PC adalah sistem teknis universal, konfigurasinya dapat diubah secara fleksibel sesuai kebutuhan.
7. Periferal PC
Solusi untuk masalah ini didasarkan pada model osi (Interkoneksi Sistem Terbuka).
Internet adalah interkoneksi yang merupakan penghubung jaringan backbone (tulang punggung)
Protokol Pertukaran Informasi Hypertext
12 Konsep Algoritma
13. Pemrograman berorientasi objek. 13 Pendekatan Berorientasi Objek

2 Pengodean data dan informasi

Data adalah blok bangunan dialektika informasi. Mereka adalah sinyal terdaftar.

Pada saat yang sama, metode fisik untuk merekam m / w oleh apa pun (benda fisik yang bergerak atau parameter permukaan, perubahan karakteristik listrik, magnetik atau optik, komposisi kimia, dll.)

Menurut metode pendaftaran, data dapat disimpan dan diangkut pada berbagai jenis media.

Pada saat yang sama, harus diingat bahwa sifat-sifat informasi terkait erat dengan sifat-sifat pembawanya.

Untuk konsumen biasa, ketersediaan informasi dalam buku terasa lebih tinggi daripada informasi yang sama di CD, karena tidak semua orang memiliki peralatan ini.

Operasi data

Selama proses informasi, data diubah dari satu jenis ke jenis lainnya menggunakan metode.

Pemrosesan data mencakup banyak operasi yang berbeda, yang berikut ini dapat dibedakan:

1. 
   Pengumpulan data - akumulasi informasi untuk memberikan informasi yang cukup untuk pengambilan keputusan
2. 
   Formalisasi data adalah reduksi data yang berasal dari sumber yang berbeda ke dalam bentuk yang sama agar dapat dibandingkan satu sama lain, yaitu untuk meningkatkan tingkat aksesibilitasnya.
3. 
   Penyaringan data - menyaring data yang tidak perlu yang tidak diperlukan untuk pengambilan keputusan; dalam hal ini, tingkat kebisingan harus berkurang, dan keandalan serta kecukupan data harus meningkat.
4. 
   Menyortir data - mengurutkan data menurut atribut yang diberikan untuk kemudahan penggunaan, yang meningkatkan keandalan informasi
5. 
   Pengarsipan data adalah organisasi penyimpanan data dalam bentuk yang nyaman dan dapat diakses, ini berfungsi untuk mengurangi biaya ekonomi penyimpanan data dan meningkatkan keandalan keseluruhan proses informasi.
6. 
   Perlindungan data - serangkaian tindakan yang bertujuan untuk menyediakan kehilangan, reproduksi, dan modifikasi data
7. 
   Transportasi data - menerima dan mentransmisikan data antara peserta jarak jauh dalam proses informasi; dalam hal ini, sumber data biasanya disebut server, dan konsumen disebut klien.
8. 
   Transformasi data - mentransfer data dari satu bentuk ke bentuk lain atau dari satu struktur ke struktur lainnya

Pengkodean data biner

………………………………………………………………………………

milik berbagai jenis, sangat penting untuk menyatukan bentuk presentasi mereka.

Untuk ini, teknik pengkodean biasanya digunakan, yaitu, ekspresi data dari satu tipe melalui data tipe lain. Contohnya termasuk sistem untuk menulis ekspresi matematika, alfabet telegrafik, sistem Braille untuk orang buta, alfabet bendera laut, dll.

Teknologi komputer juga memiliki sistemnya sendiri - ini disebut pengkodean biner dan didasarkan pada representasi data dengan urutan hanya dua karakter 0 dan 1.

Karakter tersebut disebut binary digits (dalam bahasa Inggris binary digit) atau disingkat bit 1 bit.

Satu bit m/b menyatakan dua konsep: 0 atau 1, ya atau tidak, hitam atau putih, benar atau salah, dll. d.

Jika jumlah bit ditingkatkan menjadi 2, maka empat konsep yang berbeda sudah dapat diungkapkan.

Tiga bit dapat mengkodekan delapan nilai yang berbeda: 000 001 010 011 100 101 110 111

Dengan menambah satu jumlah digit dalam sistem pengkodean biner, jumlah nilai yang m / b dinyatakan dalam sistem ini meningkat 2 kali lipat, rumus umumnya terlihat seperti:

Di mana N adalah jumlah nilai yang disandikan independen

M - kedalaman bit pengkodean biner yang diadopsi dalam sistem ini

Pengkodean bilangan bulat dan bilangan real

Bilangan bulat dikodekan dalam kode biner, sebagai berikut: bilangan bulat diambil dan dibagi dua sampai sisanya nol atau satu.

Himpunan sisa dari setiap pembagian, ditulis dari kanan ke kiri, bersama dengan sisa terakhir, membentuk analog biner dari bilangan desimal

yaitu 19 10 = 10011 2

Untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 255, cukup memiliki 8 bit kode biner (8 bit)

16 bit memungkinkan Anda untuk mengkodekan bilangan bulat dari 0 hingga 65535

24 bit - sudah lebih dari 16,5 juta nilai yang berbeda.

Bilangan real dikodekan menggunakan pengkodean 80-bit.

Dalam hal ini, nomor pertama diubah menjadi bentuk yang dinormalisasi:

3,1415926 = 0,31415926 * 10 1

300000 = 0,3 * 10 6

123456789 = 0,123456789 * 10 10

Bagian pertama dari angka disebut,,,, - karakteristik. Sebagian besar dari 80 bit dialokasikan untuk menyimpan mantissa di ruang yang ditandatangani, dan beberapa bit yang berkedip dialokasikan untuk menyimpan karakteristik 10 karakter.

Pengkodean data teks

Jika setiap karakter alfabet dikaitkan dengan bilangan bulat tertentu (nomor seri), maka menggunakan kode biner, Anda dapat menyandikan informasi tekstual. delapan karakter biner untuk mengkodekan 256 karakter yang berbeda. Untuk bahasa Inggris, Institut Standar AS (ANSI - Institut Standar Nasional Amerika) memperkenalkan sistem pengkodean ASCII (Kode Standar Amerika untuk Pertukaran Informasi) - kode standar AS untuk pertukaran informasi.

Dalam sistem ASCII, ada dua ……. pengkodean - dasar dan lanjutan. Tabel dasar memperbaiki nilai kode dari 0 hingga 127, dan tabel yang diperluas mengacu pada karakter dengan angka dari 128 hingga 255.

32 kode tabel dasar pertama diberikan kepada produsen perangkat keras. Daerah ini berisi d. Sebuah. kode kontrol yang tidak sesuai dengan karakter bahasa apa pun.

Kode-kode ini tidak ditampilkan ke layar atau perangkat cetak, tetapi mengontrol bagaimana data lain dikeluarkan.

Selain ASCII, ada pengkodean seperti KON - 8 (kode pertukaran informasi, 8 digit), pengkodean Windows, pengkodean ISO, UNICODE, GOST - pengkodean alternatif.

Pengkodean data gambar

Jika Anda meningkatkan b/w gambar grafis dicetak di koran atau buku, Anda dapat melihat bahwa itu terdiri dari titik-titik kecil, membentuk pola karakteristik yang disebut raster.

Karena koordinat linier dan warna setiap titik dapat diekspresikan menggunakan bilangan bulat, dapat dikatakan bahwa pengkodean raster menggunakan kode biner untuk mewakili data grafik.

Untuk mengkodekan gambar berwarna, prinsip penguraian warna sewenang-wenang menjadi komponen dasar diterapkan.

Sebagai komponen tersebut, 3 warna primer digunakan:

Merah (Merah, R)

Hijau (Hijau, G)

Biru (Biru, B)

Sistem pengkodean seperti itu disebut sistem RGB, setelah huruf pertama dari nama warna.

Mengkodekan grafik berwarna dengan bilangan biner 16 bit disebut mode Warna Tinggi. Dan cara penyajian grafik berwarna dengan menggunakan 24 digit biner disebut color-by-color (……………).