קידוד - מערכות הזאת ... סימן: מידע קידוד

מידע Coding - שדה ראייה רחב מאוד של ידע. כמובן, זה קשור ישירות עם התפתחות הטכנולוגיה הדיגיטלית. בתי ספר מודרניים רבים הוא הנושא הפופולרי ביותר - קידוד המידע. היום נלמד הפירוש הבסיסי של התופעה ביחס להיבטים שונים של מחשבים. אנחנו ננסה לענות על השאלה: "? קידוד - התהליך, השיטה, כלי או כל הדברים האלה בבת אחת"

אפסים ואחדות

כמעט כל סוג של נתונים אשר מוצג על גבי מסך מחשב, בדרך זו או אחר לייצג קוד בינארי המורכב של אפסים ואחדים. זו הדרך הקלה, "ברמה נמוכה" כדי להצפין נתונים, אשר מאפשר למחשב לעבד את הנתונים. קוד בינארי הוא אוניברסלי: זה מובן על ידי כל, ללא יוצא מן הכלל, מחשבים (למעשה, זו הסיבה שהוא נוצר - לתקנן את השימוש במידע בצורה דיגיטלית).

יחידת הבסיס, אשר משתמשת בקידוד בינארי - זה קצת (מן המילים "ספרות בינאריות" - "דו-ספר"). זה שווה או 0 או 1. באופן כללי, בנפרד הפיסות לא השתמשו בשילוב ברצף 8 ספרות - בייטים. בכל אחד מהם, וכך, יכול להכיל עד 256 שילובים של אפסים ואחדות (2 כפול 8). עבור הקלטת כמויות משמעותיות של מידע משמשים, בדרך כלל לא בייטים בודדים, ואת הערך הגדול יותר - עם קידומות "קילו", "מגה" "גיגה", "טרה", וכו ', שכל אחת מהן היא 1000 פעמים יותר מאשר הקודם .. .

טקסט קידוד

הסוג הנפוץ ביותר של נתונים דיגיטליים - טקסט. איך זה קידוד? זה קל מספיק תהליך להסבר. המכתב, פיסוק מארק, מספרים או סמלים יכולים להיות מקודד על ידי בתים אחד או יותר, כלומר, המחשב רואה אותם כרצף ייחודי של אפסים ואחדים, ולאחר מכן, בהתאם אלגוריתם זיהוי המושכב מוצג. ישנן שני טקסט מחשב "הצפנה" תקן גדול בעולם - ASCII ו- Unicode.

מערכת ASCII, כל תו מקודד על ידי בית אחד בלבד. כלומר, לפי תקן זה, אתה יכול "להצפין" כדי 256 תווים - זה די והותר כדי להציג את הסמלים של מרבית אלפבית בעולם. כמובן, כל מערכת המכתב הלאומית קיימת כיום אינה מתאימה לתוך משאב זה. לכן, עבור כל האלפבית נוצר "המשנה" הצפנה משלו. זה הולך מידע לקודד באמצעות מערכות שילוט, המותאמים דגימות לאומיות של כתיבה. עם זאת, כל אחת מהמערכות הללו, בתורם, הוא חלק סטנדרטי ASCII העולמי אימץ בינלאומית.

במסגרת מערכת ASCII, זהו המשאב של 256 תווים מחולקים לשני חלקים. הראשון 128 - הם הסימנים שמורים עבור האלפבית האנגלי (א עד Z), כמו גם מספרים, סימני פיסוק בסיסיים וכמה דמויות אחרות. 128 הבתים השניים שמורים, בתורו, תחת מערכת המכתב הלאומית. זהו "תת מערכת" עבור באותיות שאינן אנגלית - רוסית, הינדית, ערבית, יפנית, סינית ועוד רבים אחרים.

כל אחד מהם מיוצג בצורת טבלאות קידוד נפרדות. כלומר, זה יכול לקרות (ובדרך כלל זה קורה), כך שאותו הרצף של ביטים יהיה אחראי אותיות וסימנים שונים בשני שולחנות נפרדים "לאומיים". יתר על כן, בשל הייחוד של התפתחות ה- IT בתחום במדינות שונות, אפילו הם שונים. לדוגמה, עבור השפה הרוסית שתי מערכות קידוד הנפוצים ביותר: Windows-1251 ו קוי-8. ראשית הגיע מאוחר (כמו גם לכוון שלה עם מערכת ההפעלה), אבל עכשיו רבי IT-מומחים בשימוש על בסיס עדיף. לכן, המחשב כי זה יכול להיות מובטח לקרוא את הטקסט הרוסי צריך להיות מסוגל לזהות שני השולחנות בצורה נכונה. אבל ככלל, אין בעיות עם זה (אם מערכת הפעלה למחשב מודרנית צורכת).

שיטות טקסט הקידוד משתפרות כל הזמן. בנוסף "בסיביות בודדות" מערכת ASCII שיכול לטפל רק 256 ערכים עבור הדמויות, יש גם מערכת "בסיביות כפולות את" Unicode. קל לחשב כי זה מאפשר קידוד טקסט בסכום השווה ל 2 במידה 16, כלומר 65 אלף. 536. בשינה אותו, בתורו, יש את המשאבים כדי לקודד בו זמנית כמעט כל אלפבית הלאומי הקיים בעולם. להשתמש ביוניקוד אינו פחות נפוץ מאשר מעורבות של תקן ASCII "קלאסי".

קידוד תרשימים

הגדרנו איך טקסט "המוצפן", ובמקרה זה הבתים המשומשים. כפי שקורה עם תצלומים ותמונות דיגיטליים? זה גם די פשוט. באותו אופן כפי שזה קורה עם הטקסט, את התפקיד הראשי של הקידוד של גרפיקה ממוחשבת לשחק כל אותם הבתים.

תהליך ההדמיה הדיגיטלית בכלל דומה המנגנונים שבאמצעותם פועל הטלוויזיה. במסך הטלוויזיה, אם נסתכל, התמונה מורכבת ריבוי של פיקסלים בודדים היוצרים ביחד צורה שאפשר להבחין בו בעין המרחק. מטריקס טלוויזיה (או מקרן CRT) של המשדר מקבל קואורדינטות אופקי ואנכי של כל נקודה ואת התמונה בונה בהדרגה. גרפיקה ממוחשבת קידוד עיקרון עובדת באותה צורה. "הצפנה" בייטים של תמונות על סמך המשימה של כל אחד את נקודות המסך המתאימות קואורדינטות (והצבע של כל אחד מהם). זה במילים פשוטות. כמובן, גרפיקת קידוד - התהליך הזה הוא הרבה יותר מסובך מאשר אותו הטקסט.

התייחסות מתאימה שיטה לתאם נקודות ו פרמטרי הצבע נקראים "מפה סיבית". באופן דומה, את שמותיהם של קבצים בפורמטים רבים של גרפיקה ממוחשבת. הקואורדינטות של כל אחד פיקסלים והצבע שלהם נרשמו בתים אחד או יותר. מה קובע את מספר? בעיקר על איך גוונים רבים של צבע יהיה "להצפין". בייט אחד ידוע - הוא 256 ערכים. אם יש לנו מספיק תמונות של בניית מספר כה גדול של גוונים - נוכל לנהל את המשאב הזה. בפרט, בידי עשויים להיות 256 גוונים של אפור. וזה יהיה מספיק כדי לקודד כמעט כל תמונות בשחורות-לבן. בתורו, את התמונות בצבע של משאב זה לא מספיק: העין האנושית, כפי שאתה יודע, הוא מסוגל להבחין עד כמה עשרות מיליוני צבעים. לכן צריך "חירום" הוא לא 256 ערכים, ובסופו של מאה אלף פעמים יותר. למה מופעל לקודד נקודות לא בייט אחד, אבל כמה: היום תקנים קיימים, לא יכול להיות 16 (יכול "להצפין" 65 K 536 צבעים.) או 24 (777 אלף עד 16 מיליון 216 גוונים.).

בניגוד לתקנים הטקסט, מגוון אשר ניתן להשוות עם מספר השפות בעולם, עם דברים ציור קצת יותר קל. הפורמטים של הקבצים הנפוצים ביותר (כגון JPEG, PNG, BMP, GIF, וכן הלאה. ד) מוכרים ברוב המחשבים בדרך כלל באותה מידה.

אין שום דבר מסובך על מנת להבין את הקידוד מתבצע על עקרונות מסוימים של מידע גרפי. כיתה 9 כל ספר רוסי ממוצע בדרך כלל כוללת קורסים במדעי מחשב, שבו ניתן להן גילוי טכנולוגיות כגון בפירוט כמה הוא מאוד פשוט ובשפה מובנת. ישנן גם תוכניות אימונים מיוחדות למבוגרים - הם אוניברסיטות בארגון, תיכונים, או גם ספר.

לכן, האיש הרוסי המודרני הוא שם כדי לקבל ידע על הקודים שיש משמעות מעשית מבחינת גרפיקה ממוחשבת. ואם אתה רוצה להכיר את הידע הבסיסי, אתה יכול לקבל את חומרי הדרכה הזמינים. לאלה כוללים, למשל, בפרק "קידוד של מידע גרפי (ספר לימוד לכיתה ה -9" מידענות ICT "כתב Ugrinovich ND).

קידוד של נתונים אודיו

מחשב קבוע המשמש להאזנה למוסיקה וקבצי אודיו אחרים. בדיוק כמו במקרה עם טקסט וגרפיקה, כל קול במחשב - זה היינו הך בייטים. הם, בתורם, "מפוענחים" כרטיס אודיו וצ'יפס אחר והוסבו צליל נשמע. העיקרון כאן הוא בערך אותו הדבר כמו במקרה של צלחות גרמופון. הם ידועים לכל צליל מתאים חריצים מיקרוסקופיים על פלסטיק, אשר הוכר על ידי הקורא, ולאחר מכן השמיע. בשנת המחשב הכל נראה. רק חריצים לשחק בתים תפקיד בטבע אשר, כמו במקרה של טקסט ותמונות, הוא קידוד בינארי.

אם במקרה של האלמנט יחיד תמונת מחשב שבולט נקודות, כאשר הקלטת הקול היא מה שנקראה "לספור". הוא רשם כלל שני בתים, הפקה עד 65 אלף. 536 microvibrations קול. עם זאת, בניגוד, כפי שקורה בבניית תמונות כדי לשפר את איכות הצליל מתבצעת לא הוסיפה בתים נוספים (ישנם, כמובן, וגם די והותר), ואת הגדלת המספר "ספירות". למרות במערכות שמעו כמה בייטים משמש פחות ויותר. כאשר קידוד האודיו מתבצע, יחידת המידה של בתים "שטף" מבצעת שנייה אחת. Microvibrations דהיינו, מוצפן באמצעות 8 th. ספירה לשנייה, מן הסתם תהיה באיכות נמוכה יותר מאשר רצף הצליל מקודד ב -44 אלף. "ספירות".

תקינה בינלאומית של קבצי אודיו, כמו גם במקרה של גרפיקה, מפותח היטב. ישנם מספר פורמטים סטנדרטיים של מדיה אודיו - MP3, WAV, WMA, נהנו בכל רחבי העולם.

קידוד וידאו

סוג של "תכנית היברידית", שבו הקול משולב עם הקידוד וההצפנה של תמונות, קטעי וידאו משמשי מחשב. בדרך כלל סרטים וקליפים מורכב משני סוגים של נתונים - הוא עצמו צליל ווידאו המלווה. כמו "מוצפן" המרכיב הראשון, אמרנו לעיל. השני קצת יותר מסובך. העקרונות הנה שונים כולל קידוד גרפי שנדון לעיל. אבל בזכות האוניברסליות של "קונספט" של בתים הם המנגנונים די מובן והגיוני.

תזכיר כיצד לבנות את הסרט. זה לא יותר מאשר סדרה של מסגרות נפרדות (אשר בדרך כלל 24). בדיוק באותו אופן מסודר קטעי וידאו במחשב. כל מסגרת - היא תמונה. אודות איך זה הולך ונבנה בעזרת בתים, זיהינו מעל. בתורו, גם בקוד וידאו מוגדר באזור, ומאפשר מחייב בין מסגרות נפרדות. מעין תחליף דיגיטלי עבור הסרט. יחידה נפרדת של הסרטון (אותו נקודות עבור תמונות וספירה עבור קול, כמו "הסרט" ותבנית סרט וידאו), המסגרת נחשבת. אך הפעם השנייה האחרונה, בהתאם לסטנדרטים מקובלים, יכול להיות 25 או 50.

בדיוק כמו במקרה של אודיו, ישנם סטנדרטים בינלאומיים משותפים וידאו - MP4, 3GP, AVI. מפיקים של סרטים ופרסומות לנסות לייצר דגימות תקשורת תואמות עם מספר גדול יותר של מחשבים. פורמטים של קבצים אלה - בין הפופולריים ביותר, הם פתחו כמעט על כל מחשב מודרני.

דחיסת נתונים

אחסון נתוני מחשב מתבצע על גבי מגוון של חומרים - דיסקים, כונני פלאש, וכו 'כפי שאמרנו לעיל, בתים, ככלל, "מגודלים" קידומות "מגה", "גיגה", "טרה", וכו' במקרים מסוימים .... קבצים מקודדי ערך הוא כי למקם אותם עם המשאבים הזמינים לא יכול להיות על הדיסק. ואז להשתמש בסוגים שונים של טכניקות דחיסת נתונים. הם, למעשה, גם קידוד. זהו - עוד פרשנות אפשרית של המונח.

ישנם שני מנגנונים בסיסיים לדחיסת נתונים. ביום הראשון של אותם כתוב ברצף קצת "צפוף" טופס. כלומר, המחשב לא יכול לקרוא את התוכן של קבצים (לשחק אותה כטקסט, תמונה או וידאו), אם אתה לא לבצע את ההליך של "לפרוק". התכנית, אשר דוחסת את הנתונים בצורה הזו נקראת לוגר נתונים. איך זה עובד הוא די פשוט. נתונים לארכיון כאחת הדרכים הפופולריות ביותר בה ניתן ליישם את מידע הקידוד, לימודי מחשבים ברמת ספר חובה.

כידוע, התהליך של "הצפנה" של בתי הקובץ הסטנדרטיים. קח בתקן ASCII. כדי, למשל, כדי להצפין את המילה "שלום", אנחנו צריכים 6 בתים, המבוסס על מספר האותיות. זה כמה מקום קובץ עם טקסט ייקח על הדיסק. מה קורה אם אנחנו כותבים את המילה "שלום" 100 פעמים ברציפות? שום דבר מיוחד - בשביל זה אנחנו צריכים 600 בתים, בהתאמה, באותה כמות של שטח דיסק. עם זאת, אנו יכולים להשתמש לוגר נתונים, אשר ייצור קובץ, כלומר מספר קטן בהרבה של בתים יהיה "מוצפן" צוות שנראה בערך ככה: "שלום להכפיל ב -100". על ידי ספירת מספר האותיות בדוח זה מגיע למסקנה שכדי להקליט קובץ כזה, אנחנו צריכים רק 19 בתים. ואותו סכום של שטח דיסק. כאשר "לפרוק" את קובץ הארכיון הוא "פענוח", והטקסט הופך למקור נוף נשקף "100 שלום." כך, באמצעות תכנית מיוחדת, אשר משתמשת במנגנון קידוד מיוחד, אנחנו יכולים לחסוך כמות משמעותית של שטח דיסק.

התהליך הנ"ל הוא תכליתי מספיק: לא משנים מה מערכות הסימן המשמש, מידע הקידוד לצורך הדחיסה הוא תמיד אפשרי באמצעות נתונים בארכיון.

מהו המנגנון השני? במידה מסוימת, זה דומה למה משמש לוגר נתונים. אבל ההבדל הבסיסי שלה הוא כי הקובץ הדחוס יכול מאוד להופיע מחשב בלי הליך "מיצוי". איך המנגנון הזה עובד?

ככל שאנו זוכרים, בצורה המקורית של המילה "שלום" תופס 6 בתים. עם זאת, אנחנו יכולים ללכת טריק ולכתוב את זה ככה: "Prvt". פורסם 4 בתים. כל שנותר לעשות - היא "ללמד" את המחשב כדי להוסיף את התהליך של הצגת קובץ המכתבים, אשר אנו מנקים. זה חייב להיות אמר כי בפועל "למידה" תהליך לארגן אין זה הכרחי. מנגנוני יסוד הכרה של הדמויות חסרות המעוגנים תוכנה המודרנית ביותר עבור המחשב האישי. כלומר, את חלק הארי של הקבצים שבה אנו מתמודדים כל יום, בדרך זו או אחרת כבר "מוצפן" על האלגוריתם הזה.

כמובן, ישנם "היברידי" קידוד מידע מערכת, אשר יכול לבצע דחיסת נתונים בזמן להפעיל הן מן הגישות הנ"ל. והם צפויים להיות אפילו יעיל יותר מבחינת שמירת שטח דיסק מאשר כיחידים.

כמובן, הפועלים עם המילה "שלום", אנו קובעים את העקרונות הבסיסיים רק מנגנוני דחיסת נתונים. במציאות הם הרבה יותר מסובך. מערכות שונות של מידע קידוד עשויות להציע מנגנונים מורכבים להפליא של קבצים "דחיסה". עם זאת, אנו רואים, על חשבון מה ניתן לעשות כדי לחסוך בשטח דיסק, כמעט בלי להזדקק הידרדרות של איכות המידע במחשב. משמעותי במיוחד הוא התפקיד של דחיסת נתונים בעת שימוש תמונות, אודיו וידאו - סוגים אלה של נתונים על פני אחרים בדרישה למשאבי דיסק.

מה עוד הם "קודים"?

כפי שאמרנו בהתחלה, קידוד - תופעה מורכבת. לאחר שעסק בעקרונות הבסיסיים של קידוד נתונים דיגיטליים המבוססים על בתים, נוכל לגעת באזור אחר. הוא מחובר עם שימוש קודי מחשב בערכים שונים במקצת. כאן, תחת "קוד," אנו מתכוונים לא רצף של אחדים ואפסים, והאוסף של אותיות וסימנים שונים (אשר, כפי שאנו כבר יודעים, וכך עשויים 0 ו 1), אשר יש משמעות מעשית בחיי האדם המודרני.

הקוד

בליבה של כל תכנית מחשב - הקוד. זה כתוב בשפה מובנת למחשב. PC, בפענוח הצופן מבצע פקודות מסוימות. תכונה ייחודית של תוכנת מחשב מסוג אחר של נתונים דיגיטליים הכלול בקוד הוא מסוגל "לפענח" את עצמו (המשתמש צריך רק להתחיל את התהליך).

תכונה נוספת של התכנית - ב הגמישות היחסית של הקוד בשימוש. כלומר, לתת למחשב את אותה עבודת אדם יכול, באמצעות קבוצה גדולה של "משפטים", ואם יש צורך - וגם בשפה אחרת.

מסמכי סימון

עוד משמעות מעשית של היקף קוד המכתב - היצירה והעיצוב של מסמכים. ככלל, תצוגה פשוטה של דמויות על המסך אינה מספיק מנקודת מבט של החשיבות המעשית של מחשב. ברוב המקרים, הטקסט צריך להיות בנוי באמצעות גודל וצבע גופן מסוים, להיות מלווה אלמנטים נוספים (כגון, למשל, שולחנות). כל הפרמטרים האלה נקבעים, כמו גם במקרה של תוכניות בשפות ספציפיות הבינו-ידי המחשב. PC, ההכרה "צוות", מציג את המסמך בדיוק כפי שהמשתמש רוצה. בנוסף, הטקסט יכול להיות מעוצב באותו אופן, בדיוק כפי שזה קורה עם התוכניות, באמצעות קבוצות שונות של "משפטים" ואפילו בשפות שונות.

עם זאת, יש הבדל מהותי בין הקודים למסמכים ותוכנות מחשב. זה מורכב בעובדה כי לשעבר אינם מסוגלים לפענח את עצמם. כדי לפתוח קבצים עם טקסט מעוצב תמיד נדרש תוכנות צד שלישי.

הצפנת נתונים

פרשנות נוספת של המושג "קוד" כפי שיחול על מחשבים - הוא הצפנה. מעל, השתמשנו במילה הזאת כמילה נרדפת למונח "קידוד", וזה מותר. הנה, ההצפנה אנו מתכוונים סוג אחר של תופעה. כלומר קידוד נתונים דיגיטליים כדי לאסור גישה אליהם על ידי אנשים אחרים. הגנת קבצים במחשב - הפעילויות החשובות ביותר-תחום ה- IT. זהו למעשה כדיסציפלינה מדעית נפרדת זה כולל גם מחשב בבית הספר. קידוד קבצים במטרה למנוע גישה לא מורשית - היא משימה, את החשיבות של אשר מוצג לאזרחי מדינות מודרניות בילדות.

איך הם המנגנונים שבאמצעותם הצפנת נתונים? העיקרון הוא פשוט וברור כמו כל הקודמים, עסקנו בשאלה. קידוד - תהליך שהוא מוסבר בקלות במונחים של עקרונות היסוד של הלוגיקה.

נניח שאנחנו צריכים להעביר את המסר, "איבנוב, פטרוב הולך", כך שאף אחד לא יכול לקרוא אותו. אנו סומכים על המחשב כדי להצפין את ההודעה לראות את התוצאה: "10-3-1-15-16-3-10-5-7-20-11-17-6-20-18-3-21". קוד זה הוא, כמובן, הוא די פשוט: כל מספר התואם למספר של אותיות האלפבית של הביטויים שלנו. "אני" עומדת על המקום ה -10, "B" - 3, "A" - על 1, וכו 'אבל מערכת קידוד המחשב המודרני יכול להצפין את הנתונים כך שהוא יאסוף למקש קשה מאוד ...