Представление данных в информационных системах

Для каждой страны ее движение от индустриального  этапа развития к информационному  определяется степенью информатизации общества.

Роль  средств массовой информации Одной  из отличительных особенностей жизни  в современном обществе является гигантское развитие средств массовой информации. Поставленные современными научно-техническими разработками на качественно новый уровень и объединенные средствами связи в мировые информационно-коммуникационные сети, они оказывают чрезвычайно сильное влияние на психологию громадной массы людей во всем мире. Особенно сильно и отчетливо это обнаруживается в наиболее развитых странах Западной Европы, США, Японии, Великобритании. С помощью средств массовой информации возможно манипулирование общественным мнением, создание необходимых психологических предпосылок для формирования политических решений в различных сферах деятельности.

Развитию  средств массовой информации во многом способствует процесс информатизации общества. Появление новых технических средств, информационных технологий и др. обеспечивает своевременный сбор, накопление, оперативную обработку и передачу информации в любую точку мирового пространства. Как следствие, становится возможным принятие оперативных решений и целенаправленных воздействий на общество. Это одна из причин, вследствие которых

Стр.11

правительства наиболее передовых стран в последние  годы стали уделять большое внимание развитию информационной сферы производства. Наряду с позитивным влиянием информатизации общества на средства массовой информации существует и негативное. Так, ряд ученых во многих странах заявляют, что технический прогресс в сфере массовой коммуникации служит в некоторых случаях социальному регрессу общества, так как порой разрушает веками создаваемые социальные коммуникационные связи.

В свою очередь, и средства массовой информации могут оказывать влияние на процесс  информатизации общества, рекламируя новые информационные продукты и услуги, формируя общественное мнение о приоритетности этого процесса по сравнению с другими, о первостепенной важности проводимых мероприятий по его интенсификации, о роли информационной сферы в модели будущего информационного общества.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для  информатики, это:

графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

звуковая  — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования  была решена с изобретение звукозаписывающих  устройств в 1877 г. (см., например, историю  звукозаписи на сайте — http://radiomuseum.ur.ru/index9.html); ее разновидностью является

Стр.12

музыкальная информация — для этого вида был  изобретен способ кодирования с  использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

числовая  — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;

видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с  изобретением кино.

Стр.13

Глава 3. Представление цифровой информации в компьютере

Информация  передается в виде сообщений от некоторого источника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением. Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Любое событие или явление может  быть выражено по-разному, разными способами, разным алфавитом. Чтобы информацию более точно и экономно передать по каналам связи, ее надо соответственно закодировать.

Информация  не может существовать без материального  носителя, без передачи энергии. Закодированное сообщение приобретает вид сигналов-носителей информации, которые идут по каналу. Выйдя на приемник, сигналы должны обрести вновь общепонятный вид с помощью декодирующего устройства.

Совокупность  устройств, предметов или объектов, предназначенных для передачи информации от одного из них, именуемого источником, к другому, именуемому приемником, называется каналом информации, или информационным каналом.

Примером  может служить телефон. При телефонной передаче источник сообщения – говорящий.Еще  один пример, но уже цифровой информации – компьютер. Отдельные его системы передают одна другой информацию с помощью сигналов. Компьютер – устройство для обработки информации

Стр.14

(как  станок – устройство для обработки  металла), он не создает из “ничего”  информацию, а преобразует то, что  в него введено. Компьютер является информационным каналом с преобразованием информации: информация поступает с внешних устройств (клавиатура, диск, микрофон), преобразуется во внутренний код и обрабатывается, преобразуется в вид, пригодный для восприятия внешним выходным устройством (монитором, печатающим устройством, динамиками и др.), и передается на них.

Любая информация, обрабатываемая в ЭВМ, должна быть представлена двоичными цифрами {0,1}, т.е. должна быть закодирована комбинацией  этих цифр. Различные виды информации (числа, тексты, графика, звук) имеют свой правила кодирования. Коды отдельных значений, относящиеся к различным видам информации, могут совпадать. Поэтому расшифровка кодированных данных осуществляется по контексту при выполнении команд программы.

Запись чисел с фиксированной точкой.

При представлении в памяти компьютера чисел в естественной форме устанавливается  фиксированная длина разрядной  сетки. Точку (запятую) можно зафиксировать  в начале, середине или конце разрядной  сетки. При этом распределение разрядов между целой и дробной частями остается неизменным для любых чисел. В связи с этим существует другое название естественной формы представления чисел - с фиксированной точкой (запятой). В современных компьютерах эта форма используется для представления целых чисел. 
Обычно целые числа занимают в памяти компьютеров один, два или четыре байта. Один, как правило, старший бит отводится под знак числа. Знак положительного числа "+" кодируется нулем, а знак отрицательного

 

Стр.15

числа "-" - единицей. Целые числа без знака в двухбайтовом формате могут принимать значения от 0 до 2¹⁶-1 (до 65535), а со знаком - от -2¹⁵ до +2¹⁵-1, т.е. от -32768 до32767.Достоинствами естественной формы являются простота и наглядность представления чисел, простота алгоритмов реализации операций, а, следовательно, простота устройств и высокая скорость выполнения операций; недостатком - конечный диапазон представления величин. Неудобство представления чисел в форме с фиксированной точкой проявляется при решении задач, в которых фигурируют как очень малые, так и очень большие числа.

Запись  чисел с плавающей точкой.

Обработка очень больших и очень маленьких  чисел производится в экспоненциальной форме. В этом случае положение запятой в записи числа может изменяться. Поэтому представление в памяти чисел в экспоненциальной форме называется представлением с плавающей точкой (запятой). Любое число А в экспоненциальной форме представляется в виде:  
 
где m_A - мантисса числа, q - основание системы счисления, p - порядок числа. 
Для однозначности представления чисел c плавающей точкой используется нормализованная форма, при которой мантисса отвечает условию: 
 
Это означает, что мантисса должна быть правильной дробью и иметь после запятой цифру, отличную от нуля. 
Число в форме с плавающей точкой занимает в памяти компьютера четыре или восемь байт. При записи числа с плавающей точкой выделяются разряды для хранения знака мантиссы, знака порядка, порядка и мантиссы.

Стр.16

Любое вещественное число в современных  компьютерах представляется в экспоненциальной форме с нормализованной мантиссой. При этом мантисса является правильной двоичной дробью, а порядок - целым числом. 
Пример. Преобразуйте десятичное число 888,888, записанное в естественной форме, в экспоненциальную форму с нормализованной мантиссой. 
Решение. 888,888 = 0,888888 10³  
Нормализованная мантисса m_А = 0,888888, порядок p = 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стр.17

Глава 4. Представление текстовой информации в компьютере

При сравнении символов наиболее важными  аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина  этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании  и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.

Наиболее  популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному  символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 2⁸ = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

Начиная с шестидесятых годов, компьютеры все  больше стали использоваться для  обработки текстовой информации, а в настоящее время основная доля персональных компьютеров занята обработкой именно

Стр.18

текстовой информации.

Для кодирования одного символа используется количество информации, равное одному байту, т.е. I = 1 байт = 8 бит

Если  рассматривать символы как возможное событие, то можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать:

N = 2 ^I = 2 ⁸ = 256

Такое количество символов достаточно для  представления текстовой информации, включая прописные и заглавные  буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и т.д

Кодирование заключается в том что каждому  символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255или  соответствующий ему двоичный код 00000000 до 11111111.

Таким текстовой информации изображение  символа преобразуется в его двоичный код. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу с символом – и в компьютер поступает определенная последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код символа). Код символа хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает одну ячейку

В процессе вывода символа на экран происходит обратный процесс – преобразование кода символа в его изображение

Существует  соглашение которое фиксируется  в кодовой таблице ( ASCII ). Первые 33 кода (0..32) обозначают операции перевод строки, ввод пробела и т.д

Коды 33..127 – интернациональные и соответствуют  символам латинского

Стр.19

алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания

Коды 128..255 являются национальными, предназначены  для кодировки национальных алфавитов, символов псевдографики и т.д

Стр.20

Глава 5. Представление графической информации в компьютере

Видеокарта  играет  очень важную роль в компьютере. Ее главная функция - это преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране. Монитор обычно является неотъемлемой частью любой системы, с помощью которого пользователь получает визуальную информацию.

Все создаваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части – растровую и векторную графику. Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами, каждая из которых может иметь определенный цвет. Диапазон доступных цветов определяется текущей палитрой. Так например для черно-белого изображения в палитре два цвета - черный и белый, для цветных изображений палитра может состоять из 16, 256, 65536, 16777216 т.е. 2¹,2⁴,2⁸,2¹⁶,2²⁴ а также 2³².

В противоположность  этому векторное изображение многослойно. Каждый элемент этого изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста - располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются совершенно независимо от других слоёв.

Каждый  элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (мат. уравнения линий, дуг, окружности и т.д.). Кроме того, сложные объекты (ломанные линии, различные геометрические фигуры) описываются как совокупность элементарных графических объектов (линий, дуг и т.д.).Такое векторное изображение представляет собой совокупность слоев содержащих различные графические объекты. Слои накладываясь друг на друга

Стр.21

формируют цельное изображение.Объекты векторного изображения, могут произвольно без потери качества изменять свои размеры.При изменении размеров объектов растрового изображения происходит потеря качества. Например при увеличении растрового изображения увеличивается зернистость.В настоящее время имеется множество программ для редактирования графических изображений. Эти программы в соответствии с делением графики на растровую и векторную можно условно разделить на два класса: