Защо двоичното кодиране е универсално? Методи на програмиране

Компютърът обработва голямо количество информация. Аудио файлове, картини, текстове - всичко това трябва да се възпроизвежда или показва. Защо двоичното кодиране е универсален метод за програмиране на информацията за всяко техническо оборудване?

Каква е разликата между шифроването и криптирането?

Често хората идентифицират понятията "кодиране" и "кодиране", когато всъщност имат различни значения. Така че, криптирането е процесът на трансформиране на информация, за да се прикрие. Той често може да бъде разчленяван от човека, който е променил текста, или от специално обучени хора. Кодирането се използва за обработка на информация и за опростяване на работата с нея. Обикновено се използва обща кодираща таблица, позната на всички. Също така е вграден в компютъра.

Бинарен принцип на кодиране

Двоичното кодиране се основава на използването само на два знака - 0 и 1 - за обработка на информацията, използвана от различни устройства. Тези знаци се наричат ​​двоични цифри, на английски - двоични цифри или малко. Всеки от символите двоичен код отнема паметта на компютъра в 1 бит. Защо двоичното кодиране е универсален метод за обработка на информация? Факт е, че по-лесно е компютърът да обработва по-малко знаци. Това пряко влияе върху производителността на компютъра: колкото по-малко функционални задачи за изпълнение на устройството, толкова по-висока е скоростта и качеството на работа.

Принципът на двойното кодиране се открива не само в програмирането. Чрез редуване на глухите и звукови барабани, жителите на Полинезия предават информация помежду си. Подобен принцип се прилага и в Morse код, където се използват дълги и къси звуци за предаване на съобщението. Телеграфът ABC все още се използва днес.

Къде се използва двоичното кодиране?

двоен кодираща информация в компютъра се използва навсякъде. Всеки файл, независимо дали е музика или текст, трябва да бъде програмиран така, че в бъдеще да може лесно да се обработва и чете. Бинарната кодираща система е полезна за работа със символи и номера, аудио файлове, графики.

Бинарно кодиране на номера

Сега в компютрите номерата са представени в кодирана форма, неразбираема за обикновения човек. Използването на арабски цифри, както предполагаме, е ирационално за технологиите. Причината за това е необходимостта да се присвои на всеки номер свой уникален символ, който понякога е невъзможно да се направи.

Има две системи за номериране: позиционна и не-позиционна. Неподвижната система се основава на използването на латински букви и е позната ни във формата Гръцки цифри. Този начин на записване е достатъчно труден за разбиране, така че беше изоставен.

Системата за номер на позиция се използва днес. Това включва двоично, десетично, осмично и дори шестнадесетично кодиране на информация.

Използваме десетичната система за кодиране в ежедневието. Това ни е познато Арабски цифри, които са ясни за всеки човек. Двоичното кодиране на номерата се различава само с нула и една.

Числа се превръщат в бинарно кодиране чрез разделянето им от 2. Получената частична също разделя на две фази, докато накрая 0 или 1. Например, броят 123₁₀ в двойната система може да бъде представена като 1111011₂. И номер 20₁₀ ще изглежда като 10100₂.

Индексите 10 и 2 се обозначават, съответно, с система за кодиране на десетични и двоични числа. Бинарният символ за кодиране се използва за опростяване на работата с стойностите, представени в различни системи с номера.

Методите за програмиране на десетични номера се основават на "плаваща запетая". За да преведете правилно стойността от десетичната на двойната кодираща система, използвайте формулата N = M x qp. M е мантиса (израз на число без никаква цел), р е порядъка на стойността на N, а q е основата на системното кодиране (в нашия случай 2).

Не всички числа са положителни. За да се направи разлика между положителни и отрицателни числа, компютърът оставя пространство от 1 бит, за да кодира героя. Тук нулата представлява знак "плюс", а едната представлява знак минус.

Използването на такава система от цифри улеснява работата на компютъра с номера. Ето защо двоичното кодиране е универсално в изчислителните процеси.

Бинарно кодиране на текстова информация

Всеки символ на азбуката се кодира от собствения му набор от нули и такива. Текстът се състои от различни символи: букви (главни и малки), аритметични знаци и други различни стойности. Кодирането на текстова информация изисква използването на 8 последователни двоични стойности от 00000000 до 11111111. По този начин могат да бъдат конвертирани 256 различни знака.

За да се избегне объркване при кодирането на текст, се използват специални таблици със стойности за всеки знак. Те съдържат латинската азбука, аритметичните знаци и специалните знаци (например €, йени, © и други). Символите за разстояния 128-255 кодират националната азбука на страната.

За кодиране на 1 знак са необходими 8 бита памет. За да се опростят резултатите, 8 бита се приравняват към 1 байт, така че общото дисково пространство за текстовата информация се измерва в байтове.

Повечето персонални компютри са оборудвани със стандартна таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Използват се и други таблици, при които системата за кодиране на текстова информация е различна. Например първото известно кодиране на символи се нарича KOI-8 (кодът за обмен на информация е 8-битов) и работи на компютри с операционна система UNIX. Също така широко разпространена е таблицата с кодовете CP1251, която е създадена за операционната система Windows.

Бинарно кодиране на звуци

Друга причина, поради която двоичното кодиране е универсален метод за информационно програмиране е неговата простота при работа с аудио файлове. Всяка музика е звукова вълна с различна амплитуда и честота на трептене. От тези параметри зависи обемът на звука и неговата стъпка.

За да програмирате звукова вълна, компютърът я разделя условно на няколко части или "проби". Броят на тези проби може да бъде голям, така че има 65536 различни комбинации от нули и такива. Съответно съвременните компютри са оборудвани с 16-битови звукови карти, което означава, че използват 16 бинарни цифри за кодиране на една проба от звуковата вълна.

За да възпроизведе аудиофайла, компютърът обработва програмираните двоични кодови последователности и ги свързва към една непрекъсната вълна.

Кодиране на графики

Графичната информация може да бъде представена под формата на чертежи, диаграми, картини или слайдове в PowerPoint. Всяка снимка се състои от малки точки - пиксели, които могат да бъдат боядисани в различни цветове. Цветът на всеки пиксел се кодира и записва и в крайна сметка получаваме пълноправен образ.

Ако картината е черно-бяла, кодът на всеки пиксел може да бъде един или нула. Ако използвате 4 цвята, кодът за всеки от тях се състои от две цифри: 00, 01, 10 или 11. Този принцип отличава качеството на всяка обработка на изображения. Увеличаването или намаляването на яркостта също влияе върху броя на използваните цветове. В най-добрия случай компютърът разграничава около 16 777 216 нюанса.

заключение

Съществуват различни методи за програмиране на информацията, сред които двойното кодиране е най-ефективно. Просто използвайки два знака - 1 и 0 - компютърът лесно прочита повечето файлове. В същото време скоростта на обработка е много по-висока, отколкото например десетичната система за програмиране. Простотата на този метод го прави незаменим за всяка техника. Ето защо двоичното кодиране е универсално сред колегите му.