Чаму двайковае кадаваньне з'яўляецца універсальным? метады праграмавання

Кампутар апрацоўвае вялікая колькасць інфармацыі. Аўдыёфайлы, карцінкі, тэксты - усё гэта неабходна аднавіць ці вывесці на экран. Чаму двайковае кадаваньне з'яўляецца універсальным метадам праграмавання інфармацыі любога тэхнічнага абсталявання?

Чым адрозніваецца кадаванне ад шыфравання?

Часцяком людзі атаясамліваюць паняцця "кадаванне" і "шыфраванне", калі на самай справе яны маюць розны сэнс. Так, шыфраваннем называюць працэс пераўтварэння інфармацыі з мэтай яе ўтойвання. Расшыфраваць часцяком можа сам чалавек, які змяніў тэкст, ці спецыяльна навучаныя людзі. Кадаванне жа ўжываецца для апрацоўкі інфармацыі і спрашчэння працы з ёй. Звычайна выкарыстоўваецца агульная табліца кадоўкі, знаёмая ўсім. Яна ж ўбудаваная ў кампутар.

Прынцып двайковага кадавання

Двайковае кадаваньне грунтуецца на выкарыстанні ўсяго толькі двух знакаў - 0 і 1 - для апрацоўкі інфармацыі, якая выкарыстоўваецца рознымі прыладамі. Гэтыя знакі назвалі двайковымі лічбамі, на англійскай - binary digit, або bit. Кожны з сімвалаў двайковага кода займае памяць кампутара ў 1 біт. Чаму двайковае кадаваньне з'яўляецца універсальным метадам апрацоўкі інфармацыі? Справа ў тым, што кампутара лягчэй апрацоўваць меншая колькасць знакаў. Ад гэтага наўпрост залежыць і прадуктыўнасць працы ПК: чым менш функцыянальных задач трэба выканаць прыладзе, тым вышэй хуткасць і якасць працы.

Прынцып двайковага кадавання сустракаецца не толькі ў праграмаванні. З дапамогай чаргавання глухіх і звонкіх удараў барабана жыхары Палінэзіі перадавалі інфармацыю адзін аднаму. Падобны прынцып прымяняецца і ў азбуцы Морзэ, дзе для перадачы паведамленні выкарыстоўваюцца доўгія і кароткія гукі. «Тэлеграфная азбука» выкарыстоўваецца і сёння.

Дзе выкарыстоўваецца двайковае кадаваньне?

Двайковае кадаванне інфармацыі ў кампутары выкарыстоўваецца паўсюдна. Кожны файл, няхай гэта будзе музыка або тэкст, павінен быць запраграмаваны, каб у наступным ён мог быць лёгка апрацаваны і прачытаны. Сістэма двайковага кадавання карысная для працы з сімваламі і лікамі, аўдыёфайламі, графікай.

Двайковае кадаваньне лікаў

Зараз у кампутарах колькасці прадстаўленыя ў закадаваным выглядзе, незразумелай для звычайнага чалавека. Выкарыстанне арабскіх лічбаў так, як мы сабе ўяўляем, для тэхнікі нерацыянальна. Прычынай таму з'яўляецца неабходнасць прысвойваць кожнаму ліку сваю непаўторны сімвал, што зрабіць часам немагчыма.

Існуюць дзве сістэмы злічэння: пазіцыйная і непозиционная. Непозиционная сістэма заснаваная на выкарыстанні лацінскіх літар і знаёмая нам у выглядзе грэчаскіх лічбаў. Такі спосаб запісу досыць складаны для разумення, таму ад яго адмовіліся.

Пазіцыйная сістэма злічэння выкарыстоўваецца і сёння. Сюды ўваходзіць двайковае, дзесятковы, васьмярковай і нават шаснаццатковае кадаванне інфармацыі.

Дзесятковай сістэмай кадавання мы карыстаемся ў побыце. Гэта звыклыя для нас арабскія лічбы, якія зразумелыя кожнаму чалавеку. Двайковае кадаваньне лікаў адрозніваецца выкарыстаннем толькі нуля і адзінкі.

Цэлыя лікі перакладаюцца ў двойкавую сістэму кадавання шляхам дзялення іх на 2. Атрыманыя прыватныя таксама паэтапна дзеляцца на 2, пакуль не атрымаецца ў выніку 0 або 1. Напрыклад, лік 123 ₁₀ у двайковай сістэме можа быць прадстаўлена ў выглядзе 1111011 _2. А лік 20 ₁₀ будзе выглядаць як 10100 _2.

Індэксы 10 і 2 абазначаюцца, адпаведна, дзесятковую і двойкавую сістэму кадавання лікаў. Сімвал двайковага кадавання выкарыстоўваецца для спрашчэння працы са значэннямі, прадстаўленымі ў розных сістэмах злічэння.

Метады праграмавання дзесятковых лікаў заснаваныя на "плавае коскі". Для таго каб правільна перавесці значэнне з дзесятковай ў двойкавую сістэму кадавання, выкарыстоўваюць формулу N = M х qp. М - гэта мантисса (выраз колькасці без якога-небудзь парадку), p - гэта парадак значэння N, а q - падстава сістэмы кадаваньне (у нашым выпадку 2).

Не ўсе колькасці з'яўляюцца станоўчымі. Для таго каб адрозніць станоўчыя і адмоўныя лікі, кампутар пакідае месца ў 1 біт для кадавання знака. Тут нуль ўяўляе знак плюс, а адзінка - мінус.

Выкарыстанне такой сістэмы злічэння спрашчае для кампутара працу з лікамі. Вось чаму двайковае кадаваньне з'яўляецца універсальным пры вылічальных працэсах.

Двайковае кадаваньне тэкставай інфармацыі

Кожны знак алфавіту кадуецца сваім наборам нулёў і адзінак. Тэкст складаецца з розных знакаў: літар (вялікіх і малых), арыфметычных знакаў і іншых розных значэнняў. Кадаванне тэкставай інфармацыі патрабуе выкарыстання 8 паслядоўных двайковых значэнняў ад 00000000 да 11111111. Такім чынам можна пераўтварыць 256 розных знакаў.

Каб не было блытаніны ў кадаванні тэксту, выкарыстоўваюцца спецыяльных табліцы значэнняў для кожнага знака. У іх прысутнічае лацінскі алфавіт, арыфметычныя знакі і знакі адмысловага прызначэння (напрыклад, €, ¥, © і іншыя). Сімвалы прамежку 128-255 кадуюць нацыянальны алфавіт краіны.

Для кадавання 1 сімвала патрабуецца 8 біт памяці. Для спрашчэння подстчетов 8 біт прыраўноўваюцца да 1 байце, таму агульнае месца на дыску для тэкставай інфармацыі вымяраецца ў байтах.

Большасць персанальных кампутараў абсталяваныя стандартнай табліцай кадоўкі ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Таксама выкарыстоўваюцца іншыя табліцы, у якіх сістэма кадавання тэкставай інфармацыі адрозніваецца. Да прыкладу, першая вядомая кадоўка сімвалаў называецца ЯКІЯ-8 (код абмену інфармацыяй 8-бітны), і працуе яна на кампутарах з АС UNIX. Таксама шырока сустракаецца табліца кодаў СР1251, якая была створана для аперацыйнай сістэмы Windows.

Двайковае кадаваньне гукаў

Яшчэ адна прычына, чаму двайковае кадаваньне з'яўляецца універсальным метадам праграмавання інфармацыі, - гэта яго прастата пры працы з аўдыёфайламі. Любая музыка ўяўляе сабой гукавыя хвалі рознай амплітуды і частоты ваганні. Ад гэтых параметраў залежыць гучнасць гуку і яго вышыня тону.

Каб запраграмаваць гукавую хвалю, кампутар дзеліць яе ўмоўна на некалькі частак, або «выбарак». Колькасць такіх выбарак можа быць вялікім, таму існуе 65536 розных камбінацый нулёў і адзінак. Адпаведна, сучасныя кампутары аснашчаны 16-бітнымі гукавымі картамі, што азначае выкарыстанне 16 двайковых лічбаў для кадавання адной выбаркі гукавой хвалі.

Каб прайграць аўдыёфайл, кампутар апрацоўвае запраграмаваныя паслядоўнасці двайковага кода і злучае іх у адну бесперапынную хвалю.

кадаванне графікі

Графічная інфармацыя можа быць прадстаўлена ў выглядзе малюнкаў, схем, малюнкаў або слайдаў ў PowerPoint. Любы малюначак складаецца з дробных кропак - пікселяў, якія могуць быць афарбаваныя ў розны колер. Колер кожнага пікселя кадуецца і захоўваецца, і ў выніку мы атрымліваем паўнавартаснае малюнак.

Калі карцінка чорна-белая, код кожнага пікселя можа быць альбо адзінкай, альбо нулём. Калі выкарыстоўваецца 4 колеру, то код кожнага з іх складаецца з двух лічбаў: 00, 01, 10 ці 11. Па гэтым прынцыпе адрозніваюць якасць апрацоўкі любога малюнка. Павелічэнне або памяншэнне яркасці таксама ўплывае на колькасць выкарыстоўваных кветак. У лепшым выпадку кампутар адрознівае каля 16 777 216 адценняў.

заключэнне

Існуюць розныя метады праграмавання інфармацыі, сярод якіх двайковае кадаваньне з'яўляецца найбольш эфектыўным. Усяго толькі з дапамогай двух знакаў - 1 і 0 - кампутар лёгка прачытвае большасць файлаў. Пры гэтым хуткасць апрацоўкі нашмат вышэй, чым выкарыстоўвалася б, напрыклад, дзесятковая сістэма праграмавання. Прастата гэтага метаду робіць яго незаменным для любой тэхнікі. Вось чаму двайковае кадаваньне з'яўляецца універсальным сярод сваіх аналагаў.