1 of 27

Кодування та декодування. Двійкове кодування

Урок 28

Інформатика 7

teach-inf.com.ua

за підручником

Морзе Н.В. та ін.

2 of 27

Що означає «опрацювання даних»?

Серед інформаційних процесів тільки один процес передбачає отримання нових даних із наявних. Це відбувається під час їх опрацювання.

Опрацювання даних — це інформаційний процес отримання нових даних з наявних.

Розділ 3

Квест 13

3 of 27

Що означає «опрацювання даних»?

Опрацьовуючи дані про кількість запитів.

Наприклад про онлайн навчання, можна зробити висновок про тенденцію (зростання чи спадання) поширення такого виду навчання та порівняти з іншими типами.

Розділ 3

Квест 13

4 of 27

Що означає «опрацювання даних»?

А, виконуючи обчислення над вхідними даними в поставленій задачі, ми отримуємо нові дані — розв’язок.

Цельсій * 1,8 + 32 = Фаренгейт

Наприклад, маючи покази термометра (за Цельсієм) в Україні, можна отримати дані про цю ж температуру ( за Фаренгейтом) у США. Для цього використовують формулу переведення градусів Цельсія в градуси Фаренгейта:

Розділ 3

Квест 13

5 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Повідомлення можуть кодуватися різними способами.

текстовим способом

графічним способом

звуковим способом

за допомогою відео

жестами

декількома способами одночасно —

комбінованим повідомленням

Розділ 3

Квест 13

6 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Кодування повідомлень — це процес перетворення за певними правилами одного подання набору даних в інше. Під час кодування повідомлення відбувається зміна вигляду повідомлення без зміни його змісту.

Розділ 3

Квест 13

7 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Вибір способу кодування залежить від виду повідомлення, яке необхідно кодувати:

текст

число

графічне зображення

звук

відео

Розділ 3

Квест 13

8 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Для опрацювання за допомогою комп’ютера повідомлення подаються (кодуються) у вигляді послідовностей електричних або магнітних сигналів двох видів. Кожний сигнал одного виду умовно позначають цифрою 0, а іншого виду — 1.

Розділ 3

Квест 13

9 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Кодування повідомлень з використанням двох сигналів називається двійковим. Набір даних, що отримується в результаті двійкового кодування, називається двійковим кодом.

Розділ 3

Квест 13

10 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Двійковий код використовують у двійковій системі числення. Ця система числення є позиційною, її база дорівнює двом і використовує для запису чисел тільки два символи:

Числа, представлені в цій системі, часто називають двійковими, або бінарними, числами.

зазвичай 0 (нуль)

0

1 (одиницю)

1

Розділ 3

Квест 13

11 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Для запису числа у двійковій системі числення використовується подання цього числа за допомогою степенів числа 2. Наприклад,

110001₂ = 1 * 2⁵ + 1 * 2⁴ + 0 * 2³ + 0 * 2² + 0 * 2¹ + 1 * 2⁰ = 49₁₀

Зверніть увагу, що у записі нижній індекс позначає систему числення.

Розділ 3

Квест 13

12 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Переведення числа з десяткової системи числення у двійкову відбувається послідовним діленням з остачею.

Розділ 3

Квест 13

13 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Однією з двох цифр 0 або 1 можна закодувати, наприклад:

Цифра 0 або 1 у двійковому коді повідомлення називається біт

правильність твердження: неправильно (0) або правильно (1);

стан вимикача: вимкнено (0) або ввімкнено (1) тощо.

Розділ 3

Квест 13

14 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

З двох бітів можна скласти 4 (4 = 2²) коди (00, 01, 10 і 11). Ними можна закодувати, наприклад, чотири чверті координатної площини:

00 — ліва верхня,

01 — права верхня,

10 — ліва нижня,

11 — права нижня.

Розділ 3

Квест 13

15 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

010

001

000

111

110

101

100

011

З трьох бітів можна скласти вже 8 (8=2³) кодів (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111). Ними можна закодувати, наприклад, сторони горизонту.

Розділ 3

Квест 13

16 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Із чотирьох бітів можна скласти 2⁴ = 16 кодів,

з п’яти — 2⁵ = 32 коди і т. д.

З восьми бітів можна скласти

2⁸ = 256 кодів, і цієї кількості кодів достатньо, щоб закодувати всі літери англійського та українського (або якогось іншого) алфавіту, арабські цифри, розділові знаки, знаки арифметичних дій, а також деякі інші символи.

Розділ 3

Квест 13

17 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Послідовність із восьми бітів називається байтом.

1 байт = 8 біт

Розділ 3

Квест 13

18 of 27

Як можна закодувати повідомлення?

Таблиця степенів числа 2 демонструє кількість можливих різних повідомлень, які можна закодувати за допомогою відповідної кількості біт:

Традиційно для кодування одного символу використовують двійковий код, довжина якого дорівнює 1 байту, тобто:

1 символ = 1 байт = 8 бітів

Розділ 3

Квест 13

19 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

Тоді можна обчислити, яку кількість різних символів можна закодувати:

Така кількість символів є цілком достатньою для подання текстових повідомлень, включаючи:

великі та малі літери українського й латинського алфавітів,

цифри,

знаки,

графічні символи тощо.

N = 2⁸ = 256

Розділ 3

Квест 13

20 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

Кодування полягає в тому, що кожному символу ставиться у відповідність:

або

унікальний десятковий код

відповідний йому двійковий код

від 0 до 255

від 00000000 до 11111111

Розділ 3

Квест 13

21 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

Користувач натискає на клавіатурі клавішу з символом, і в комп’ютер надходить певна послідовність з восьми електричних імпульсів (двійковий код символу). Код символу зберігається в оперативній пам’яті комп’ютера, де займає один байт.

У процесі виведення символу на екран комп'ютера проводиться зворотний процес — декодування, тобто перетворення коду символу в його зображення.

11000000

Розділ 3

Квест 13

22 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

Коди символів зберігаються у спеціальній таблиці. Кодова таблиця встановлює відповідність між символами і їх двійковими кодами для подання текстових даних у комп’ютері. Для того, щоб весь світ однаково кодував текстові дані, потрібні єдині таблиці кодування.

Розділ 3

Квест 13

23 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

У всьому світі за стандарт прийнято таблицю ASCII (American Standard Code for Information Interchange — Американський стандартний код для обміну повідомленнями).

Створена в 1963 р. система кодування ASCII передбачала кодування 128 символів, коди яких складалися із 7 бітів (2⁷ = 128). Із часом кодування було розширене до 256 символів (2⁸ = 256), при цьому коди перших 128 символів не змінилися.

Розділ 3

Квест 13

24 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

Система кодування ASCII складається з базової (значення кодів від 0 до 31) і розширеної (значення кодів від 32 до 255) таблиць. Коди із 33 по 127 є інтернаціональними й відповідають символам латинського алфавіту, цифрам, знакам арифметичних операцій і знакам пунктуації. Коди зі 128 по 255 є національними, тобто в національних кодуваннях тому самому коду відповідають різні символи.

Розділ 3

Квест 13

25 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

У світі існують й інші системи кодування. У різних таблицях кодування ті само символи можуть мати різні коди. Останнім часом серед таблиць кодування, які містять українські літери, найпоширенішими є КОІ8-U і Windows-1251. Довжина коду кожного символу в них —1 байт.

КОІ8-U

Windows-1251

Розділ 3

Квест 13

26 of 27

Як кодуються в комп'ютері текстові повідомлення?

Широкого поширення набув міжнародний стандарт Unicode — Unicode Consortium (UTF 32, UTF 16 і UTF 8), який відводить на кожний символ не один байт, а два, тобто 16 бітів, тому за його допомогою можна закодувати не 256, а 2¹⁶ = 65 536 різних символів.

Розділ 3

Квест 13

27 of 27

Домашнє завдання

Проаналізувати

с. 104-110

Розділ 3

Квест 13