Proč je binární kódování univerzální? Programovací metody

Počítač zpracovává velké množství informací. Audio soubory, obrázky, texty - to vše musí být reprodukováno nebo zobrazeno. Proč je binární kódování univerzální metodou programování informací o jakémkoli technickém vybavení?

Jaký je rozdíl mezi šifrováním a šifrováním?

Často lidé identifikují pojmy "kódování" a "šifrování", když ve skutečnosti mají různé významy. Takže šifrování je proces transformace informací, aby bylo možné je skrýt. Často jej lze dešifrovat osoba, která změnila text, nebo speciálně vycvičené osoby. Kódování se používá k zpracování informací a zjednodušení práce s nimi. Obvykle se používá běžná tabulka kódování, která je všem známá. Je také vestavěn do počítače.

Binární kódovací princip

Binární kódování je založeno na použití dvou znaků - 0 a 1 - pro zpracování informací používaných různými zařízeními. Tyto znaky byly nazývány binárními čísly, v angličtině - binární číslice, nebo bit. Každý ze symbolů binární kód vezme paměť počítače na 1 bit. Proč je binární kódování univerzální metodou zpracování informací? Faktem je, že pro počítač je snazší zpracovávat méně znaků. To má přímý vliv na produktivitu počítače: čím méně funkčních úkonů je zařízení prováděno, tím vyšší je rychlost a kvalita práce.

Princip binárního kódování se nachází nejen v programování. Střídavými hluchými a zvukovými bublinami se obyvatelé Polynésie navzájem informovali. Podobný princip se uplatňuje také v Morse kód, kde jsou pro přenos zprávy používány dlouhé a krátké zvuky. Telegraph ABC se stále používá dnes.

Kde se používá binární kódování?

Binární kódování informací v počítači je používán všude. Každý soubor, ať už hudba nebo text, musí být naprogramován tak, aby byl v budoucnu snadno zpracován a čitelný. Binární kódovací systém je užitečný pro práci se symboly a čísly, zvukovými soubory, grafikou.

Binární kódování čísel

Nyní v počítačích jsou čísla uvedeny v kódované podobě, nepochopitelné pro obyčejnou osobu. Použití arabských číslic, jak si představujeme, je pro technologii nesmyslné. Důvodem je, že je třeba přiřadit každému číslu svůj vlastní jedinečný symbol, což je někdy nemožné.

Existují dva systémy číslování: polohové a ne-polohové. Systém bez polohování je založen na použití latinských písmen a je nám známo ve formuláři Řecké číslice. Tento způsob nahrávání je dost obtížné pochopit, takže byl opuštěn.

Systém čísel pozic se používá dnes. To zahrnuje binární, desetinné, osmičkové a dokonce i hexadecimální kódování informací.

V každodenním životě používáme desítkový systém kódování. To nás zná Arabské číslice, které jsou jasné každému člověku. Binární kódování čísel se liší pouze pomocí nuly a jedné.

Celočíselná čísla jsou převedena na binární kódovací systém tak, že je dělíme o 2. Výsledné části jsou také rozděleny ve stupních po 2, dokud výsledek není 0 nebo 1. Například číslo 123₁₀ v binárním systému lze zobrazit jako 1111011₂. A číslo 20₁₀ bude vypadat jako 10100₂.

Dolní indexy 10 a 2 jsou označeny systémem kódování desetinných a binárních čísel. Binární kódovací symbol se používá pro zjednodušení práce s hodnotami reprezentovanými v různých číselných systémech.

Metody pro programování desítkových čísel jsou založeny na "plovoucí čárku". Abyste správně překládali hodnotu z desítkového na binární kódovací systém, použijte vzorec N = M x qp. M je mantisa (vyjádření čísla bez jakéhokoliv pořadí), p je pořadí hodnoty N a q je základem kódování systému (v našem případě 2).

Ne všechna čísla jsou pozitivní. Aby bylo možné rozlišovat mezi pozitivními a zápornými čísly, počítač ponechá prostor 1 bit pro kódování znaku. Zde nula představuje znaménko plus a znaménko znaménko minus.

Použití takového číselného systému usnadňuje práci s čísly počítačem. Proto je binární kódování univerzální ve výpočetních procesech.

Binární kódování textových informací

Každá abecední znak je zakódován vlastním souborem nul a ty. Text se skládá z různých symbolů: písmena (velká a malá), aritmetické značky a další různé hodnoty. Kódování textových informací vyžaduje použití 8 po sobě následujících binárních hodnot od 00000000 do 11111111. Tímto způsobem lze převést 256 různých znaků.

Aby nedošlo k záměně v kódování textu, používají se speciální tabulky hodnot pro každý znak. Obsahují latinskou abecedu, aritmetické značky a speciální znaky (například €, yen-, © a další). Rozlišovací symboly 128-255 zakódují národní abecedu země.

Pro kódování 1 znaku je vyžadováno 8 bitů paměti. Pro zjednodušení skóre se 8 bitů rovná 1 bajtu, takže celkový prostor na disku pro textové informace se měří v bajtech.

Většina osobních počítačů je vybavena standardní tabulkou ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Používají se také jiné tabulky, v nichž je systém kódování textových informací odlišný. Například první známé kódování znaků se nazývá KOI-8 (kód výměny informací je 8 bitů) a pracuje na počítačích s operačním systémem UNIX. Rovněž je obecně nalezena tabulka kódů CP1251, která byla vytvořena pro operační systém Windows.

Binární kódování zvuků

Dalším důvodem, proč je binární kódování univerzální metodou programování informací, je jeho jednoduchost při práci se zvukovými soubory. Jakákoli hudba je zvuková vlna různé amplitudy a frekvence kmitání. Z těchto parametrů závisí hlasitost zvuku a jeho rozteč.

Chcete-li naprogramovat zvukovou vlnu, počítač ji podmíněně rozdělí na několik částí nebo "vzorky". Počet takových vzorků může být velký, takže existuje 65536 různých kombinací nul a těch nul. V souladu s tím jsou moderní počítače vybaveny 16bitovými zvukovými kartami, což znamená použití 16 binárních číslic k zakódování jednoho vzorku zvukové vlny.

Chcete-li přehrát zvukový soubor, počítač zpracuje programované sekvence binárních kódů a připojí je k jedné spojité vlně.

Kódování grafiky

Grafické informace lze prezentovat formou výkresů, diagramů, obrázků nebo snímků v aplikaci PowerPoint. Každý obrázek se skládá z malých bodů - pixelů, které mohou být namalovány v různých barvách. Barva každého pixelu je kódována a uložena a nakonec získáme plnohodnotný obrázek.

Je-li obrázek černobílý, může být kód každého pixelu buď jeden nebo nula. Používáte-li 4 barvy, kód pro každý z nich se skládá ze dvou číslic: 00, 01, 10 nebo 11. Tento princip rozlišuje kvalitu jakéhokoliv zpracování obrazu. Zvýšení nebo snížení jasu také ovlivňuje počet použitých barev. V nejlepším případě počítač rozlišuje asi 16 777 216 odstínů.

Závěr

Existují různé metody programování informací, mezi nimiž je nejúčinnější binární kódování. Jen pomocí dvou znaků - 1 a 0 - počítač snadno čte většinu souborů. Současně je rychlost zpracování mnohem vyšší než desetinný programovací systém. Jednoduchost této metody je pro jakoukoli techniku ​​nenahraditelná. Proto je binární kódování mezi svými protějšky univerzální.