Zakaj je binarno kodiranje univerzalno? Načini programiranja

Računalnik obdeluje veliko informacij. Avdio datoteke, slike, besedila - vse to je treba reproducirati ali prikazati. Zakaj je binarno kodiranje univerzalna metoda programiranja informacij katere koli tehnične opreme?

Kakšna je razlika med šifriranjem in šifriranjem?

Pogosto ljudje identificirajo koncepte "kodiranja" in "šifriranja", če imajo dejansko drugačen pomen. Torej, šifriranje je proces preoblikovanja informacij, da bi ga prikrili. Osebo, ki je spremenila besedilo ali posebej usposobljeno osebo, jo lahko pogosto razdeli. Kodiranje se uporablja za obdelavo informacij in poenostavitev dela z njim. Običajno se uporablja skupna tabela kodiranja, ki je znana vsem. Vgrajen je tudi v računalnik.

Binarno kodirno načelo

Binarno kodiranje temelji na uporabi le dveh znakov - 0 in 1 - za obdelavo informacij, ki jih uporabljajo različne naprave. Te znake so imenovali binarne številke, v angleščini - binarna števila ali bit. Vsak simbol binarna koda vzame pomnilnik računalnika v 1-bitnem. Zakaj je binarno kodiranje univerzalna metoda obdelave podatkov? Dejstvo je, da je računalnik laže obdelovati manj znakov. To neposredno vpliva na produktivnost računalnika: manj funkcionalnih nalog za izvedbo naprave, večja je hitrost in kakovost dela.

Načelo binarnega kodiranja najdemo ne le pri programiranju. Prebivalci Polinezije so izmenjali gluhe in zvočne bobne bobnov, medsebojno posredovali informacije. Podobno načelo se uporablja tudi v Morseova koda, kjer se za pošiljanje sporočila uporabljajo dolgi in kratki zvoki. Telegraf ABC se še danes uporablja.

Kje se uporablja binarno kodiranje?

Binarni kodiranje informacij v računalniku se uporablja povsod. Vsaka datoteka, bodisi glasba ali besedilo, mora biti programirana tako, da jo je mogoče v prihodnosti enostavno obdelati in prebrati. Binarni kodirni sistem je uporaben za delo s simboli in številkami, avdio datotekami, grafiko.

Binarno kodiranje številk

Zdaj v računalnikih številke so predstavljene v kodirani obliki, nerazumljiva za navadne osebe. Uporaba arabskih številk, kot smo si predstavljali, je nerazumna za tehnologijo. Razlog za to je potreba, da vsakemu številu dodelite svoj edinstven simbol, ki je včasih nemogoče storiti.

Obstajata dva sistema oštevilčenja: pozicijska in ne-pozicijska. Sistem brez pozicioniranja temelji na uporabi latiničnih črk in je v obrazcu znan Grške številke. Ta način snemanja je težko razumljiv, zato je bil opuščen.

Danes se uporablja sistem številk položajev. To vključuje binarno, decimalno, oktalno in celo šestnajstiško kodiranje informacij.

V vsakdanjem življenju uporabljamo decimalni sistem kodiranja. To nam je znano Arabske številke, ki so jasne vsaki osebi. Binarno kodiranje številk se razlikuje samo z ničlo in eno.

Celotne številke se pretvorijo v binarni kodirni sistem tako, da jih delijo z 2. Rezultirajoči delci so tudi razdeljeni v stopnje v 2, dokler ni rezultat 0 ali 1. Na primer številka 123₁₀ v binarnem sistemu je lahko prikazan kot 1111011₂. In številka 20₁₀ bo izgledal kot 10100₂.

Podštevilke 10 in 2 sta označeni z decimalnim in binarnim številskim kodirnim sistemom. Binarni simbol za kodiranje se uporablja za poenostavitev dela z vrednostmi, prikazanimi v različnih sistemih števil.

Metode za programiranje decimalnih števil temelji na "plavajoči vejici". Da bi pravilno pretvorili vrednost iz decimalnega v binarni kodirni sistem, uporabite formulo N = M x qp. M je mantisa (izraz številne brez vsakega reda), p je zaporedje vrednosti N, q pa je osnova kodiranja sistema (v našem primeru 2).

Vse številke niso pozitivne. Da bi razlikovali med pozitivnim in negativnim številom, računalnik zapusti prostor z 1-bitnim številom za kodiranje znaka. Tukaj nič predstavlja znak plus in eden predstavlja znak minus.

Uporaba takega sistema številk olajša računalniku, da dela s številkami. Zato je binarno kodiranje univerzalno v računalniških procesih.

Binarno kodiranje besedilnih informacij

Vsak abecedni znak je kodiran z lastnim nizom ničl in enim. Besedilo sestavljajo različni simboli: črke (velike in male črke), aritmetične znake in druge različne vrednosti. Kodiranje besedilnih informacij zahteva uporabo 8 zaporednih binarnih vrednosti od 00000000 do 11111111. Na ta način se lahko pretvori 256 različnih znakov.

Da bi preprečili zmedo pri kodiranju besedila, se uporabljajo posebne tabele vrednosti za vsak znak. Vsebujejo latinsko abecedo, aritmetične znake in posebne znake (npr. €, jen, © in drugi). Simboli razmika 128-255 kodirajo državno abecedo države.

Za kodiranje 1 znaka so potrebni 8 bitov pomnilnika. Za poenostavitev rezultatov se 8 bitov izenači z 1 bajtom, zato se celotni prostor na disku za informacije o besedilu izmeri v bajtih.

Večina osebnih računalnikov je opremljena s standardno tabelo ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Uporabljajo se tudi druge tabele, v katerih je sistem za kodiranje besedilnih podatkov drugačen. Na primer, prvo znano kodiranje znakov se imenuje KOI-8 (koda za izmenjavo informacij je 8-bitna) in deluje na računalnikih z UNIX OS. Prav tako je široko najdena tabela kode CP1251, ki je bila ustvarjena za operacijski sistem Windows.

Binarno kodiranje zvoka

Drug razlog, zakaj binarno kodiranje je univerzalna metoda informacijskega programiranja, je preprostost pri delu z zvočnimi datotekami. Vsaka glasba je zvočni val različne amplitude in frekvence nihanja. Iz teh parametrov je odvisno količina zvoka in njena smola.

Za programiranje zvočnega valovanja računalnik pogosto deli na več delov ali »vzorce«. Število takih vzorcev je lahko veliko, tako da obstaja 65536 različnih kombinacij ničelnih in tisti. Skladno s tem so sodobni računalniki opremljeni s 16-bitnimi zvočnimi karticami, kar pomeni, da za kodiranje enega vzorca zvočnega valovanja uporabljate 16 binarnih številk.

Če želite predvajati zvočno datoteko, računalnik obdeluje programirane sekvence binarne kode in jih poveže z enim kontinuiranim valom.

Kodiranje grafike

Grafični podatki so lahko predstavljeni v obliki risb, diagramov, slik ali diapozitivov v PowerPointu. Vsaka slika je sestavljena iz majhnih pik - pik, ki jih je mogoče barvati v različnih barvah. Barva vsakega piksla je kodirana in shranjena, na koncu pa dobimo polnopravno sliko.

Če je slika črno-bela, je lahko koda vsakega piksla ena ali nič. Če uporabljate 4 barve, potem je koda za vsako od njih sestavljena iz dveh števil: 00, 01, 10 ali 11. To načelo razlikuje kakovost katere koli obdelave slike. Povečanje ali zmanjševanje svetlosti vpliva tudi na število uporabljenih barv. V najboljšem primeru, računalnik razlikuje približno 16 777 216 odtenkov.

Zaključek

Obstajajo različne metode programiranja informacij, med katerimi je binarno kodiranje najučinkovitejše. Samo z uporabo dveh znakov - 1 in 0 - računalnik zlahka prebira večino datotek. Hkrati je hitrost obdelave veliko višja kot na primer decimalni programski sistem. Zaradi enostavnosti te metode je za vsako tehniko nenadomestljiva. Zato je binarno kodiranje univerzalno med svojimi nasprotniki.