Основные сведения о кодировании информации. Кодирование текстовых данных

«Контрольная  работа по дисциплине «Информатика»  студента Сулеймановой Ильсияр Ряшитовны»

 

Содержание

 

Задание 1                                                3

Задание 2   16

Задание 3   17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 1

3. Основные сведения о кодировании информации. Кодирование текстовых данных.

Кодирование информации - это представление информации в той или иной стандартной форме.

Информация  всегда хранится и передается в закодированном виде. При разговоре информация кодируется с помощью звуков, комбинации из которых образуют слова, а также  с помощью жестов, мимики. При  записи слова могут быть закодированы с помощью букв, числа с помощью цифр и т.д.  Одна и та же информация может быть закодирована в различных видах. Количество учеников в классе может быть закодировано в виде рисунка, диаграммы, буквенной или числовой записи. При этом сама информация остается неизменной, меняются лишь способы кодирования. Выбор способа кодирования информации зависит от целей кодирования. Если мы хотим найти общее количество учащихся в школе, то для этого удобнее закодировать количество учащихся в каждом классе в виде чисел. А если мы хотим произвести сравнительный анализ количества учащихся по классам, то удобно информацию представить в виде диаграммы.

 В то же  время совершенно разные сведения  могут быть представлены в  похожей форме. Например, с помощью  азбуки Морзе (точек и тире) можно закодировать разную информацию.

С помощью отдельных  знаков или их наборов можно записывать только дискретные сообщения. Поскольку  аналоговая информация непрерывна, то записать ее с помощью вышеперечисленных  понятий нельзя.

Различные языки служат средством для кодирования информации. Человек в своей практике общения использует много различных языков. Прежде всего это языки устной и письменной речи. Это языки жестов и мимики. Это языки различных указателей, например знаков дорожного движения или пиктограмм олимпийских видов спорта. Кроме того, человек использует ряд языков профессионального назначения. Сюда относятся языки математических формул, обозначений электроники и т.д.

Возникновение целого ряда языков было продиктовано необходимостью привлечения технических средств для передачи информации. Примером такого языка является азбука Морзе, изобретенная для передачи телеграфных сообщений. В нем каждый символ обычного алфавита кодируется набором точек и тире (что соответствует передаче коротких и длинных электромагнитных импульсов). Вообще использование двухсимвольного алфавита оказалось столь же естественным в различных технических средствах связи, как десятисимвольного для записи чисел. Дело в том, что технически двухсимвольный алфавит легко реализуется: есть электрический импульс или нет его, есть намагниченность или она отсутствует, проходит свет или не проходит и т.п.

Кодирование текстовой информации

Вспомним некоторые  известные нам факты: Множество символов, с помощью которых записывается текст, называется алфавитом. Число символов в алфавите – это его мощность. Формула определения  количества информации: N = 2b, где N – мощность алфавита (количество символов), b – количество  бит (информационный вес символа). В алфавит мощностью 256 символов можно поместить практически все необходимые символы. Такой алфавит называется достаточным. Т.к. 256 = 28, то вес 1 символа – 8 бит. Единице измерения 8 бит присвоили название 1 байт: 1 байт = 8 бит. Двоичный код каждого символа  в компьютерном тексте занимает 1 байт памяти. Каким же образом  текстовая информация представлена в памяти компьютера?              Тексты вводятся в память компьютера с помощью клавиатуры. На клавишах написаны привычные нам буквы, цифры, знаки препинания и другие символы. В оперативную память они попадают в двоичном коде. Это значит, что каждый символ представляется 8-разрядным двоичным кодом. Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Таким образом, человек различает символы по их начертанию, а компьютер - по их коду.         Удобство побайтового кодирования символов очевидно, поскольку байт - наименьшая адресуемая часть памяти и, следовательно, процессор может обратиться к каждому символу отдельно, выполняя обработку текста. С другой стороны, 256 символов – это вполне достаточное количество для представления самой разнообразной символьной информации. Все символы  компьютерного алфавита пронумерованы от 0 до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления. Таблица, в которой  всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки. Для разных типов  ЭВМ используются различные таблицы  кодировки. Международным стандартом для ПК стала таблица ASCII (читается аски) (Американский стандартный код для информационного обмена). Таблица кодов ASCII делится на две части. Международным стандартом является лишь первая половина таблицы, т.е. символы с номерами от 0 (00000000), до 127 (01111111). Таблица 1.Структура таблицы кодировки ASCII Порядковый  номер Код Символ 0 - 31 00000000 - 00011111 Символы с номерами от 0 до 31 принято называть управляющими.           Их функция – управление процессом вывода текста на экран или печать, подача звукового сигнала, разметка текста и т.п. 32 - 127 00100000 - 01111111 Стандартная часть  таблицы (английский). Сюда входят строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы.           Символ 32 - пробел, т.е. пустая позиция в тексте.           Все остальные отражаются определенными знаками. 128 - 255 10000000 - 11111111 Альтернативная  часть таблицы (русская).           Вторая половина кодовой таблицы ASCII, называемая кодовой страницей (128 кодов, начиная с 10000000 и кончая 11111111), может иметь различные варианты, каждый вариант имеет свой номер.                                       Таблица 2. Первая половина таблицы кодов ASCII В таблице кодировки буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке, а цифры упорядочены по возрастанию значений. Такое соблюдение лексикографического порядка в расположении символов называется принципом последовательного кодирования алфавита. Для букв русского алфавита также соблюдается принцип  последовательного кодирования. К сожалению, в  настоящее время существуют пять различных кодировок кириллицы (КОИ8-Р, Windows. MS-DOS, Macintosh и ISO). Из-за этого часто возникают проблемы с переносом русского текста с одного компьютера на другой, из одной программной системы в другую.                                                                 Таблица 3. Вторая половина таблицы кодов ASCII Хронологически  одним из первых стандартов кодирования  русских букв на компьютерах был  КОИ8 ("Код обмена информацией, 8-битный"). Эта кодировка применялась еще  в 70-ые годы на компьютерах серии  ЕС ЭВМ, а с середины 80-х стала использоваться в первых русифицированных версиях операционной системы UNIX. От начала 90-х  годов, времени господства операционной системы MS DOS, остается кодировка CP866 ("CP" означает "Code Page", "кодовая страница"). Компьютеры фирмы Apple, работающие под управлением операционной системы Mac OS, используют свою собственную кодировку Mac. Кроме того, Международная  организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO) утвердила в качестве стандарта для русского языка еще одну кодировку под названием ISO 8859-5. Наиболее распространенной в настоящее время является кодировка Microsoft Windows, обозначаемая сокращением CP1251. С конца 90-х годов  проблема стандартизации символьного  кодирования решается введением  нового международного стандарта, который называетсяUnicode. Это 16-разрядная кодировка, т.е. в ней на каждый символ отводится 2 байта памяти. Конечно, при этом объем занимаемой памяти увеличивается в 2 раза. Но зато такая кодовая таблица допускает включение до 65536 символов. Полная спецификация стандарта Unicode включает в себя все существующие, вымершие и искусственно созданные алфавиты мира, а также множество математических, музыкальных, химических и прочих символов.

 

20. Общая характеристика языков программирования.

Разработка системного и прикладного программного обеспечения на персональных компьютерах осуществляется с помощью инструментальных средств, к которым в первую очередь относятся:

• трансляторы с языков высокого уровня;
• средства редактирования, компоновки и загрузки программ;
• макроассемблеры (машинно-ориентированные языки);
• отладчики машинных программ.

Основные инструментальные языки высокого уровня, используемые на персональных компьютерах - Basic, Pascal, С и др. Не вдаваясь в детальные описания указанных языков, рассмотрим кратко их основные свойства. Basic. Исторически одним из самых популярных языков высокого уровня стал Basic. В чем причина этой популярности? Прежде всего Basic очень прост в освоении и использовании.

Режим интерпретации способствует сокращению характерного цикла в работе программиста: составлению программы - пробное использование - исправление ошибок - повторное исполнение. Это очень удобно при разработке небольших программ. Интерпретация, однако, имеет неизбежный недостаток - программа работает существенно медленнее, чем в случае использования трансляторов компилирующего типа, как, например, для языков Pascal и С. Объясняется это тем, что в режиме интерпретации каждый оператор языка сначала читается системой, анализируется в контексте уже работающей программы и лишь после этого исполняется. В трансляторах компилирующего типа, в отличие от этого, все стадии чтения и анализа осуществляется заранее - на этапе компиляции, а при исполнении работает готовая программа. Чтобы сохранить преимущества языка Basic и в то же время дать возможность построения эффективных, быстро работающих программ, созданы Basic-компиляторы. При этом на этапе составления и отладки программы используются преимущества интерпретационного режима, а после завершения отладки программа компилируется. Появления компилятора поставило Basic в один ряд с другими языками высокого уровня и придало ему дополнительную популярность.

Как правило, начинающие программисты пользуются этим языком для составления свои первых программ. Basic отводится ведущая роль в школьном образовании, как языку обучения основам программирования.

Языки Pascal и С

Языки Pascal и С чаще всего используются профессиональными системными программистами для разработки системных и прикладных программ. Оба эти языка позволяют работать с данными сложной структуры; оба имеют развитые средства для выделения отдельных частей программ в процедуры. Трансляторы этих языков работают в режиме компиляции, что позволяется создавать эффективные программы. Важным средством для построения больших программных систем является модульность, т.е. возможность независимой разработки отдельных частей программ и последующего их связывания в единую систему. Все эти особенности способствовали тому , что именно на Pascal и С разрабатывается большинство крупных программных систем.

Следует отметить, что между указанными языками, не смотря на общее сходство, имеются существенные различия. Pascal является классическим языком программирования, который приобрел популярность как отличный инструмент для решения серьезных задач. Программирование на Pascal обеспечивает высокую степень надежности программ.

Pascal, наряду с Basic, считается также учебным языком; он принят во многих учебных заведениях как базовый язык для изучения программирования.

Язык С в отличии от Pascal с момента появления был ориентирован на разработку системных программ. Он, в частности, послужил главным инструментом для создания операционных систем ЮНИКС и MS-DOS. В этом языке имеются более гибкие средства для эффективного использования особенностей аппаратуры, чем в Pascal. С другой стороны, синтаксис языка С менее прозрачен, чем у Pascal; возможностей для внесения ошибок больше; чтение текстовых программ требует определенного навыка. В связи с этим язык С применяется главным образом для создания системных и прикладных программ, в которых скорость работы и объем памяти являются критическими параметрами.

 

26. Компьютерные сети.

     Структура и система адресации информационных ресурсов в Internet.

         При физическом соединении двух и более компьютеров образуются компьютерные сети. Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:  обеспечением совместной работы компьютеров и других устройств коллективного пользования (принтера, сканера и т.п.);  обеспечением доступа и совместного использования аппаратных, программных и информационных ресурсов сети (дискового пространства, коллективных баз данных и др.).

Архитектурный принцип построения таких сетей (за исключением одноранговых сетей, в которых компьютеры равноправны) называется "клиент – сервер".

Сервер – компьютер сети, предоставляющий свои программные и аппаратные ресурсы пользователям сети для хранения данных, выполнения программ и других услуг (например, доступ к общей базе данных, совместное использование устройств ввода/вывода, организацию взаимодействия пользователей и др.).

Клиент – компонент архитектуры "клиент – сервер", пользующийся услугами сервера. Часто в качестве клиента выступают программы, имеющие доступ к информационным ресурсам или устройствам сервера. Для подключения к серверу пользователь рабочей станции должен получить собственное регистрационное имя и пароль.

Рисунок 1. Линии  и каналы связи

Термины "клиент" и "сервер" используются для обозначения  как программных, так и аппаратных средств. К преимуществам сетей с архитектурой "клиент – сервер" относятся централизованное управление ресурсами сети, безопасность и скорость доступа. Мероприятия по реализации этих свойств называются администрированием сети.

По территориально-организационным  признакам компьютерные сети принято  разделять на локальные – LAN (Local Area Network) и глобальные – WAN (Wide Area Network).

Локальные сети охватывают предприятия, группу учреждений или район и используют единый высокоскоростной канал передачи данных (Рис.1)

Рисунок 2. Локальные сети.

 

Глобальные  сети распространяют свое действие по всему миру и используют все каналы связи, включая спутниковые.

В крупных коммерческих и образовательных организациях для ведения работ активно  используются локальные сети, построенные  на основе единых стандартов, принятых в глобальных сетях. В зависимости  от решаемых задач и мероприятий, обеспечивающих безопасность работы и доступ к сети, их разделяют на внутренние (Intranet) и внешние (Extranet) корпоративные сети.

Компьютерная  сеть Интернет – это глобальная сеть, которая включает сети различных уровней, компьютеры и терминалы (для ввода и отображения данных). Подключение удаленных пользователей и локальных сетей через телефонные каналы к Интернет выполняется через модемы – устройства, преобразующие цифровые сигналы компьютеров в аналоговые, передаваемые по каналам связи, и наоборот.

Максимальная  скорость передачи, которую может  обеспечить модем при связи с  Интернет по стандартным телефонным каналам, – 33,6 кбит/с. Однако качество каналов связи вносит существенные ограничения на реальную скорость передачи.

Полноценную работу в Интернет могут обеспечить современные цифровые линии связи, использующие технологию ISDN (Integrated Services Digital Network). Такие линии связи позволяют получать интегрированные услуги инфокоммуникаций при скорости передачи от 64 до 2048 кбит/с.

При создании компьютерных сетей является важным обеспечение совместимости по электрическим и механическим характеристикам и совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных.

Решение этих проблем  основано на так называемой модели взаимодействия открытых систем OSI (Model of Open System Interconnections). Стандарты этой модели разработаны Международным институтом стандартов (International Standards Organization) – ISO. Согласно модели ISO/OSI архитектуру сети следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной, где прикладные программы взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний – физический, он обеспечивает доступ к среде передачи данных между устройствами. Обмен данными в сети происходит в результате их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировка и, наконец, обратное преобразование на компьютере клиента в результате перемещения данных с нижнего уровня на верхний. Специальные стандарты – протоколы, обеспечивают необходимую совместимость на каждом уровне. Протоколы могут быть реализованы аппаратно-программными средствами, поэтому программы, поддерживающие протокол, также называют протоколами.