Понятие информации, данных, знаний

1.3. Виды и типы данных

Данные могут быть представлены следующими видами:

• целыми и действительными числами;
• текстом;
• мультимедийными (графическими объектами, звуковыми сигналами, цветными изображениями).

В зависимости от вида данных, они могут подразделяться на следующие типы:

• байтовый тип;
• целочисленные типы простой и двойной точности;
• типы действительных чисел простой и двойной точности;
• типы даты и времени;
• строковый тип;
• логический тип;
• тип объектов.
• 1.4. Кодирование данных двоичным кодом
• Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления – для этого используется приём кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. В вычислительной технике применяется система кодирования двоичным кодом. Она основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, каждая из которых представляет 1 бит. Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1(да или нет, чёрное или белое, истина или ложь и т. п.). Двумя битами можно выразить четыре различных понятия: 00, 01, 10, 11.
• Тремя битами можно закодировать 8 различных значений: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111.
• Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, в два раза увеличивается количество кодируемых значений. Общая формула расчёта имеет вид: N= 2^m,
• где N – количество независимых кодируемых значений;
• m– количество разрядов двоичного кодирования.
• 1.4.1. Кодирование целых и действительных чисел
• Двоичный код целого числа можно получить путём деления числа на 2 до тех пор, пока частное не будет равно 1. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним частным, и образует двоичный аналог десятичного целого числа.
• Примеры:

• Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Для кодирования чисел от 0 до 65535 потребуется 16 разрядов (16 бит). Используя 24 разряда (24 бита), можно закодировать более 16,5 миллионов разных значений.
• Для кодирования действительных чисел используется 80 разрядов (80 бит). При этом действительное число предварительно преобразуется в нормализованную форму: 41,2346785 = 0,412346785 * 10². Первая часть нормализованного числа называется мантиссой, а вторая – характеристикой. При этом значительная часть из 80 бит задействуется для хранения мантиссы (вместе со знаком числа) и некоторое фиксированное количество бит отводится для хранения характеристики (тоже со знаком степени).
• 1.4.2. Кодирование текстовых данных
• Если каждому символу присвоить порядковый номер (целое число), то с помощью двоичного кода можно кодировать любые текстовые данные. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы закодировать комбинациями 8 битов все символы английского и русского алфавитов (строчные и прописные), арабские цифры, знаки препинания, символы арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы.
• С этой целью институт стандартизации США (ANSI – American National Standard Institute) ввёл в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования – базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 по 255.
• Первые 32 кода (от 0 до 31) базовой таблицы выделены производителям аппаратных средств (в первую очередь компьютеров и печатающих устройств). Это управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы, ими можно управлять работой технических устройств.
• Коды от 32 по 127 предназначены для кодирования символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов. Символы русского алфавита и другие специальные символы кодируются кодами расширенной таблицы от 128 по 255.
• Однако, рассмотренная выше система кодирования ASCII, не обеспечивает кодирование алфавитов многих других языков планеты. С целью устранения этого недостатка в настоящее время создана универсальная система – UNICODE, основанная на 16 – разрядном кодировании символов. Эта система позволяет обеспечить уникальные коды для 65536 различных символов. Этого количества достаточно для размещения в одной таблице символов большинства различных алфавитов планеты.
• 1.4.3. Кодирование графических данных
• Если графическое изображение рассматривать как комбинацию мельчайших точек, образующих определённый узор, называемый растром. То с помощью линейных координат и индивидуальных свойств каждой точки, выраженных с помощью целых чисел, можно применить систему двоичного кодирования и для графических данных. К  индивидуальным свойствам точки относятся  яркость и цвет.
• Чёрно – белые иллюстрации представляются в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета. Таким образом, для кодирования яркости любой точки достаточно 8 разрядов двоичного числа. 
• Кодирование цветных графических изображений осуществляется  на принципе декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используются три  цвета: красный (Red, R), зелёный (Green, G) и синий (Blue, B). Такое кодирование называется системой RGB. При этом если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (8 двоичных разрядов), то на кодирование цвета одной точки требуется 24 разряда. Такая система кодирования обеспечивает 16,5 миллионов цветов. Эта система является  полноцветной и называется True Color. Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объём данных, но при этом заметно сократится диапазон кодируемых цветов. Кодирование цветной графики двоичными числами, содержащими 16 разрядов, называетсяHigh Color.
• На практике применяется индексный метод кодирования информации о цвете. При этом  код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в справочной таблице, называемой палитрой, которая прилагается к графическим данным.
• 1.4.4. Кодирование звука
• Для кодирования звуковой информации применяется метод таблично – волнового синтеза (Wave– Table). Сущность этого метода состоит в том, что используются заранее подготовленные таблицы  образцов звуков. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды звуковой информации выражают: тип инструмента и номер его модели, высоту тона, продолжительность, интенсивность звука и динамику его изменения. А также некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, и прочие параметры, характеризующие особенности звука.

3.2. Базовая аппаратная конфигурация  компьютера

Компьютер – это электронный прибор (универсальная техническая система), предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.

Конфигурацию компьютера (состав оборудования) можно гибко  изменять по мере необходимости. Однако существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. Понятие  базовой конфигурации по мере развития техники может меняться. В настоящее время в состав базовой конфигурации включают: системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.

Системный блок является основным узлом, внутри которого установлены наиболее важные компоненты:

1. Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:
• процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих функциональные основные возможности материнской платы;
• шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
• постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных и даже при выключенном компьютере;
• разъёмы для подключения дополнительных устройств (слоты).
2. Жёсткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объёмов данных и программ. Управление работой жёсткого диска выполняет аппаратно-логическое устройство – контроллер жёсткого диска. К основным параметрам жёстких дисков относятся ёмкость и производительность. Ёмкость современных жёстких дисков может достигать нескольких десятков Гбайт. Производительность диска оценивается скоростью внутренней передачи данных, которая может достигать 30 – 80 Мбайт/с. С производительностью диска, кроме скорости внутренней передачи данных, напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени необходимый для поиска нужных данных. Этот показатель может составлять 5 – 10 микросекунд (мкс), в зависимости от скорости вращения диска.
3. Дисковод гибких дисков – специальный накопитель для оперативного переноса небольших объёмов информации на гибкие магнитные диски (дискеты) или с дискет на жёсткий диск или в ОЗУ.
4. Дисковод компакт-дисков CD-ROM (постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска) – устройство для считывания больших объёмов числовых данных с помощью лазерного луча. Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения была принята скорость чтения 150 Кбайт/с. Двукратная скорость чтения 300 Кбайт/с, 4-х кратная – 600 Кбайт/с и т. д.
5. Видеокарта (видеоадаптер) – это устройство, образующее совместно с монитором, видеоподсистему компьютера. Видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер выполняет функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти. Одним из важнейших параметров видеосистемы является разрешение экрана. Для каждого размера монитора существует своё оптимальное разрешение экрана, которое должен обеспечивать видеоадаптер. Для монитора размером 15 дюймов оптимальное разрешение экрана составляет 880х600, для 17 дюймов – 1024х768, для 19 дюймов – 1280х1024 (1 дюйм равен 2,54 см). Цветовое разрешение (глубина цвета) определяет количество различных оттенков, которые может принимать отдельная точка экрана. Максимально возможное цветовое разрешение зависит от свойств видеоадаптера и, в первую очередь, от количества установленной н<span class="Normal_