Кодирование информации. Методы и средства кодирования информации на сегодняшний день

План

Введение.

1. Информационные ресурсы.

1. Понятие «Информационный ресурс».

2. Возникновение информационных ресурсов.

3. Возникновение информационных технологий и компьютерных средств.

4. Информация и данные.

5. Динамика роста информационных потребностей.

6. Смена приоритета информационного развития.

2. Процессы, методы и средства технологии хранения информации.

1. Единицы измерения памяти.

2. Принцип хранения данных.

3. Классификация памяти по функциональности.

4. Классификация запоминающих устройств.

3. Кодирование информации. Методы и средства кодирования информации на сегодняшний день.

1. Понятие «кодирование информации» и его смысл.

2. Способы кодирования.

3. Таблицы кодировок.

Заключение.

Список литературы.

Введение

К концу XX в. стала складываться, сначала в рамках кибернетики, а затем информатики, информационная картина мира. Строение и функционирование сложных систем различной природы (биологических, социальных, технических) оказалось невозможным объяснить, не рассматривая общих закономерностей информационных процессов.

Получение и преобразование информации является условием жизнедеятельности любого организма. Даже простейшие одноклеточные организмы постоянно воспринимают и используют информацию, например, о температуре и химическом составе среды для выбора наиболее благоприятных условий существования.

Любой живой организм, в том числе человек, является носителем генетической информации, которая передается по наследству. Она определяет строение и развитие живых организмов. Человек воспринимает окружающий мир (получает информацию) с помощью органов чувств (зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса). Чтобы правильно ориентироваться в мире, он запоминает полученные сведения (хранит информацию). В процессе достижения каких-либо целей человек принимает решения (обрабатывает информацию), а в процессе общения с другими людьми - передает и принимает информацию. Человек живет в мире информации.

Потоки информации, циркулирующие в мире, который нас окружает, огромны. Во времени они имеют тенденцию к увеличению. Поэтому в любой организации, как большой, так и маленькой, возникает проблема такой организации управления данными, которая обеспечила бы наиболее эффективную работу. Некоторые организации используют для этого шкафы с папками, но большинство предпочитают компьютеризированные способы - базы данных, позволяющие эффективно хранить, структурировать и систематизировать большие объемы данных. И уже сегодня без баз данных невозможно представить работу большинства финансовых, промышленных, торговых и прочих организаций. Не будь баз данных, они бы просто захлебнулись в информационной лавине.

Существует много веских причин перевода существующей информации на компьютерную основу. Сейчас стоимость хранения информации в файлах ЭВМ дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование клиент/серверных технологий позволяют сберечь значительные средства, а главное и время для получения необходимой информации, а также упрощают доступ и ведение, поскольку они основываются на комплексной обработке данных и централизации их хранения. Кроме того ЭВМ позволяет хранить любые форматы данных текст, чертежи, данные в рукописной форме, фотографии, записи голоса и т.д.

Для использования столь огромных объемов хранимой информации, помимо развития системных устройств, средств передачи данных, памяти необходимы средства обеспечения диалога человек-ЭВМ, которые позволяют пользователю вводить запросы, читать файлы, модифицировать хранимые данные, добавлять новые данные или принимать решения на основании хранимых данных.

В связи с этим вопрос современных технологий хранения данных на сегодняшний день актуален. В данной работе рассмотрится следующий ряд вопросов:

1.      Будет раскрыто понятие информационного ресурса. И место технологий в данной сфере.

2.      Так же рассмотрится история возникновения технологий и их развитие.

3.      Методы хранения информации в ЭВМ.

4.      А так же технологии кодирования информации в ЭВМ.

В частности, будут раскрыты вопросы, связанные с методами хранения информации и её кодирования на компьютере, изучением взаимосвязи информационных технологий с технологиями хранения данных, раскрытие понятия информационный ресурс и многое другое, связанное с хранением информации в современном мире.

Однако в науке информатика этим терминам есть и другое, более полное и техническое объяснение.

Глава I.

Информационные ресурсы

1. Понятие «Информационный ресурс».

Изменение человеком окружающего мира влечет развитие информационного пространства. На каждом этапе этого развития неизбежно накапливается информация первого порядка - опыт деятельности человека и информация второго порядка - сведения об опыте обработки и переработки информации.

Накапливающийся опыт деятельности человека, фиксируется в виде информации - это сначала служит основной предпосылкой возникновения информационной деятельности и информационных технологий.

Информация – это сведения, независимо от формы их представления, усваиваемые субъектом в форме знаний.

Информационная система – это организационно упорядоченная совокупность документов (информационных продуктов) и информационной инфраструктуры. (Примеры информационных систем - библиотеки, архивы, фильмотеки, базы данных, Internet.)

Информационные ресурсы – это отдельные документы, массивы документов, которые входят в состав информационных систем.

Итак, информация (informatio от латинского – разъяснение, изложение, осведомленность) – одно из наиболее общих положений науки, означающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и так далее.

Информация в свою очередь делится на несколько видов: генетическая, геологическая, педагогическая, техническая, экономическая, полная, ложная и т.д.

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Информационный ресурс – это семантическая информация, т.е. информация в виде понятийного знания. Информационный ресурс имеет две неделимые стороны: формально-логическую (информационную) и когнитивную (cognition от латинского – знание, познание). Из понятия информационный ресурс вырастает система оригинальных понятий информатики. Информационный ресурс – это симбиоз знаний и информации. Перед человечеством стоит громадная по своей важности и сложности задача – извлечь максимум информации из накопленных за всю историю сообщений (книг, описаний, т.е. «рассеянных» знаний) и превратить эту информацию в активно функционирующий ресурс (за счет разработки, в первую очередь, алгоритмов и программ).

Особенности информационного ресурса:

1.      практически неисчерпаем;

2.      имеет потенциальное значение (несамостоятелен);

3.      по мере использования не исчезает, а сохраняется и даже увеличивается;

4.      эффективность повторного применения связана с эффектом повторного применения знаний;

5.      является формой непосредственного включения науки в состав производительных сил;

6.      возникает в результате не просто умственного труда, а его творческой части;

7.      превращение знаний в информационный ресурс зависит от возможностей их кодирования, распределения и передачи.

2. Возникновение информационных ресурсов.

В процессе жизни и деятельности человека его опыт как накапливающаяся в огромном количестве субъективная и объективная информация может быть зафиксирована, сохранена и передана другим людям. Исторический аспект рассмотрения проблемы накопления информации позволяет вскрыть наиболее значимые для человечества аспекты, проследить динамику информационного развития.

Сначала человек учится на своих ошибках, на своем опыте, затем наиболее значимая информация, которая содержит знания о природе, о деятельности, о людях, о событиях фиксируется и передается другим людям в процессе коммуникации. Однако не меньшей ценностью для общества обладают определенные методы и информационные механизмы фиксации и передачи информации. Так потребность индивидуума в информации не только о своем опыте, но и об опыте других за всю историю человечества стимулировала развитие информационного ресурса.

Информация первого  порядка,  фиксирующая  опыт  деятельности  человека неизбежно накапливается в таких количествах, что приходится  решать  вопрос, как лучше фиксировать, упорядочивать и  передавать  необходимую  информацию. Решение подобных вопросов является для человечества  неоценимым  достоянием.

Сведения  об  опыте  обработки  и  переработки   информации   и   составляют информацию второго порядка. Таким образом, формируется и фиксируется в  виде информации опыт деятельности человека, что и  служит  основной  предпосылкой зарождения информационных ресурсов в технологической сфере (информационных технологий).

3. Возникновение информационных технологий и компьютерных средств.

Получив в виде готовой информации знания  других  людей,  человек  смог смелее, быстрее достигать  своих  целей,  стремится  ставить  новые  цели  и узнавать о новых способах  их  достижения.  То  есть  информация  раскрывает новые возможности, пробуждает дополнительные  информационные  потребности. Как говорится, «чем больше знаешь, тем больше хочешь знать».

Постепенно потребность в информации  вышла  за  границы  личного  общения  - обобщенный опыт начал накапливаться и фиксироваться  при  помощи  все  более совершенных средств. Как речь, так и письменность – это весьма значимые для развития человеческого общества  информационные  технологии.   Все   новые технологии поддерживают  производство и передачу информации, обеспечивая развитие информационных потребностей и  множество  информационных  ресурсов.

Далее объем общественно значимой информации превысил   информационные возможности одного отдельного человека, таким  образом,   информационная технология  стала  нуждаться  в  изобретении  все новых и новых  средств обеспечения  информационной  деятельности  -  так на основе письменности возникло книгопечатание. В результате каждого революционного  изобретения  с новой силой развивается процесс информатизации. Такие информационные технологии, как письменная речь и книгопечатание позволили человеку подняться на соответствующий культурный уровень.

Возможность обладать информационными ресурсами, стимулировала  развитие новых и  новых  информационных  средств.  Новые  средства,  в  свою  очередь раскрывали более широкие горизонты информационных  потребностей. В отличие от истории развития техники, новый  информационный ресурс, или новое информационное средство не вытесняет и заменяет старое, а дополняет собой существующую    систему информационного общения. Наконец, объем информационного  пространства вновь достиг критического объема, и это явилось   закономерной предпосылкой поиска и открытия современных компьютерных средств фиксации и  передачи  информации. Зарождение информационных технологий и возникновение компьютерных средств  стимулируют скачкообразное информационное развитие. В   информационном плане это равносильно новой информационной революции.

И, наконец, развитие информационных ресурсов и информационных технологий и средств передачи информации повлекло возникновение усовершенствование средств ее обработки и фиксации - зародились и начали активно развиваться компьютерные средства.

Такие средства меняют структурную основу системы общения. Новые функциональные возможности компьютерной техники, которые с каждым годом наращиваются, воспринимаются сегодня в качестве мощного усилителя информационной деятельности человека и прогрессивного информационного развития общества.

4. Информация и данные.

Информационные ресуpсы в современном обществе играют не меньшую, а нередко и большую pоль, чем pесуpсы материальные. Знания, кому, когда и где продать товар, может цениться не меньше, чем собственно товар, и в этом плане динамика развития общества свидетельствует о том, что на "весах" материальных и информационных ресуpсов последние начинают пpевалиpовать, причем тем сильнее, чем более общество открыто, чем более развиты в нем средства коммуникации, чем большей информацией оно располагает.

С позиций рынка информация давно уже стала товаром и это обстоятельство требует интенсивного развития практики, промышленности и теории компьютеризации общества. Компьютер как информационная среда не только позволил совершить качественный скачек в организации промышленности, науки и рынка, но он определил новые самоценные области производства: вычислительная техника, телекоммуникации, прогpаммные продукты.

Тенденции компьютеризации общества связаны с появлением новых профессий, связанных с вычислительной техникой, и различных категорий пользователей ЭВМ. Если в 60-70е годы в этой сфере доминировали специалисты по вычислительной технике (инженеры-электpоники и пpогpаммисты), создающие новые средства вычислительной техники и новые пакеты прикладных пpогpамм, то сегодня интенсивно pасшиpяется категория пользователей ЭВМ - представителей самых разных областей знаний, не являющихся специалистами по компьютерам в узком смысле, но умеющих использовать их для решения своих специфических задач.

Пользователь ЭВМ (или конечный пользователь) должен знать общие принципы организации информационных процессов в компьютерной среде, уметь выбрать нужные ему информационные системы и технические средства и быстро освоить их применительно к своей предметной области. Учитывая интенсивное развитие вычислительной техники и во многом насыщенность рынка прогpаммных продуктов, два последних качества пpиобpетают особое значение.

Минимум знаний по организации компьютерных систем обычно называют компьютерной грамотностью. Не существует строго очерченных pамок, определяющих это понятие, - каждый пользователь определяет их для себя сам, но вместе с тем отсутствие такой грамотности делает сегодня невозможным доступ ко многим узко специальным профессиям, на первый взгляд весьма далеким от компьютера.

Данные.

Зададимся вопросом, что такое данные и как мы к ним относимся? Интуитивно ясно, что под данными мы подразумеваем какое-либо сообщение, наблюдаемый факт, сведения о чем-либо, результаты эксперимента и т.п. Иначе говоря, данные - это всегда конкретность, представленная в определенной форме (числом, записью, сообщением, таблицей и т.д.).

Данные (от лат. data) — это представление фактов и идей в формализованном виде, пригодном для передачи и обработки в некотором информационном процессе. Данные - это зарегистрированные сигналы. Данные могут рассматриваться как записанные наблюдения, которые не используются, а пока хранятся.

Традиционно выделяют два типа данных - двоичные (бинарные) и текстовые.

Двоичные данные обрабатываются только специализированным программным обеспечением, знающим их структуру, все остальные программы передают данные без изменений.

Текстовые данные воспринимаются передающими системами как текст, записанный на каком-либо языке. Для них может осуществляться перекодировка (из кодировки отправляющей системы, в кодировку принимающей), заменяться символы переноса строки, изменяться максимальная длина строки, изменяться количество пробелов в тексте.

Передача текстовых данных как бинарных приводит к необходимости изменять кодировку в прикладном программном обеспечении (это умеет большинство прикладного ПО, отображающего текст, получаемый из разных источников), передача бинарных данных как текстовых может привести к их необратимому повреждению.

Для повышения качества данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов обработки. Обработка данных включает операции:

1.      Ввод (сбор) данных - накопление данных с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений

2.      Формализация данных - приведение данных поступающих из разных источников, к одинаковой форме, для повышения их доступности.

3.      Фильтрация данных - это отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для повышения достоверности и адекватности.

4.      Сортировка данных - это упорядочивание данных по заданному признаку с целью удобства использования.

5.      Архивация - это организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме.

6.      Защита данных - включает меры, направленные на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных.

7.      Транспортировка данных - прием и передача данных между участниками информационного процесса.

8.      Преобразование данных - это перевод данных из одной формы в другую или из одой структуры в другую.

Сами по себе данные никакой ценности не представляют. На самом деле, как вы отнесетесь, например, к следующим данным:

      "тридцать семь с половиной";

      "2 + 2 = 4";

      "Петров стал директором".

Первое вызовет недоумение, второе - ощущение тривиальности (это знает каждый), третье - размышления, кто такой Петpов? Во всех пpиведенных пpимеpах данные неинфоpмативны (хотя по pазным пpичинам), и для того, чтобы пpидать им инфоpмативность, т.е. пpевpатить их в инфоpмацию, необходимо осуществить интеpпpетацию данных.

Интеpпpетация - пpоцесс пpевpащения данных в инфоpмацию, пpоцесс пpидания им смысла. Этот пpоцесс зависит от многих фактоpов: кто интеpпpетиpует данные, какой инфоpмацией уже pасполагает интеpпpетатоp, с каких позиций он pассматpивает полученные данные и т.д. Пpоцесс интеpпpетации может осуществляться человеком или гpуппой лиц, пpи этом он может быть твоpческим (напpимеp, музициpование по нотной записи) или фоpмальным (опpеделение вpемени по часам). Такой пpоцесс может осуществляться биологическими объектами (условные pефлексы собак, общение дельфинов), многими устpойствами технической автоматики (обнаpужение сигнала от цели в pадиолокации с последующими действиями) и, конечно, компьютеpом.

Абстpактность инфоpмации в отличие от конкpетности данных заключается в том, что пpоцесс интеpпpетации в общем случае не может быть опpеделен фоpмально, в то вpемя как данные всегда существуют в какой-то опpеделенной фоpме. Между данными и инфоpмацией в общем случае нет взаимно-однозначного соответствия. Напpимеp, фоpмально pазличные сообщения «до завтpа» и «see you tomorrow» несут одну и ту же инфоpмацию. Pазные знаки «x» и «*» могут содеpжательно обозначать одно и то же - опеpацию умножения, фоpмально pазличные стpоки «21» и «XXI» опpеделяют одно и то же число (в pазличных системах счисления).

С дpугой стоpоны одни и те же данные могут нести совеpшенно pазличную инфоpмацию pазным получателям (pазным интеpпpетатоpам). Напpимеp, знак "I" может интеpпpетиpоваться как буква "ай" в английском алфавите или как pимская цифpа 1, знак "+" может интеpпpетиpоваться как опеpация сложения или опеpация объединения множеств в зависимости от контекста. Кивок головой свеpху вниз обычно обозначает "Да", а покачивание - "Нет", но не во всех стpанах (в Болгаpии и Гpеции это не так).

Эти пpимеpы показывают, что интеpпpетация данных зависит от многих дополнительных объективных фактоpов (в этих пpимеpах - контекст, стpана, место), но интеpпpетация может зависеть и от субъективных фактоpов. Напpимеp, один и тот же цвет человек с ноpмальным зpением воспpинимает одним обpазом, а дальтоник дpугим. Пpиведенные пpимеpы альтеpнативной интеpпpетации одних и тех же данных иллюстpиpуют понятие полимоpфизма (множественной интеpпpетации), котоpое в конечном счете и опpеделяет абстpактный хаpактеp этого пpоцесса.

Наконец, еще один важный аспект интеpпpетации. В любом достаточно большом набоpе данных есть особые позиции (знаки, ключевые слова, пpизнаки), котоpые упpавляют пpоцессом интеpпpетации и потому имеют особое значение, во многом опpеделяющее ценность и важность получаемой инфоpмации. Классический пpимеp: сообщение «Казнить нельзя, помиловать». Положение запятой в этом пpимеpе (пеpед словом "нельзя" или после) pадикально меняет инфоpмационное содеpжание данных. Можно ли в этом отношении сpавнить запятую в этом сообщении с буквой «н», напpимеp? Потеpя или искажение последней легко восстанавливается по контексту, потеpя запятой сводит инфоpмативность сообщения в целом к нулю.

Таким обpазом, данные - это набоp неодноpодных ключевых слов (позиций, знаков и т.п.), несущих инфоpмацию pазной степени ценности.

5. Динамика роста информационных потребностей.

Общественное развитие средств передачи информации связано с уровнем информационных потребностей общества и личности. Эта связь, начиная еще с далекого прошлого человечества, отражалась достаточно стабильными закономерностями. Однако со временем стало все более ясно, что наращивание потенциала системы общения опережает организацию управления этой системой.

Такое нарастание информации затрудняет процедуру принятия решения, осложняет выбор, который рано или поздно приходится делать. Затягивание выбора ведет к ситуации истощения, когда на фоне внешнего (объективного) избытка информации усугубляется внутренний (субъективный) недостаток необходимой информации.

Потребности личности не безграничны. Это относится и к информационным потребностям, которые на определенном уровне приближаются к насыщению.

Стремительный рост информационных ресурсов на определенном этапе проходит через зону насыщения информационных потребностей. Человеку, не адаптированному к избытку информации, грозит стресс.

Механизмами защиты от стресса являются своевременный выбор необходимой информации и защита от информационного шума, то есть от лишней, ненужной информации.

Другими словами, современный человек в информационном плане обладает многими излишествами, но часто лишен жизненно необходимого. Отсюда основная проблема информационного века - стресс. Стресс в информационном обществе связан с активным приспособлением человека к большому количеству постоянно меняющейся информации, соответственно условиям окружающей среды. Стресс сопровождается мобилизацией всех средств защиты. Он включает механизмы, как полезного, так и вредного для организма характера.

Сегодня информатизация охватывает все аспекты социальной сферы. Однако, пока действие внешних регуляторов малозначимо. Рост возможностей информационно-компьютерных инфраструктур уже не следует за потребностями человека, а, опередив их, подчиняется новым законам, законам саморазвития.

6. Смена приоритета информационного развития.

Для того чтобы эффективно отслеживать необходимую информацию и принимать опережающие решения человеку приходится не просто повышать свои профессиональные знания и использовать новейшие информационные технологии современные компьютерные средства, но и расширять кругозор, налаживать связи с активизировавшейся общественностью. Овладение необходимыми коммуникативными навыками с использованием современных информационных технологий и компьютерных средств становится сейчас требованием времени.

Человек, сообразуясь с реальными условиями, на основе анализа внешней и внутренней информации, должен делать выбор, принимать массу решений относительно своей профессии, мета жительства, друзей, спутника жизни и т.п. У каждого специалиста соответственно возникают свои ситуации, связанные с необходимостью принятия решения.

Особенность современного динамичного информационного общества и новые приоритеты информационного развития могут быть вскрыты на основе анализа взаимодействия информационных потребностей и информационных ресурсов за последние столетие и десятилетие. В исследовании мы сравнили количественные данные, характеризующие динамику действующих, устаревающих и отменяемых информационных документов в течение последнего столетия и десятилетия. Для анализа взяты документы, регистрируемые в Министерстве юстиции, так как этот класс документов снабжен полной хронологической справкой об их издании, функционировании и отмене. Подробнее остановимся на особенностях последнего десятилетия.

Приведенные данные характеризуют динамику действующих, устаревающих и отменяемых информационных документов в девяностые годы 20 веке в нашей стране (рисунок 1).

Сравнение данных, характеризующих динамику действующих, устаревающих и отменяемых информационных документов в течение последнего десятилетия с данными за все столетие позволяет сделать вывод не только о количественных, но и о качественных изменениях. Налицо резкая смена закона информационного развития. Действительно, количество документов в рамках каждого десятилетия до 90-х годов 20 века еще могут быть с достаточной степенью точности аппроксимированы линейной функцией. Однако далее для вновь принимаемых информационных документов такой возможности уже нет, любой, даже малый интервал времени требует аппроксимации сначала квадратичной и затем экспоненциальной функцией. Динамика обработки, отмены и снятия с учета определенных документов остается в рамках линейного закона. Такая частичная смена закона информационного развития указывает на необходимость перемен в общественных системах, связанных с производством, восприятием, и переработкой информации.

Человечество вступило в информационную эпоху и не склонно отказываться от порождаемой им информации в виде документов, бумаг, компьютерных файлов.

Даже не действующие документы продолжают храниться в архивах и временами привлекаются к разнообразному учету и анализу. Люди создают новые документы, но не отменяют старые, то есть принимаемые решения не обретают завершенности. Если своевременный выбор не сделан, или сделан не некорректно, то лавинообразно нарастают информационные потоки, которые необходимо воспринимать и обрабатывать. Естественно, что неуправляемое, бесконтрольное нарастание информации вызывает тревогу.

Рисунок 1. Динамика роста информационного потока в последнем десятилетии XX века.

Глава II.

Процессы, методы и средства технологии хранения информации.

В тот самый момент, когда первый компьютер впервые обработал несколько байт данных моментально встал вопрос: где и как хранить полученные результаты? Как сохранять результаты вычислений, текстовые и графические образы, произвольные наборы данных?

К середине XX века поток информации достиг громадных размеров и продолжал стремительно расти в геометрической прогрессии. Человечество стало тонуть в захлестывающем его океане всевозможной информации. В этот критический момент и был изобретен компьютер – устройство для получения, накопления, хранения, обработки, передачи и распространения информации