Кожен комп'ютер, будь то звичайний настільний ПК або смартфон, працює з інформацією, яка передається і зберігається в ньому. Але яким чином ця інформація кодується і представляється в цифровій формі? Для цього в комп'ютерних системах застосовується спеціальна система кодування, іншими словами, спосіб перекладу аналогових сигналів в цифрову форму.
Основою кодування інформації в комп'ютері є двійкова система числення. Вона заснована на використанні двох цифр: 0 і 1. Здавалося б, таке обмеження може сильно ускладнити роботу з даними, однак, як показує практика, двійкова система є найбільш зручною і надійною для кодування інформації.
Основний елемент, за допомогою якого проводиться кодування інформації в комп'ютері, – це транзистор. Транзистори-це електронні пристрої, здатні змінювати свої електричні властивості залежно від поданих на них сигналів. Вони можуть опинитися в двох станах: відкритому або закритому. Оскільки кожному стану відповідає лише дві цифри (0 і 1), транзистори є основою для двійкової системи кодування інформації в комп'ютері.
Кодування інформації в комп'ютері за допомогою різних методів
У комп'ютері інформація кодується з використанням різних методів, які дозволяють представити дані у вигляді послідовності бітів. Ці методи дозволяють передавати та зберігати інформацію з високою ефективністю та надійністю.
Одним з основних методів кодування інформації є двійкове кодування. Воно засноване на використанні двійкової системи числення, в якій дані представлені за допомогою двох символів - 0 і 1.
Інший поширений метод-кодування з використанням символів. У цьому випадку кожному символу з деякого заданого набору присвоюється унікальний код, який потім можна використовувати для представлення текстової інформації.
Також існують методи кодування з використанням кольорів або тональності звуків. Наприклад, для кодування зображень використовується колірна модель RGB, в якій кожному пікселю присвоюється комбінація трьох чисел, що визначають інтенсивність червоного, зеленого і синього кольорів відповідно.
Методи кодування інформації в комп'ютері досить різноманітні і можуть бути застосовані в різних сферах діяльності. Вони дозволяють ефективно передавати і зберігати дані, а також обробляти їх з використанням спеціальних алгоритмів і програм.
Біти та байти: основа цифрової інформації
Біт, скорочення від двійкового дигита (binary digit), є найменшою одиницею інформації. Він може приймати одне з двох можливих значень: 0 або 1. Біти можуть бути представлені у вигляді електричних сигналів: високий рівень сигналу відповідає одиниці (1), а низький рівень – нулю (0).
Група з восьми бітів називається байт. Байт є основною одиницею вимірювання інформації в комп'ютерних системах. Він може представляти числа, символи, зображення та інші типи даних.
Кодування байтів у комп'ютері визначає спосіб представлення символів та інших даних. Найбільш поширеними кодуваннями є ASCII (American Standard Code for Information Interchange) і Unicode. ASCII-кодування використовує 7 бітів для представлення символів, що забезпечує кодування 128 різних символів. Unicode-кодування використовує більш широкий діапазон значень і дозволяє представляти Символи різних мов і культур в комп'ютерних системах.
Використання бітів і байтів для кодування інформації є основою роботи комп'ютерів. Розуміння цього процесу дозволяє краще зрозуміти, як дані обробляються та передаються в цифровій формі.
ASCII: стандартне кодування тексту
Стандарт ASCII включає в себе 128 символів, які можуть бути представлені за допомогою 7-бітових двійкових чисел. Кожен символ представлений унікальним значенням, яке може бути інтерпретовано комп'ютером.
Наприклад, буква " А " в ASCII кодується значенням 65, а символ "@" - значенням 64. Нижній регістр букв кодується від 97 до 122.
ASCII-кодування є основою багатьох інших кодувань, таких як UTF-8, які дозволяють представляти Символи різних мов і символи, відсутні в стандарті ASCII.
Стандарт ASCII дозволяє комп'ютерам обробляти та зберігати текстову інформацію, а також обмінюватися нею між різними системами. Це важливий інструмент у сучасному світі інформаційних технологій.
UTF-8: кодування символів світових мов
UTF - 8 (Unicode Transformation Format, 8 біт) - це кодування Unicode, яка дозволяє представляти символи практично всіх світових мов, включаючи графічні і шрифтові символи. Вона стала стандартом де-факто для кодування тексту, і більшість сучасних систем, включаючи операційні системи і веб-браузери, підтримують її.
Основна перевага UTF-8 полягає в тому, що вона забезпечує сумісність з ASCII (American Standard Code for Information Interchange), стандартної кодуванням для англійської мови. Це означає, що ASCII символи кодуються точно так само, як і в ASCII, а Символи інших мов кодуються додатковими байтами.
UTF-8 використовує змінну довжину кодування, що означає, що Різні символи можуть займати різну кількість байтів. Наприклад, символи з ASCII займають 1 байт, символи національних мов - від 2 до 3 байт, а найскладніші символи Unicode - до 4 байт.
Для представлення символів в UTF-8 використовується таблиця кодування, також звана Юнікод-таблицею. Вона містить набір кодів, пов'язаних з кожним символом. При кодуванні тексту в UTF-8, кожному символу зіставляється відповідний код в таблиці, який потім представляється у вигляді послідовності байтів.
| Байт | ASCII символи | Байтове представлення символів |
|---|---|---|
| 1 байт | 0-127 | 0xxxxxxx |
| 2 байти | 128-2047 | 110xxxxx 10xxxxxx |
| 3 байти | 2048-65535 | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx |
| 4 байти | 65536-1114111 | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx |
Таким чином, завдяки використанню кодування UTF-8, можливо ефективне кодування і передача тексту на різних мовах, і символи світових мов можуть бути представлені і інтерпретовані правильно комп'ютерною системою.
Бінарні коди: стиснення даних і зображень
Однією з важливих областей застосування бінарних кодів є стиснення даних. За допомогою спеціальних алгоритмів і кодів можна значно зменшити обсяг інформації, не втративши при цьому її зміст. Стиснення даних дозволяє зберігати більше інформації на меншому просторі і зменшити час передачі даних.
Стиснення даних може бути без втрат або з втратами. При без втрат зберігається точний зміст інформації, проте обсяг даних скорочується. Це застосовується, наприклад, для стиснення текстових документів, аудіофайлів без істотної втрати якості та інших типів даних.
Стиснення даних з втратами застосовується для зменшення обсягу великих файлів, таких як зображення та відео. У цьому випадку деяка частина інформації видаляється, але відновлюється так, щоб створити видиме для ока зображення або відео.
Бінарні коди також широко застосовуються в області стиснення зображень. Стиснення зображень дозволяє зменшити розмір файлу, не сильно впливаючи на його візуальну якість. Існують різні формати стиснення зображень, такі як JPEG та PNG.