Представление информации в компьютере. Кодирование информации.

Аннотация 3 Глоссарий 4 Введение 5 Глава 1. Общая характеристика представления информации в компьютере 8 1.1. Особенности представления информации в компьютере 8 1.2. Форматы представления чисел 9 1.3. Кодирование текстовой информации 13 1.4. Кодирование графической информации 14 1.5. Кодирование аудио и видеоинформации 15 1.5.1. Кодирование звуковой информации 15 1.5.2. Кодирование видеоинформации 17 Глава 2. Практические аспекты представления информации в компьютере 19 2.1. Программное обеспечение для работы с информацией 19 2.2 Аппаратные средства для работы с информацией 21 2.3. Методы сжатия и шифрования информации 22 Глава 3. Анализ и сравнение различных методов кодирования информации 24 3.1. Достоинства и недостатки различных форматов представления чисел 24 3.2. Сравнение ASCII и Unicode 25 3.3. Преимущества и недостатки растровой и векторной графики 27 3.4. Особенности различных аудио и видеоформатов 29 Заключение 32 Список использованных источников 34

Информация является одним из основных ресурсов современного общества. Она необходима для принятия решений в разных сферах жизни, включая экономику, производство, образование и здравоохранение. Информация может быть представлена в различных формах, таких как текст, звук, изображение или видео. Однако для того, чтобы информация могла быть использована, она должна быть преобразована в определенный формат, который может быть воспринят компьютером. Этот процесс называется представлением информации в компьютере или кодированием информации. Кодирование информации является важным аспектом прикладной информатики, который изучает методы и технологии применения информационных технологий в различных сферах деятельности. В данной курсовой работе будут рассмотрены основные аспекты представления информации в компьютере и кодирования информации, а также их влияние на эффективность и надежность обработки данных. Актуальность курсовой работы обусловлена тем, что кодирование информации является ключевым этапом в процессе обработки данных, и от его эффективности зависит качество и скорость выполнения различных операций. Кроме того, в современном мире информация становится все более доступной и объемной, что требует разработки новых методов и технологий для ее хранения, передачи и обработки. Цель курсовой работы заключается в исследовании основных аспектов представления информации в компьютере и кодирования информации для обеспечения эффективных и надежных методов обработки данных. Для достижения данной цели в работе будут решаться следующие задачи: 1. Изучить общие характеристики представления информации в компьютере. 2. Исследовать практические аспекты представления информации в компьютере. 3. Проанализировать и сравнить различные методы кодирования информации. Для решения поставленных задач будут использованы следующие методы исследования: анализ научной литературы, сравнительный анализ, моделирование процессов представления информации и кодирования данных. В ходе работы будут решены следующие задачи: изучение принципов представления информации в цифровой форме, анализ различных форматов представления чисел, а также исследование методов кодирования символьной информации и сжатия данных. Объектом исследования является процесс представления информации в компьютере, в свою очередь предмет исследования представляет собой методы и алгоритмы кодирования и сжатия информации для представления в компьютере Теоретической основой данной работы являются труды ученых в области прикладной информатики и информационных технологий. Среди них можно выделить работы таких авторов, как Андриянов А.М., Гераськин А. С., Кадомкин В. В., Журавлев С. И., Крылов В. Г., Шелементьев Г. С., Ляшева С. А., Шлеймович М. П., Матросов В. Л., Горелик В.А., Никитин О. Р. , Полушин П. А., Овчинникова Е. Н., Кротова С. Ю., Семахин А. М., Ягьяева Л.Т., Валеев М. Ю. Научная новизна данной курсовой работы заключается в комплексном исследовании и анализе различных способов представления информации в компьютере, а также в изучении их влияния на эффективность работы компьютерных систем. В ходе работы будут рассмотрены и сравнены различные форматы представления данных, такие как двоичная система счисления, ASCII-коды, Unicode, а также другие современные и перспективные методы. Кроме того, в рамках данной курсовой работы будет рассмотрена взаимосвязь между форматами представления информации и архитектурой компьютера. В частности, будут изучены особенности работы процессоров, оперативной памяти и других компонентов компьютерной системы, их влияние на выбор наиболее оптимального формата представления данных. Курсовая работа состоит из аннотации, введения, трех глав, заключения, списка использованных источников и литературы. В аннотации кратко описывается актуальность, цель и содержание глав курсовой работы. Глоссарий содержит определение ключевых терминов, используемых в работе. Во введении обосновывается актуальность темы, определяются цель и задачи исследования, указываются объект и предмет изучения, а также методы и материалы, использованные в работе. В первой главе рассматривается общая характеристика представления информации в компьютере, включая особенности, форматы представления чисел, кодирование текстовой, графической, аудио- и видеоинформации. Вторая глава посвящена практическим аспектам представления информации в компьютере: программному и аппаратному обеспечению для работы с информацией, методам сжатия и шифрования. Третья глава представляет собой анализ и сравнение различных методов кодирования информации, включая достоинства и недостатки различных форматов чисел, сравнение ASCII и Unicode, преимущества различных методов сжатия и шифрования. Заключение содержит выводы по результатам исследования, а также перспективы дальнейших исследований в данной области. В конце работы приводится список использованных источников.

Информация в компьютере представляется в цифровой форме, то есть в виде комбинации нулей и единиц. Система двоичного кодирования используется для представления данных, так как в электронных устройствах, которые являются основой компьютерной технологии, присутствуют всего два состояния: включено и выключено, соответствующие оных нулям и единицам. Исторически, развитие компьютерной технологии происходило с появлением и усовершенствованием различных устройств для обработки данных. В начале 20-го века, в эпоху до появления электронных компьютеров, использовались механические устройства, например, счетные машины, которые позволяли выполнить простые арифметические операции и обрабатывать данные [Крылов, Шелементьев, 2021]. С появлением электронных компьютеров в 30-х и 40-х годах прошлого века, информация стала представляться в двоичной форме. В 1947 году был создан первый транзистор в лаборатории Белл. Транзисторы, а затем и интегральные схемы, стали основой развития электронных вычислительных систем, так как они позволяли увеличить надежность работы и снизить стоимость производства. С появлением персональных компьютеров в 1970-х годах, особенности представления информации изменились. Компьютерные принципы и кодирование данных почти не изменилось, однако появились новые периферийные устройства, такие как мониторы, клавиатуры и принтеры, которые позволяют визуализировать, вводить и выводить информацию. С развитием интернета и сетевых технологий, информация начала представляться в более сложной структуре, такой как гипертекстовый формат HTML или язык разметки XML. Это позволило создавать сложные веб-страницы, а также обмениваться данными между различными компьютерами. Одной из особенностей представления информации в компьютере является возможность хранения и обработки больших объемов данных. Современные компьютеры имеют большую память и быстродействие, что позволяет обрабатывать огромные массивы информации, такие как базы данных или видеофайлы [Матросов, Горелик, 2018].

Информация в компьютере представляется в цифровой форме, то есть в виде комбинации нулей и единиц. Система двоичного кодирования используется для представления данных, так как в электронных устройствах, которые являются основой компьютерной технологии, присутствуют всего два состояния: включено и выключено, соответствующие оных нулям и единицам. Исторически, развитие компьютерной технологии происходило с появлением и усовершенствованием различных устройств для обработки данных. В начале 20-го века, в эпоху до появления электронных компьютеров, использовались механические устройства, например, счетные машины, которые позволяли выполнить простые арифметические операции и обрабатывать данные [Крылов, Шелементьев, 2021]. С появлением электронных компьютеров в 30-х и 40-х годах прошлого века, информация стала представляться в двоичной форме. В 1947 году был создан первый транзистор в лаборатории Белл. Транзисторы, а затем и интегральные схемы, стали основой развития электронных вычислительных систем, так как они позволяли увеличить надежность работы и снизить стоимость производства. С появлением персональных компьютеров в 1970-х годах, особенности представления информации изменились. Компьютерные принципы и кодирование данных почти не изменилось, однако появились новые периферийные устройства, такие как мониторы, клавиатуры и принтеры, которые позволяют визуализировать, вводить и выводить информацию. С развитием интернета и сетевых технологий, информация начала представляться в более сложной структуре, такой как гипертекстовый формат HTML или язык разметки XML. Это позволило создавать сложные веб-страницы, а также обмениваться данными между различными компьютерами. Одной из особенностей представления информации в компьютере является возможность хранения и обработки больших объемов данных. Современные компьютеры имеют большую память и быстродействие, что позволяет обрабатывать огромные массивы информации, такие как базы данных или видеофайлы [Матросов, Горелик, 2018].

Одним из наиболее распространенных форматов представления чисел является формат с плавающей точкой. В этом формате числа представлены в виде значащих битов и экспоненты, которая определяет положение десятичной точки. Этот формат обладает большой гибкостью, позволяя представлять очень большие и очень маленькие числа с хорошей точностью. Он также поддерживает операции над числами, такие как сложение, вычитание, умножение и деление [Андриянов, 2021]. Однако формат с плавающей точкой требует большего объема памяти и обладает ограниченной точностью. Кроме того, он требует комплексных операций для выполнения простых арифметических операций, что может снижать скорость работы. Еще одним распространенным форматом представления чисел является формат с фиксированной точкой. В этом формате числа представлены в виде целочисленных значений с указанием фиксированного количества разрядов после запятой. Этот формат обладает меньшим объемом памяти и может быть более эффективным при выполнении базовых арифметических операций. Однако формат с фиксированной точкой имеет ограниченный диапазон представления чисел и может потерять точность при выполнении сложных операций. Другой формат представления чисел - формат целочисленных значений. В этом формате числа представлены в виде целых чисел без десятичной точки. Он обеспечивает наивысшую точность и может быть более эффективным при выполнении простых арифметических операций. Однако формат целочисленных значений не поддерживает представление десятичных чисел и может требовать большего объема памяти для представления больших чисел [Ягьяева, Валеев, 2019].

В данной работе была рассмотрена проблема представления информации в компьютере и кодирования информации. Эта проблема занимает важное место в ряду других проблем, связанных с прикладной информатикой, так как правильное представление и кодирование информации являются основой работы компьютерных систем. Исследование литературы позволило разобраться в существующих методах представления информации в компьютере и ее кодирования. Были изучены различные системы кодирования, такие как двоичная система, шестнадцатеричная система, а также кодирование символов и текстов. Литературный обзор по данной проблеме позволил установить, что правильное представление и кодирование информации являются неотъемлемой частью работы компьютерных систем и играют важную роль в обеспечении качества передачи, хранения и обработки данных. Проведенное изучение показало, что правильное кодирование информации является ключевым элементом работы компьютерных систем. Ошибки в кодировании могут привести к искажению информации, потере данных или невозможности корректной обработки и анализа данных. Кроме того, необходимо учитывать особенности разных типов данных при выборе методов представления и кодирования. В результате исследования были сделаны следующие выводы: правильное представление и кодирование информации в компьютере являются критически важными для обеспечения надежности и эффективности работы компьютерных систем. Ошибки в кодировании могут привести к серьезным последствиям, поэтому необходимо уделять этому аспекту достаточное внимание при разработке и использовании компьютерных систем. Полученные результаты исследования могут быть применены на практике во многих областях, где используется компьютерная техника. Например, в области разработки программного обеспечения и аппаратных устройств, для обеспечения надежной передачи и хранения данных, а также для защиты информации от несанкционированного доступа. Кроме того, результаты исследования могут быть использованы в обучении и повышении квалификации специалистов в области прикладной информатики. В дальнейшем исследовании в данной области возможно изучение более специфических и сложных методов представления и кодирования информации, а также их применение в реальных компьютерных системах. Также можно провести дальнейшие исследования в области защиты информации, разработки новых алгоритмов кодирования и проверки целостности данных. Таким образом, результаты исследования оказывают практическую значимость и могут быть применены в различных областях прикладной информатики. Дальнейшие исследования в данной области помогут улучшить работу компьютерных систем и обеспечить более надежное и эффективное использование информации.

1. Андриянов А.М. Представление информации в ЭВМ [Текст]: учебное пособие / А. М. Андриянов; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет». - Тюмень: ТИУ, 2021. - 81 с. 2. Гераськин А. С. Кодирование и сжатие информации [Текст]: учебное пособие / А. С. Гераськин; Национальный исследовательский Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского. - Москва: Перо, 2022. - 54 с. 3. Кадомкин В. В. Теория кодирования в системах защиты информации [Текст]: учебно-методическое пособие / канд. техн. наук, доц. В. В. Кадомкин, С. И. Журавлев, О. В. Трубиенко, препод. Ю. П. Перова; под общей редакцией канд. техн. наук, доц. В. В. Кадомкина МИРЭА - Российский технологический университет. - Москва: МИРЭА - Российский технологический университет, 2021. - 150 с. 4. Крылов В. Г. Введение в теорию информации: кодирование [Текст]: учебно-методическое пособие: для студентов компьютерных направлений вузов / В. Г. Крылов, Г. С. Шеоементьев; [Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Институт естественных наук и математики]. - Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2021. - 267 с. 5. Ляшева С. А. Теория информации и кодирования [Текст]: учебно-методическое пособие / С. А Ляшева, М. П. Шлеймович, З. Т. Яхина; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева-КАИ». - Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2020. - 120 с. 6. Матросов В. Л. Теоретические основы информатики [Текст]: учебник: для студентов учреждений высшего образования, обучающихся по направлению подготовки «Педагогическое образование», профиль «Информатика» / [В. Л. Матросов, В. А. Горелик, С. А. Жданов]. - 2-е изд., испр. и доп. - Москва: Академия, 2018. - 242 с. 7. Никитин О. Р. Современные методы кодирования информации [Текст]: учебное пособие: [для магистрантов направления подготовки 11.04.01 - Радиотехника] / О. Р. Никитин, П. А. Полушин; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Владимирский государственый университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых». - Владимир: ВлГУ, 2018. - 79 с. 8. Овчинникова Е. Н. Информатика. Кодирование информации. Системы счисления [Текст]: учебное пособие / Е. Н. Овчинникова, С. Ю. Кротова; Санкт-Петербургский горный университет. - Санкт-Петербург: СПГУ, 2022. - 94 с. 9. Семахин А. М. Теория информации [Текст]: учебное пособие: по направлению подготовки 09.00.00 «Информатика и вычислительная техника» / А. М. Семахин; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Курганский государственный университет». - Курган: Библиотечно-издательский центр КГУ, 2023. - 165 с. 10. Ягьяева Л.Т. Теория алгоритмов и программ [Текст]: учебное пособие: для студентов по направлению подготовки 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» / Л.Т. Ягьяева, М.Ю. Валеев; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет». - Казань: Изд-во КНИТУ, 2019. - 115 с