Кодирование данных

Кодирование данных

Приведение данных к форме, в которой они могут быть обработаны с помощью вычислительных систем, имеет свои особенности, связанные с устройством и функционированием электронных схем. В  электронике достаточно просто реализуются схе­мы с двумя устойчивыми состояниями, для идентификации которых можно использовать два символа – 0 и 1. Например, есть заряд на обкладках конденсатора или нет, намагничен участок поверхности или нет, есть ток или нет. На таких принципах строится, например, оперативная и дисковая память компьютера.

Исходя из этого, в качестве универсальной формы представления данных для компьютерной обработки может быть использовано представление данных в двоичном виде. Оно предполагает, что для хранения данных используется упорядоченная совокупность ячеек, каждая из которых может находиться в одном из двух состояний, отображаемых с помощью символов 0 и 1. Тогда с помощью двух двоичных ячеек (двух бит) можно закодировать 2² = 4 различные комбинации кодов – 00, 01, 10, 11, с помощью трех бит - 2³ = 8 комбинаций, а восьми бит или 1 байта - 2⁸ = 256.

Для компьютерной обработки данных разнообразных видов необходимо определить универсальную систему кодирования.  Напомним, что кодированием называется отображение состояния одной физической системы с помощью состояния другой. В более узком смысле, характерном для информатики, под термином «кодирование» необходимо понимать переход от одной формы представления данных к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки. Поскольку внутреннее представление данных в компьютере должно осуществляться с помощью всего лишь двух символов (0 и 1), то возникает задача представления всех данных: числовых, символьных, звуковых, графических, видео и др. с помощью этих двух символов, т.е. с помощью двоичной системы счисления.

Особенность представления данных в вычислительных системах связана с тем, что в памяти компьютера они должны размещаться в байтах, являющихся минимальными по размеру адресуе­мыми ячейками памяти. Под адресуемостью понимается возможность обращения к данному участку памяти.  Если для представления набора данных необходим объем, превосходящий один байт, то для хранения этих данных будет отведена последовательная группа байт. Ад­ресом данных будет являться адрес первого байта, а в каждом байте будет записываться соответствующий код из восьми двоичных разрядов.  Задача кодирования данных заключается в том, чтобы определить правила их записи в одном байте  или последовательности байт. Для представления основных видов данных используются абстракции специального вида, называемые типами данных. Каждому типу данных соответствуют строго определенная структура представления данных и методы их обработки. Необходимо отметить, что при проведении компьютерной обработки постоянно решается и обратная задача, заключающаяся в воспроизведении исходных данных по записанным кодам.