§ 2. Двійкове кодування

Комп’ютер — універсальний пристрій для опрацювання даних різних типів. Але як він сприймає, розпізнає, зберігає дані? Розглянемо це на прикладі текстових даних.

Двійкове кодування

У комп’ютері дані подаються електричними або магнітними сигналами, що набувають тільки двох значень: 0 — вимкнено (нема струму, розмагнічено) або 1 — увімкнено (є струм, намагнічено).

Будь-які дані, що опрацьовує комп’ютер: числа, текст, малюнки, схеми, фотографії, музика, відео тощо — кодують за допомогою нуля й одиниці. Такий спосіб кодування називають двійковим. Саме двійкове кодування реалізоване в електронних пристроях.

Кодування символів

Для кодування даних у комп’ютері потрібні багатозначні двійкові коди. У таких кодах цифру 0 або 1 називають бітом (скор. від англ. binary digit — двійкова цифра).

Для кодування символів у комп’ютерах зазвичай використовують 8-бітовий двійковий код.

Послідовність із 8 двійкових розрядів (бітів) називають байтом.

Існує 2⁸ = 256 різних комбінацій із 8 бітів. Цієї кількості варіантів достатньо для кодування великих і малих літер англійського й українського алфавітів, цифр, розділових знаків, а також графічних елементів.

Усі символи, які використовують у текстах, для зручності кодування (декодування) зводять у таблиці двійкових кодів.

Існує таблиця кодів ASCII (American Standard Code for Information Interchange — американський стандартний код для обміну

інформацією), яка містить 128 символів, зокрема літери англійського алфавіту.

Для кодування літер інших алфавітів цю таблицю доповнюють до 256 символів. Так, для літер українського алфавіту використовують таблицю кодів KOI8-U (Код Обміну Інформації 8-бітовий Український), фрагмент якої подано нижче.

Зазвичай у таблицях кодів поряд або замість двійкового коду записують десятковий. Так, маленька українська літера «а» у таблиці кодів KOI8-U має десятковий код 193, що відповідає двійковому: 11000001.

Фрагмент таблиці кодів KOI8-U

У сучасних комп’ютерних текстових документах розповсюджене також кодування символів 16-бітовим кодом Юнікод (Unicode — уніфіковане кодування), який містить алфавіти практично всіх мов світу.

Одиниці вимірювання довжини двійкового коду

Обсяг даних вимірюється довжиною двійкового коду.

При стандартному 8-бітовому кодуванні тексту кожний символ кодується одним байтом.

Розділові знаки і пробіли також є символами, що мають свої коди.

Текст Андрій грає у футбол складається з 20 символів. Тому у випадку 8-бітового кодування символів цей текст має обсяг 20 байтів.

На практиці зручніше користуватися більшими одиницями вимірювання: кілобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гігабайт (Гбайт), терабайт (Тбайт) та ін. В інформатиці префікси кіло-, мега-, гіга-, тера-мають дещо інший зміст, ніж в інших науках:

На початку ХХІ ст. було введено стандарт іменування одиниць вимірювання обсягів даних: кібібайт, мебібайт, гігібайт і т. д. Але введені назви практично не використовують.

Нехай на сторінці міститься 56 рядків по 64 символи в кожному рядку. Обчислимо обсяг даних (довжину двійкового коду) на сторінці: 56.64 = 3584 (байти).

Щоб обчислити приблизний обсяг даних у книжці, потрібно кількість символів на одній сторінці помножити на кількість сторінок. Таким чином, обсяг книжки, яка має 256 подібних сторінок: 3584.256 = 917 504 (байти) = 896 (Кбайтів) = 0,875 (Мбайта).

Не слід ототожнювати довжину двійкового коду текстового повідомлення з об’ємом інформації, який воно містить.

Двійковий код літери «Р» має довжину 1 байт; ця ж літера, розташована на дорожньому знаку, несе змістовне повідомлення для водія, що поряд зі знаком облаштоване місце для стоянки.

Тепер ви розумієте, у яких одиницях і яким способом можна вимірювати обсяг текстових даних. З вимірюванням обсягів відео- та аудіоданих, якими оперує комп’ютер, ви ознайомитеся пізніше.

Питання для самоперевірки

1.    Як кодуються дані в комп’ютері?

2.    Чому в комп’ютері використовується двійкове кодування?

3.    Яким чином кодуються літери тексту в комп’ютері?

4.    Що таке біт; байт?

5.    У яких одиницях вимірюють довжину двійкового коду?

6.    Скільки байтів містить 1 кілобайт? 1 мегабайт?

Вправа 2

   1. Знайдіть в Інтернеті таблицю кодів символів ASCII. Користуючись цією таблицею, розкодуйте повідомлення:

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00100001.

   2. Визначте, вміст скількох книжок (див. приклад на с. 12) можна зберегти в електронному вигляді на DVD-диску обсягом 4,7 Гбайта.

   3. Визначте приблизний обсяг даних на сторінці підручника. Комп’ютерне тестування

Виконайте тестове завдання 2 з автоматичною перевіркою на сайті interactive.ranok.com.ua.

Практична робота 1

Розв’язування задач на визначення довжини двійкового коду текстових даних

Завдання: обчислити довжину двійкового коду текстових даних. Обладнання: ПК з операційною системою Windows; підручник; зошит.

Хід роботи

Під час роботи з комп’ютером дотримуйтеся правил безпеки.

1.    Запишіть в зошиті своє ім’я та прізвище. Визначте довжину двійкового коду записаного тексту при однобайтовому кодуванні символів.

2.    Запустіть на виконання програму Блокнот. Наберіть своє ім’я та прізвище через пробіл і збережіть файл із назвою Практична робота 1 у відповідній папці. За допомогою контекстного

меню файла (команда Властивості) з’ясуйте розмір файла в байтах і порівняйте з даними, отриманими в п. 1.

3. За допомогою фрагмента таблиці кодів KOI8-U на с. 11 закодуйте слово «байт» і запишіть його в зошиті за допомогою двійкових і десяткових кодів.

4. Використовуючи програму Калькулятор, визначте приблизний обсяг пам’яті, необхідний для зберігання однієї сторінки вашого підручника з текстом (без малюнків) і всього підручника в електронному вигляді.

5. Обчисліть, скільки подібних підручників може поміститися на флеш-носії обсягом 8 Гбайтів.

б. Усі розрахунки, отримані у пп. 1-5, запишіть у текстовий документ Практична робота 1 і збережіть файл. Завершіть роботу за комп’ютером.

Зробіть висновок: як визначати довжину двійкового коду текстових даних.

Практична робота 3. Архівування та розархівування даних

повторюємо

Ви вже знаєте, що основними складовими настільного комп’ютера є системний блок, монітор, миша та клавіатура. До комп’ютера також можуть приєднуватися й інші пристрої.

Усі складові комп’ютера поділяють на пристрої: введення — клавіатура, миша, мікрофон, сканер, камера тощо; виведення — монітор, принтер, навушники, гучномовці тощо; опрацювання — процесори; зберігання — внутрішня та зовнішня пам’ять комп’ютера (жорсткі магнітні диски, CD- і DVD-диски, флеш-пам’ять тощо).

Ви знаєте, що комп’ютер не працюватиме без програм. Програма — це послідовність команд, призначених для виконання комп’ютером. Найважливішим комплексом програм є операційна система. Саме вона забезпечує роботу і взаємодію всіх складових комп’ютера, а також комп’ютера і користувача.

1.    Назвіть основні складові комп’ютера.

2.    Які є пристрої зберігання інформації?

3.    Які є пристрої введення інформації?

4.    Назвіть пристрої виведення інформації.

5.    Що таке комп’ютерна програма?

6.    Яке призначення операційної системи?

У цьому розділі ви детальніше ознайомитеся з апаратним і програмним забезпеченням комп'ютера, а також зі способами взаємодії комп'ютера і користувача.

Це матеріал з підручника Інформатика 8 клас Бондаренко