Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ  ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

 

КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «Информатика»

на тему:

«Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере»

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:
	фамилия имя
	специальность		спец-сть
	группа		номер группы
	№ зачетной книжки		номер книжки
Руководитель:
	Хохлова О.А.

 

 

Оглавление

Введение 3

1. Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере 4

1.1. Основные понятия о форматах и структурах данных, используемых в компьютере 4

1.2. Классификация современных методов защиты информации 5

1.3. Характеристика современных методов защиты информации 6

1.3.1. Представление программного кода и данных 6

1.3.2. Представление символьной информации (кодовые таблицы) 10

1.3.3. Файловые системы 12

2. Практическая часть 14

2.1. Общая характеристика задачи 14

2.2. Описание алгоритма решения задачи 15

Заключение 20

Список использованных источников 21

Приложения 22

 

 

Введение

При работе с информацией всегда идёт речь о её представлении в виде определённых символических структур. Наиболее распространены одномерные представления информации, при которых сообщения имеют вид последовательности символов. Так информация представляется в письменных текстах, при передаче по каналам связи, в памяти ЭВМ. Однако широко используется и многомерное представление информации, причём под многомерностью понимается не только расположение элементов информации на плоскости или в пространстве в виде рисунков, схем, графов, объёмных макетов и т.д., но и множественность признаков используемых символов, например, цвет, размер, шрифт в тексте.

Для удобства был найден способ представить любой её тип (символьный, текстовый, графический) в едином виде, что позволило все типы информации преобразовать к единому стандартному виду. Таким видом стала так называемая двоичная форма представления информации. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только двух символов. Каждая такая последовательность называется двоичным кодом. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом простых однотипных элементов, чем с небольшим числом сложных.

Тема теоретической части данной курсовой работы посвящена организации данных в компьютере. Основными задачами при раскрытии темы теоретической части стали: дать понятие форматам и структурам данных, описать свойства; показать, как компьютер хранит и использует (обрабатывает) различные данные. Теоретическая часть курсовой работы раскрывает следующие вопросы:

1. Представление различных видов данных в ПК.

2. Кодовая таблица и файловая система.

В практической части курсовой работы реализуется задача начисления заработной платы сотрудникам ЦИТ за текущий месяц в ООО «Сириус», решаемая с помощью табличного редактора. Производится вывод результатов выполнения данной задачи в расчётном и графическом виде.

Курсовая работа выполнена на ПК Интел Dual Core E5500 (2,8 ГГц/2 Мб) /4 Гб RAM/1 Tb HDD/DVD-RW+/- 52x/Картридер и с помощью текстового редактора Word и табличного редактора Excel из пакета MS Office 2007.

 

1. Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере

1.1. Основные понятия о форматах и структурах данных, используемых в компьютере

Данные – это информация (числа, факты, характеристики явлений и пр.), представленная в формализованном виде. То есть под данными будем понимать информацию, представленную в виде, пригодном для обработки автоматическими средствами, например, в двоичном коде. Формат представления данных  в памяти компьютера зависит от его архитектуры [2, с. 151].

Формирование представления информации называется её кодированием. В более узком смысле под кодированием понимается переход от исходного представления информации, удобного для восприятия человеком, к представлению, удобному для хранения, передачи и обработки. В этом случае обратный переход к исходному представлению называется декодированием.

Формат – спецификация структуры данных, записанных в компьютерном файле. Формат файла обычно указывается в его имени, как часть, отделённая точкой (обычно эту часть называют расширением имени файла, хотя, строго говоря, это неверно). Например, окончание имени (расширение) «.txt» обычно используют для обозначения файлов, содержащих только текстовую информацию, а «.doc» – содержащих текстовую информацию, структурированную в соответствии со стандартами программы Word. Файлы, содержимое которых соответствует одному формату (реже – одному семейству форматов), иногда называют файлами одного типа.

Кодовая таблица (кодировка символов) – это соответствие между набором букв и числами [8, с. 69].

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами. С тремя составляющими информационных процессов – хранением, передачей и обработкой информации – люди начали иметь дело давно, задолго до появления компьютеров. Человеку постоянно приходится участвовать в процессе передачи информации.

Алгоритм – это точное предписание по выполнению некоторого процесса обработки данных, который через разумное конечное число шагов приводит к решению задачи данного типа для любых допустимых вариантов исходных данных [8, с. 90].

Файловая система – способ физической и логической организации файлов и каталогов на устройствах хранения (дисках, например) [6, с. 147].

1.2. Классификация современных методов защиты информации

Классификационная схема способов представления данных и информации в компьютере приведена на рис. 1 [2, с. 189].

 

Рисунок 1 – Общая схема способов представления данных в компьютере

Информация подразделяется по форме представления на 2 вида:

• дискретная форма представления информации – это последовательность символов, характеризующая прерывистую, изменяющуюся величину (количество дорожно-транспортных происшествий, количество тяжких преступлений и т.п.);
• аналоговая или непрерывная форма представления информации – это величина, характеризующая процесс, не имеющий перерывов или промежутков (температура тела человека, скорость автомобиля на определенном участке пути и т.п.).
• По способам кодирования выделяют следующие типы информации:
• символьную, основанную на использовании символов – букв, цифр, знаков и т. д. Она является наиболее простой, но практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта;
• текстовую, основанную на использовании комбинаций символов. Здесь так же, как и в предыдущей форме, используются символы: буквы, цифры, математические знаки. Однако информация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования. Так, слова «кот» и «ток» имеют одинаковые буквы, но содержат различную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображению речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко используется в деятельности человека: книги, брошюры, журналы, различного рода документы, аудиозаписи кодируются в текстовой форме;
• графическую, основанную на использовании произвольного сочетания в пространстве графических примитивов. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки, играющие большое значение в деятельности человек [9, с. 173].
• 1.3. Характеристика современных методов защиты информации
• 1.3.1. Представление программного кода и данных
• Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в цифровую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определённых частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например, «наложить» друг на друга звуки от разных источников. После этого результат можно преобразовать обратно в звуковую форму [9, с. 76].
• Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом их устройство получается значительно более простым. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком осуществляется в привычной для человека форме – все необходимые преобразования могут выполнить программы, работающие на компьютере.
• Двоичные символы могут кодироваться любым способом: буквами «А», «Б»; словами «Да», «Нет», двумя устойчивыми состояниями системы и т.д. Однако ради простоты записи были взяты цифры 1 и 0. Обработка информации в ЭВМ основана на обмене электрическими сигналами между различными устройствами машины. В компьютере, хранящем, либо обрабатывающем информацию, рассматриваемые символы 0 и 1 могут также обозначаться по-разному: один из них – наличием в рассматриваемом элементе электрического тока, либо магнитного поля, второй – отсутствием электрического тока, либо магнитного поля.
• Таким образом, в ЭВМ реализуются два устойчивых состояния. Эти два устойчивых состояния информационной системы определяют единицу измерения информации, называемую битом. Количество информации, кодируемое двоичной цифрой – 0 или 1, называется битом. Благодаря введению понятия единицы информации появилась возможность определения размера любой информации числом битов [4, с. 217].
• Процесс получения двоичной информации об объектах исследования называют кодированием информации. Кодирование информации перечислением всех возможных событий очень трудоемко. Поэтому на практике кодирование осуществляется более простым способом. Он основан на том, что один разряд последовательности двоичных цифр имеет уже вдвое больше различных значений – 00, 01, 10, 11, чем одноразрядные 0 и 1. Трехразрядная последовательность имеет также вдвое больше значений – 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, чем двухразрядная и т.д. Добавление одного разряда увеличивает число значений вдвое.
• Современный ПК типа IBM PC построен по принципу машины фон Неймана, поэтому для него характерные такие принципы [4, с. 219]:
• линейное пространство имён – для оперативного хранения информации компьютер имеет совокупность ячеек с последовательной нумерацией (адресами) 0, 1, 2, … Данная совокупность ячеек называется оперативной памятью;
• принцип хранимой программы – согласно этому принципу, код программы и её данные находятся в одном и том же адресном пространстве оперативной памяти;
• последовательное выполнение программ – процессор выбирает из памяти команды строго последовательно. Для изменения прямолинейного хода выполнения программы или осуществления ветвления необходимо пользоваться специальными командами. Они называются командами условного и безусловного переходов;
• отсутствие разницы между данными и командами в памяти – с точки зрения процессора, нет принципиальной разницы между данными и командами. Данные и машинные команды находятся в одном пространстве памяти в виде последовательности нулей и единиц. Это свойство связано с предыдущим. Процессор, поочерёдно обрабатывая некоторые ячейки памяти, всегда пытается трактовать содержимое ячеек как коды машинных команд, а если это не так, то происходит аварийное завершение программы. Поэтому важно всегда чётко разделять в программе пространства данных и команд;
• безразличие к назначению данных – машине всё равно, какую логическую нагрузку несут обрабатываемые ею данные;
• принцип микропрограммирования – машинный язык ещё не является той конечной субстанцией, которая физически приводит в действие процессы в машине. В состав процессора входит устройство микропрограммного управления, поддерживающее набор действий-сигналов, которые нужно сгенерировать для физического выполнения каждой машинной команды.
• Итак, компьютер работает в двоичной системе счисления – минимальным информационным элементом является бит, который может принимать значение 0 или 1. Этим значениям соответствуют различимые физические состояния ячейки, чаще всего – уров<span style=" font-family: 'Times New Roman', 'Arial'; font-size: 13pt; font-weight: bold; font-style: italic;