Кодирование информации. Двоичное кодирование

Мотивация учащихся
Прием «Ломаем голову»
Хех, или шифр Цезаря
Хех — один из древнейших
шифров.
При шифровании каждый
символ заменяется другим,
отстоящим от него в
алфавите на фиксированное
число позиций.
Шифр назван в честь римского
императора Гая Юлия
Цезаря, использовавшего его
для секретной переписки.
Каждая буква заменятся третьей
буквой справа
АБВГДЕЁЖЗИЙК
ЛМНОПРСТУФХ
ЦЧШЩЪЫЬЭЮЯ
НУЛТХСЁУГЧЛВ
Криптография
(от греч. κρυπτός — скрытый и γράφω — пишу)
Криптография — наука о методах
обеспечения конфиденциальности
(невозможности прочтения информации
посторонним) и аутентичности
(целостности и подлинности авторства,
а также невозможности отказа от
авторства) информации.
Немецкая криптомашина Lorenz,
использовалась во время Второй мировой войны
для шифрования самых секретных сообщений
Роторная шифровальная
машина Энигма, разные
модификации которой
использовались германскими
войсками с конца 1920-х годов
до конца Второй мировой
войны, осуществляла сложное
электро-механическое
полиалфавитное шифрование.
Взлом шифра Энигмы
последующая
широкомасштабная
дешифровка сообщений
Энигмыбыли важным вкладом в
победу союзников во Второй
мировой войне.
Кодирование информации.
Двоичное кодирование
Это все разнообразные формы
представления ВОДЫ
ВОДА (оксид водорода) – простейшее
устойчивое соединение водорода с
кислородом.
Н2О
Формы представления
информации
Способы кодирования
Основные понятия
1. Код
2. Кодирование
3. Язык
а) Алфавит
б) Синтаксис
в) Грамматика
Естественные и формальные языки
Естественные языки
(носят национальный
характер)
Формальные языки
(интернациональны, понятны
всем)
Примеры
Русский, английский,
немецкий,
французский и др.
Язык математики, химии, нотная
грамота, ПДД, азбука Морзе, язык
программирования и др.
Алфавит
Кириллица – 33 буквы
Латиница – 26 букв
Иероглифы и др.
Арабские цифры, ноты,
дорожные знаки, точка и тире,
изображения элементов
различных схем и др.
Синтаксис и
грамматика
Большое количество
правил, из которых
существуют
исключения
Наличие строгих правил
Представьте информацию
Информация
Нахождение
площади
треугольника
Правило
дорожного
движения
Призыв о помощи
Естественный
язык
Формальный
язык
КОМПЬЮТЕР – русский язык
COMPUTER – английский язык
67 79 77 80 85 84 69 82 – код ASCII
– азбука
Морзе
Кодирование
Кодирование - это операция преобразования
информации из одной формы представления
(знаковой системы) в другую.
Декодирование – это процесс,
обратный кодированию (расшифровка).
Средством
Средствомкодирования
кодирования служит кодовая
таблица соответствия.
Урок
и
Lesson
12
и
XII
К
и
- •-
Азбука Морзе
Самуэль Морзе –
создатель азбуки Морзе
Схема кодирования информации
Источник
информации
Кодирующее
устройство
Передача
информации
Декодирующее
устройство
Получатель
информации
Как создается новая мелодия
Образ
мелодии
Запись
композитором
мелодии
нотами
Передача
исполнителю
носителя
с нотами
Перевод
Прослушивание
исполнителем
мелодии
нот в звуки
Разбейте на этапы процесс обмена информацией в следующих ситуациях:
•Разговор по телефону;
•Отправление письма по почте.
Задание
• Девочка заменила каждую букву своего
имени ее номером в алфавите.
• Получилось 141261
• Как зовут девочку?
Флажковая азбука
Ссылка на ресурс: http://sarbin.ru/ScoutSite/Site/4notebook/notebook_signals3.htm
Сигнальные флаги ВМФ
Российской Федерации
• Специальные сигнальные флаги появились в России
в 1696 г. Первый свод отечественных сигналов был
выпущен в 1710 г.
• В СССР существовали 32 буквенных, 10 цифровых
флагов, 4 дополнительных и 13 специальных флагов.
Эта же система с незначительными изменениями
используется в ВМФ России.
А, Аз
Это интересно
Как узнать, не поддельный ли товар?
код
страны
код
изготовителя
код
товара
контрольная
цифра
Система кодирования в
вычислительной технике
Двоичное кодирование
• Система кодирования информации в
вычислительной технике – двоичное
кодирование.
• Вся информация представляется с
помощью двух знаков – 0 и 1.
• 0 и 1 – двоичные цифры, по-английски –
binary digit или сокращенно bit – бит.
Сколько символов можно закодировать с
помощью всего двух цифр?
А
0
Б
1
Если применить одноразрядную схему кодирования, то
можно закодировать всего 2 символа
Если применить двухразрядную схему
кодирования, то можно закодировать уже
4 символа
А
00
Б
01
В
10
Г
11
Если трехразрядную… Сколько символов
будет возможно закодировать?
А
Б
В
Г
000
001
010
011
Д
100
Е
Ж
З
101
110
111
m
Общая формула N=2
где N – количество значений информации,
m – количество бит
Количество 1
бит
Количество
сообщений
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Почему именно двоичное кодирование
используется в вычислительной технике?
Легко реализовать в технике:
• 1 – есть сигнал,
• 0 – нет сигнала.
Последовательности получаются
длинными для человека, нолегкими для
техники
Технике легче иметь дело с большим
числом однотипных элементов
Кодирование чисел
372
• 101110100 – двоичная система
• 564 – восьмеричная система
• 173 – шестнадцатеричная система
Кодирование текстовой
информации
Современные таблицы
кодировок
(кодовые страницы)
Кодовая страница (англ. code
page) — таблица, сопоставляющая
каждому значению байта некоторый
символ (или его отсутствие).
КОИ-7
• КОИ-7 — семибитная кодировка для
русского языка
7
• Может закодировать 2 =128 символов.
• Но… оказалась неудобной
КОИ-8
• КОИ-8 – восьмибитовая кодовая
таблица, разработанная для
кодирования букв кириллических
алфавитов.
КОИ-8
Код
Символ
Код
Символ
Код
Символ
Код
Символ
00100000
пробел
00110000
0
01000000
@
01010000
р
00100001
!
00110001
1
01000001
А
01010001
Q
00100010
"
00110010
2
01000010
в
01010010
R
00100011
#
00110011
3
01000011
с
01010011
S
00100100
$
00110100
4
01000100
D
01010100
т
00100101
%
00110101
5
01000101
Е
01010101
и
00100110
&
00110110
6
01000110
F
01010110
V
00100111
,
00110111
7
01000111
G
01010111
W
00101000
(
00111000
8
01001000
н
01011000
X
00101001
)
00111001
9
01001001
I
01011001
Y
00101010
*
00111010
01001010
J
01011010
Z
00101011
+
00111011
I
01001011
к
01011011
[
00101100
,
00111100
<
01001100
L
01011100
/
00101001
-
00111001
=
01001001
м
01011001
]
00111110
>
01001110
N
01011110
А
00111111
?
01001111
о
00101110
00101111
/
Кодировка ASCII
• ASCII (англ. American Standard Code for
Information Interchange) — американский
стандартный код для обмена информацией.
• ASCII представляет собой 7-битную
кодировку для представления десятичных
цифр, латинского и национального
алфавитов, знаков препинания и
управляющих символов.
• В компьютерах обычно используют 8-битные
расширения ASCII.
Таблица кодов ASCII
Универсальная кодировка Unicode
• Юникод, или Уникод (англ. Unicode) —
стандарт кодирования символов,
позволяющий представить знаки практически
всех письменных языков.
• Применение этого стандарта позволяет
закодировать очень большое число символов
из разных письменностей: в документах
Unicode могут соседствовать китайские
иероглифы, математические символы, буквы
греческого алфавита, латиницы и кириллицы,
при этом становятся ненужными кодовые
страницы.
Сколько бит необходимо для
кодирования символов?
33 русских прописных символа + 33 русских
строчных символа + 26 английских прописных
символов + 26 английских строчных символов
+ 10 цифр + знаки препинания + скобки и
знаки математических операций +
специальные символы (@,#,$,%...) + знаки
8
псевдографики =256=2
8 бит = 1 байт
С помощью 1 байта можно закодировать 256
различных символов.
Кодирование графической,
звуковой и видеоинформации
Изображение,
звук и видео
Аналоговый
сигнал
Дискретный
сигнал
ДИСКРЕТИЗАЦИЯ –
разбиение непрерывного графического
изображение или непрерывного звукового
сигнала на отдельные элементы.
Аналого-цифровой и цифро-аналоговый
преобразователи (АЦП и ЦАП)
устройства на звуковой плате для
преобразования аналоговой информации в
цифровую и наоборот
Растровое кодирование
изображений
На изображение
накладывают сетку
пикселей.
Каждый пиксель имеет
свой цвет, который
можно закодировать
двоичным кодом.
Векторное кодирование
изображений
• Рисунок представляется
в виде точек, отрезков
прямых и кривых,
окружностей,
прямоугольников и т.п.
• Для полного описания
рисунка необходимо
знать вид и базовые
координаты каждой
фигуры, например,
координаты двух концов
отрезка, координаты
центра и диаметр
окружности и т. д.
Кодирование звука и видео
Система ввода/вывода звука
Микрофон
Акустическая
система
АЦП
ЦАП
Компьютерная
память
1100001010110
1010101111001
010101010101
010101010010
101010101010
0001111000010
100001111
Можно ли закодировать эмоции?
Правдивая история о смайлике и
его создателе…
Харви Болл — создатель смайлика и праздника World Smile Day
Вопросы для повторения
• Что такое код, кодирование, двоичное
кодирование, бит?
• Почему в вычислительной технике
используется двоичное кодирование?
• Как кодируются различные виды
информации в вычислительной
технике?