Главная » Бесплатные рефераты » Бесплатные рефераты по информатике »

Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере

Тема: Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере

Раздел: Бесплатные рефераты по информатике

Вуз: Финансовый университет

Содержание

Введение 3

1. Теоретическая часть

1.1. Форматы данных 4

1.2. Представление информации в компьютере 4

1.2.1. Компьютерное кодирование текста 5

1.2.2. Компьютерное кодирование графики 7

1.2.3. Компьютерное кодирование звука 9

2. Практическая часть

2.1. Постановка задачи

2.1.1. Цель решения задачи 12

2.1.2. Условие задачи 12

2.2. Компьютерная модель решения задачи

2.2.1. Информационная модель решения задачи 13

2.2.2. Аналитическая модель решения задачи 14

2.2.3. Технология решения задачи 14

2.3. Результаты компьютерного эксперимента и их анализ

2.3.1. Результаты компьютерного эксперимента 22

2.3.2. Анализ полученных результатов 23

Заключение 24

Список использованной литературы 25

Введение

Актуальность темы в том, что вычислительная техника первоначально возникла как средство автоматизации вычислений. Следующим видом обрабатываемой информации стала текстовая. Сначала тексты просто поясняли труднообозримые столбики цифр, но затем машины все более существенным образом стали преобразовывать текстовую информацию. Оформление текстов достаточно быстро вызвали у людей стремление дополнить их графиками и рисунками. Делались попытки частично решить эти проблемы в рамках символьного подхода: вводились специальные символы для рисования таблиц и диаграммам. Но практические потребности людей в графике делали ее появление среди видов компьютерной информации неизбежной. Числа, тексты и графика образовали некоторый относительно замкнутый набор, которого было достаточно для многих решаемых на компьютере задачи. Постоянный рост быстродействия вычислительной техники создал широкие технические возможности для обработки звуковой информации, а также для быстро сменяющихся изображений. Все это обусловило и развитие способов представления и кодирования различных видов информации в компьютере.

Объектом изучения, представленным в теоретической части являются данные в компьютере.

Цель работы – рассмотреть форматы данных их представление и кодирование в компьютере.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

Рассмотреть существующие форматы данных;
Рассмотреть представление различных типов данных в компьютере и описать способы кодирования информации.

Задача, поставленная в практической части - это расчет платежей клиента по кредиту, будет решаться в программной среде MS Excel. Цель решения данной задачи состоит в определении сумм погашения кредита по месяцам для отслеживания своевременности и точности выплат клиента банку.

1. Теоретическая часть

1.1 Форматы данных

Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

В процессе обработки информация может менять структуру и форму. Признаком структуры являются элементы информации и их взаимосвязь. Формы представления информации могут быть различны. Основными из них являются: символьная; текстовая; графическая; световых или звуковых сигналов; радиоволн; электрических и нервных импульсов; магнитных записей; жестов и мимики; запахов и вкусовых ощущений и так далее.

В повседневной практике такие понятия, как информация и данные, часто рассматриваются как синонимы. На самом деле между ними имеются существенные различия.

Данными называется информация, представленная в удобном для обработки виде. Данные могут быть представлены в виде текста, графики, аудиовизуального ряда. Представление данных называется языком информатики, представляющим собой совокупность символов, соглашений и правил, используемых для общения, отображения, передачи информации в электронном виде.

1.2. Представление информации в компьютере

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.

Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.

Вся информация с которой работает компьютер кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами. Поэтому для преобразования числовой, текстовой, графической, звуковой информации в цифровую необходимо применить кодирование. Кодирование – это преобразование данных одного типа через данные другого типа. А в ЭВМ применяется система двоичного кодирования, основанная на представлении данных последовательностью двух знаков: 1 и 0, которые называются двоичными цифрами (binary digit – сокращенно bit).

1.2.1. Компьютерное кодирование текста

Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Количество символов в алфавите называется его мощностью.

Для представления текстовой информации в компьютере чаще всего используется алфавит мощностью 256 символов. Один символ из такого алфавита несет 8 бит информации, т. к. 28 = 256. Но 8 бит составляют один байт, следовательно, двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ. Все символы такого алфавита пронумерованы от 0 до 255, а каждому номеру соответствует 8-разрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код является порядковым номером символа в двоичной системе счисления.

Для разных типов ЭВМ и операционных систем используются различные таблицы кодировки, отличающиеся порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Международным стандартом на персональных компьютерах является таблица кодировки ASCII.

Принцип последовательного кодирования алфавита заключается в том, что в кодовой таблице ASCII латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений.

Стандартными в этой таблице являются только первые 128 символов, т. е. символы с номерами от нуля (двоичный код 00000000) до 127 (01111111). Сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов, начиная со 128 (двоичный код 10000000) и кончая 255 (11111111), используются для кодировки букв национальных алфавитов, символов псевдографики и научных символов.

Сейчас существует несколько различных кодовых таблиц для русских букв (КОИ-8, СР-1251, СР-866, Mac, ISO), причем тексты, созданные в одной кодировке, могут неправильно отображаться в другой. Решается такая проблема с помощью специальных программ перевода текста из одной кодировки в другую. В операционной системе Windows пришлось передвинуть русские буквы в таблице на место псевдографики, и получили кодировку Windows 1251 (Win-1251).

В течение долгого времени понятия «байт» и «символ» были почти синонимами. Однако, в конце концов, стало ясно, что 256 различных символов - это не так много. Математикам требуется использовать в формулах специальные математические знаки, переводчикам необходимо создавать тексты, где могут встретиться символы из различных алфавитов, экономистам необходимы символы валют ($, £, ¥). Для решения этой проблемы была разработана универсальная система кодирования текстовой информации - Unicode. В этой кодировке для каждого символа отводится не один, а два байта, т.е. шестнадцать бит. Таким образом, доступно 65536 (216) различных кодов. Этого хватит на латинский алфавит, кириллицу, иврит, африканские и азиатские языки, различные специализированные символы: математические, экономические, технические и многое другое. Главный недостаток Unicode состоит в том, что все тексты в этой кодировке становятся в два раза длиннее. В настоящее время стандарты ASCII и Unicode мирно сосуществуют.

1.2.2. Компьютерное кодирование графики

Графический формат — это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки.

Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части - растровую и векторную графику.

Для представления графической информации растровым способом используется так называемый точечный подход. На первом этапе вертикальными и горизонтальными линиями делят изображение. Чем больше при этом получилось элементов (пикселей), тем точнее будет передана информация об изображении.

Как известно из физики, любой цвет может быть представлен в виде суммы различной яркости красного, зеленого и синего цветов. Поэтому надо закодировать информацию о яркости каждого из трех цветов для отображения каждого пикселя. В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран.

Таким образом, растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселями (pixel, от англ. picture element), а код пикселя содержит информацию о его цвете.

Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 - белый, 0 - черный.

Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксель недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 - черный, 10 - зеленый, 01 - красный, 11 - коричневый.

На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов: красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций (Таблица 1):

Основные комбинации цвета

Таблица 1

Цвет	R	G	B
Черный	0	0	0
Синий	0	0	1
Зеленый	0	1	0
Голубой	0	1	1
Красный	1	0	0
Пурпурный	1	0	1
Желтый	1	1	0
Белый	1	1	1

Качество кодирования изображения зависит от двух параметров.

Во-первых, качество кодирования изображения тем выше, чем меньше размер точки и соответственно большее количество точек составляет изображение.

Во-вторых, чем большее количество цветов, то есть большее количество возможных состояний точки изображения, используется, тем более качественно кодируется изображение (каждая точка несет большее количество информации). Совокупность используемых в наборе цветов образует палитру цветов.

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые в свою очередь содержат определенное количество точек (пикселей). Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, тем выше качество изображения.

Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопамяти. Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки.

В противоположность растровой графике векторное изображение состоит из геометрических примитивов: линия, прямоугольник, окружность и т.д. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т.д.). Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов. Объекты векторного изображения, в отличие от растровой графики, могут изменять свои размеры без потери качества (при увеличении растрового изображения увеличивается зернистость).

1.2.3. Компьютерное кодирование звука

Из курса физики известно, что звук - это колебание частиц воздуха, непрерывный сигнал с меняющейся амплитудой (Рис. 1).

При кодировании звука этот сигнал надо представить в виде последовательности нулей и единиц. Как это происходит в микрофоне? Через равные промежутки времени, очень часто (десятки тысяч раз в секунду) измеряется амплитуда колебаний. Каждое измерение производится с ограниченной точностью и записывается в двоичном виде. Частота, с которой записывается амплитуда, называется частотой дискретизации. Полученный ступенчатый сигнал сначала сглаживается посредством аналогового фильтра, а затем преобразуется в звук с помощью усилителя и динамика.

На качество воспроизведения закодированного звука в основном влияют два параметра: частота дискретизации - количество измерений амплитуды за секунду в герцах и глубина кодирования звука - размер в битах, отводимый под запись значения амплитуды. Например, при записи на компакт-диски (CD) используются 16-разрядные значения, а частота дискретизации равна 44032 Гц. Эти параметры обеспечивают превосходное качество звучания речи и музыки. Для стереозвука отдельно записывают данные для левого и для правого канала.

Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел.

Поступают следующим образом: измеряют напряжение через равные промежутки времени и записывают полученные значения в память компьютера. Этот процесс называется дискретизацией (или оцифровкой), а устройство, выполняющее его - аналого-цифровым преобразователем (АЦП) (Рис. 2).

Для того чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно выполнить обратное преобразование (для него служит цифро-аналоговый преобразователь- ЦАП), а затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал.

Чем выше частота дискретизации (т. е. количество отсчетов за секунду) и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук. Но при этом увеличивается и размер звукового файла. Поэтому в зависимости от характера звука, требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения.

Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.

Человек издавна использует довольно компактный способ представления музыки - нотную запись. В ней специальными символами указывается, какой высоты звук, на каком инструменте и как сыграть. Фактически, ее можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 г. ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI.

Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта, легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии. Существуют и другие, чисто компьютерные, форматы записи музыки. Среди них следует отметить формат MP3, позволяющий с очень большим качеством и степенью сжатия кодировать музыку. При этом вместо 18-20 музыкальных композиций на стандартный компакт-диск (CD-ROM) помещается около 200. Одна песня занимает примерно 3-5 мегабайт, что позволяет пользователям сети Интернет легко обмениваться музыкальными композициями.

2. Практическая часть

2.1. Постановка задачи:

2.1.1.Цель решения задачи

Рассмотрим такую ситуацию. Банк «Акцепт +» озабочен тем, чтобы гражданин, берущий кредит своевременно выплачивал нужную сумму, но при этом нужно учесть тот факт, что клиент может стать неплатежеспособным. Данное обстоятельство ведет к несвоевременности погашения задолженности перед банком, что в свою очередь, ведет к штрафным санкциям, предусмотренным условиями договора по кредиту. Поэтому принято решение отслеживать выплаты с помощью таблицы, в которой должны быть показатели, содержащие сведения о платежах по кредиту за определенный период по месяцам.

Задача, которая будет решаться в программной среде MS Excel, называется «Платежи по кредиту клиента банка «Акцепт+» за 2010 г». Цель решения данной задачи состоит в отслеживании своевременности и точности выплат клиента банку ежемесячно.

2.1.2. Условие задачи

Необходимо произвести расчет платежа по кредиту клиентом банка. Условно-постоянной информацией (справочной) в таблице «Платежи по кредиту клиента банка «Акцепт+» за 2010 г.» служат следующие реквизиты: годовая процентная ставка, срок кредита, сумма кредита, дата платежа.

Таблица Платежи по кредиту клиента банка «Акцепт+» за 2010 г

Годовая процентная ставка	12%
Кредит выдан на	12 месяцев
Сумма кредита, руб.	250000

Номер платежа	Дата платежа	Текущий остаток по кредиту, руб.	Сумма процентов, руб.	Погашение основного долга, руб.	Платеж по кредиту, руб.
1	Январь 2010
2	Февраль 2010
3	Март 2010
4	Апрель 2010
5	Май 2010
6	Июнь 2010			'
7	Июль 2010
8	Август 2010
9	Сентябрь 2010
10	Октябрь 2010
11	Ноябрь 2010
12	Декабрь 2010
ИТОГО

В результате следует получить таблицу со следующими реквизитами: текущий остаток по кредиту, сумма процентов, погашение основного долга, платеж по кредиту. Кроме того, по данным таблицы необходимо построить гистограмму с отражением платежей по кредиту по месяцам. В технологии необходимо использовать функцию ОКРУГЛ() и функцию ЕСЛИ().

2.2. Компьютерную модель решения задачи смотрите в файле

Заключение

В первой главе курсовой работы были рассмотрены форматы данных, способы представления и кодирования информации в компьютере. В ходе проведенного анализа можно сделать вывод, что в своей работе компьютер может оперировать разнообразными данными, которые в зависимости от режима работы и принимаемых команд могут быть представлены в нескольких различных форматах. В компьютерах для хранения и передачи информации используются системы кодирования для хранения и передачи информации. Способы кодирования разнообразны и зависят от поставленной цели. Формы представления данных определяются типами (форматами) данных. Таким образом, цель работы - рассмотреть представление и кодирование информации в компьютере достигнута.

Решены следующие задачи:

Рассмотрены существующие форматы данных;
Рассмотрены представление различных типов данных в компьютере и способы кодирования информации.

Задача, поставленная в практической части расчет ежемесячных платежей по кредитам была решена в программной среде MS Excel. Цель решения данной задачи, которая заключалась в составлении для клиента банка «Акцепт+» графика платежей по кредиту по месяцам достигнута и отслеживание соблюдения выплат клиента банком. Использование Microsoft Excel позволило значительно проще и быстрее решить представленную экономическую задачу.

Список использованной литературы

а) Учебники, учебные пособия и методические указания:

1. ГоряевЮ.А. Информатика: Учебное пособие. – М., МИЭМП, 2005. – с.116

б) электронные ресурсы и программное обеспечение:

1. Информатика: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов первого курса направления 080100.62 «Экономика» и 080200.62 «Менеджмент». – М.: ВЗФЭИ, 2011. – URL: http://repository.vzfei.ru.

2. http://kuzelenkov.narod.ru/mati/book/inform/inform6.html (Информатика. Лекция №6. Представление информации в компьютере)

3.http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-2-5.html (Представление информации в компьютере, единицы измерения информации. Курс дистанционного обучения)

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/ Графические_форматы (свободная энциклопедия)

5.http://www.ido.rudn.ru/nfpk/inf/inf4.html(Информатика и информационные технологии. Представление данных в компьютере)

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы

Бесплатная оценка

Размер: 441.81K

Скачано: 360

Скачать бесплатно

15.10.13 в 23:02 Автор:

Понравилось? Нажмите на кнопочку ниже. Вам не сложно, а нам приятно).

Чтобы скачать бесплатно Курсовые работы на максимальной скорости, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Важно! Все представленные Курсовые работы для бесплатного скачивания предназначены для составления плана или основы собственных научных трудов.

Друзья! У вас есть уникальная возможность помочь таким же студентам как и вы! Если наш сайт помог вам найти нужную работу, то вы, безусловно, понимаете как добавленная вами работа может облегчить труд другим.

Добавить работу

Если Курсовая работа, по Вашему мнению, плохого качества, или эту работу Вы уже встречали, сообщите об этом нам.

Добавление отзыва к работе

Добавить отзыв могут только зарегистрированные пользователи.

Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере

Добавление отзыва к работе

Похожие работы