1.4. Способы представления информации.

Для однозначного описания данных и обеспечения эффективного поиска и

идентификации в памяти компьютера используют соответствующие средства

классификации и кодирования.

Система классификации – совокупность правил и результат разделения за-

данного множества на подмножества (ГОСТ 17369-78).

Классификация – разделение заданного множества на подмножества согла- сно с принятыми методами классификации.

Подмножества, полученные в результате разделения заданного множества

по одному или нескольким признакам классификации, называют классифика-

ционными группировками. Классификационным группировкам в разных сис-

темах классификации присваивают различные наименования: классы, под-

классы; группы, подгруппы; виды, подвиды; роды, семейства, классы.

Признаком классификации называют признак, по которому делят заданное

множество на подмножества.

Ступень классификации – этап разделения заданного множества на подмно-

жества. Число ступеней классификации называют глубиной классификации.

После завершения классификации производят кодирование – образование

и присвоение обозначения объекту классификации, признаку классификации

и классификационной группировке. Это условное кодовое обозначение назы-

вают сокращенно кодом. Количество знаков в кодовом обозначении называ-

вают длиной кода.

Кодирование информации предусматривает: приведение к единообразию в

обозначениях признаков, характеристик и объектов в целом; упорядочение,

классификацию и группировку всех номенклатур по определенным сходным признакам; выбор системы кодирования и присвоение кодов; приведение ин-

формации к форме, удобной для обработки с помощью технических средств.

Коды и классификаторы должны удовлетворять двум взаимоисключающим условиям: с одной стороны, они должны обеспечивать реализацию всех задач

АСУ, быть общепринятыми и доступными, иметь необходимую резервную емкость на случай увеличения кодируемой информации; с другой стороны, кодовое обозначение должно иметь минимальную длину для снижения зат- рат машинного времени на передачу и переработку информации. При этом системы классификации и кодирования обычно дополняют системой защиты кодов, обеспечивающей контроль достоверности на входе и выходе инфор- мации. От рационального построения кодов и правильного составления клас- сификаторов в значительной степени зависит эффективность применения микропроцессорной техники. Выбор системы классификации и кодирования должен обеспечивать сопоставимость информации и совместимость АСУ.

Поддержание классификатора в выверенном состоянии, с учетом постоянно возникающих изменений и дополнений, называют ведением классификатора.

Системы классификации и кодирования информации разрабатывают в следу-

ющей последовательности: определяют полный перечень всех необходимых классификаторов; анализируют перечень классификаторов с точки зрения во-

зможности и необходимости применения в АСУ; устанавливают четкие гра- ницы каждого классификатора и полный перечень подлежащих классифика- ции объектов; определяют признаки классификации для разделения всего множества объектов на соответствующие группировки; проводят четкую систематизацию внутри каждого классифицируемого множества объектов; выбирают и определяют структуру кодов; осуществляют кодирование исход- ной информации; оформляют результаты кодирования, вносят необходимые исправления и изменения, устанавливают системы внесения изменений и до- полнений; разрабатывают инструкции по использованию полученных мате- риалов.

При разработке классификаторов и систем кодирования следует соблюдать

следующие основные требования:

1.Выбор кодов минимальной длины. Уменьшение длины кодов, особенно для часто используемых кодов, приводит к уменьшению количества ошибок при переносе информации на машинные носители и сокращению трудоемкости обработки;

2.Логичность и запоминаемость кодов. Удовлетворение данного требования помогает при освоении кодов, облегчает кодирование и уменьшает число до-

пускаемых ошибок;

3.Учет особенностей решаемых задач. Например, коды технологических опе-

раций должны содержать в явном виде порядок выполнения операций, ре-

жим работы, тип оборудования и другие технологические характеристики,

т.е. быть максимально информативными;

4.Учет существующей системы кодирования и общепринятых обозначений. Это требование позволяет облегчить разработку новой системы кодирования

информации АСУ и облегчить ее стыковку с существующей системой коди- дирования;

5.Учет перспектив развития. При разработке классификаторов и систем коди-

рования, коды должны составляться таким образом, чтобы обеспечить возмо-

жности изменения и резерв на случай появления новых объектов в системе.

6.Необходимость информационной стыковки с системами кодирования взаи-

модействующих АСУ, так как это важно для обеспечения информационного единства АСУ данного объекта с АСУ вышестоящего уровня и возможности межмашинного обмена информацией.

При разработке АСУ используют отраслевые, специальные, локальные клас-

сификаторы и другие отечественного и зарубежного производства. В этих случаях для представления информации в другие АСУ и организации необ- ходимо перекодирование данных, осуществляемое по перекодировочной таблице взаимного соответствия кодовых обозначений одноименных объектов и классификационных группировок в разных классификаторах.

При построении классификаторов используют иерархический или фасет-

ный методы классификации.

Иерархический метод классификации заключается в последовательном де- лении заданного множества на подчиненные подмножества, каждое в свою

очередь делится на подчиненные ему подмножества и т.д..

Фасетный метод классификации заключается в делении заданного множес-

тва на группировки независимо согласно различным признакам классификации.

Рассмотрим наиболее распространенные методы кодирования.

Порядковый метод кодирования – простейший метод кодирования, при ко-

тором кодовыми являются числа натурального ряда. Этот метод кодирования неудобен при ведении классификатора, когда необходимо вносить измене-

ния и исключения.

Серийно-порядковый метод кодирования, в котором кодовыми обозначени-

ями служат числа натурального ряда с закреплением отдельных диапазонов (серий) этих чисел за объектами классификации с одинаковыми признаками.

При этом новые кодовые обозначения можно вводить в те серии, которые со- ответствуют признакам вновь кодируемых объектов. Следует правильно оп-

ределить необходимую резервную емкость каждой серии, чтобы при ведении

классификатора не возникла необходимость изменения размеров серий.

При одновременном использовании нескольких признаков классификации применяют последовательный или параллельный метод кодирования.

Последовательный метод кодирования заключается в поочередном указа-

нии в кодовом обозначении независимых признаков классификации.

При использовании цифрового алфавита кодовое обозначение часто имеет

вид нескольких десятичных разрядов. Тогда при последовательном методе

кодирования старшие разряды предназначены для указания высших призна-

ков, а последующие – для независимых. Например, при порядковом методе подсистемы СУ кодируют двумя старшими десятичными разрядами, а реша-

емые в них задачи – двумя младшими разрядами. Это значит, что кодовое обозначение 0516 означает шестнадцатую задачу пятой подсистемы.

Параллельный метод кодирования заключается в указании в кодовом обоз-

начении независимых признаков классификации. Это кодирование, при кото-

ром каждому признаку классификации выделяют серии чисел натурального

ряда, кратные десяти, называют десятичным кодом.

Десятичный код широко используют для кодирования самых различных объектов благодаря его достоинствам – простоты кодирования, запоминаний

значений разрядов, сортировки, разделения на группы и другие. Недостаток –

значительная избыточная емкость, снижающая эффективность использова-

ния таких кодов в компьютерных системах.

Смешанный (комбинированный) метод кодирования заключается в однов-

ременном использовании нескольких различных методов кодирования. Его

применяют для многопризначных номенклатур, причем каждый из признаков

кодирования каким-либо одним методом. Достоинство этого метода состоит в том, что при кодировании больших номенклатур можно использовать срав-

нительно небольшое число знаков и преимущества различных кодов.

Способы представления информации в ЭВМ, кодирование и преобразование кодов в значительной степени зависят от принципа действия устройств, в ко-

торых эта информация формируется, накапливается, обрабатывается и отоб-

ражается.

Для кодирования символьной и текстовой информации применяются различ-

ные системы: при вводе информации с клавиатуры кодирование происходит

при нажатии клавиши, на которой изображен требуемый символ, при этом в

клавиатуре вырабатывается так называемый scan-код, представляющий собой

двоичное число, равное порядковому номеру клавиши.

Номер нажатой клавиши никак не связан с формой символа, нанесенного на

клавише. Опознание символа и присвоение ему внутреннего кода ЭВМ про-

изводится специальной программой по специальным таблицам, например,

Д КОП, КОП-7, ASCII (Американский стандартный код передачи информа-

ции). С помощью таблицы кодирования ASCII можно закодировать 256 раз-

личных символов.

Дисплей по каждому коду символа должен вывести на экран изображение символа – не просто цифровой код, а соответствующему ему картинку, так как каждый символ имеет свою форму. Описание формы каждого символа

хранится в специальной памяти дисплея – знакогенераторе.

Высвечивание символа на экране дисплея IBM PC осуществляется с помо-

щью точек (пиксел), образующих символьную матрицу. Каждый пиксел в

такой матрице является элементом изображения и может быть ярким или темным. Темная точка кодируется цифрой 0, а светлая (яркая) – 1. Если изоб-

ражать в матричном поле знака темные пикселы точкой, а светлые – звездоч-

кой, то можно графически изображать форму символа.

Кодирование аудиоинформации – процесс сложный. Аудиоинформация яв-

ляется аналоговой. Для преобразования ее в цифровую форму используют аппаратные средства: аналого-цифровые преобразователи (АЦП), в результа-

те работы которых аналоговый сигнал оцифровывается – представляется в виде числовой последовательности. Для вывода оцифрованного звука на аудиоустройства необходимо проводить обратное преобразование, которое

осуществляется с помощью цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).