Axborotni kodlash va dekodlash

Har bir fan o’z axboroti, o’zaro bog’lanmagan ma’lumotlari majmuyiga ega bo’lib, ularni qayta ishlashni o’z usullari va qoidalari mavjud. Mazkur usul va qoidalar shu fanning maqsad va vazifalaridan kelib chiqadi, hamda axborot va ma’lumotlar shu o’rganuvchi asosiy abyektga bog’liq bo’ladi. Masalan, biologiyada o’rganiladigan obyekt-tabiiy trik sistemalar(odamlar, hayvonlar, o’simliklar va …) bo’lib, biologiya fanida qo’llaniladiganaxborotlar ana shu obyektlar yordamida, ularning bevosita ishtirokida to’planadi, qayta ishlanadi, saqlanadi va uzatiladi.

Informatika fani uchun o’rganiladigan obyekt bo’lib, axborot hisoblanadi. Shuning uchun ham bu fanda axborotlarni yig’ish, hosil qilish, saqlash, qayta ishlash va uzayishda hisoblash texnikasi qay tarzda qollanilishi asosiy masala hisoblanadi.

Informatikada axborotlar ikki tuga – anolog va raqamli (diskret) axborotlarga bo’lib o’rganiladi.

Analog axborotlar uzluksiz mavjud bo’lib, uni istalgan vaqtda qabul qilish mumkin, boshqacha aytganda, analog axborotlar atrof muhitga(shu jumladan insonga ham) uzluksiz ta’sir etuvchi uzluksiz signallardir.

Tabiatda bu signallarning ikkita, aynan bir xil kombinatsiyasi uchramaydi. Biz ikkita aynan bir xil tovush, xatto bir daraxtda ikkita aynan bir xil yaproq uchratmaymiz. Ammo buning teskarisi, ya’ni bir xil shakilga ega bo’lib, turli mazmun kasb etadigan holat ham mavjud. Masalan bitta nota qog’ozda bitta yagona belgi bilan ifodalansada, u turli musiqa asboslarida (g’ichchak yoki nayda va boshqa …) ijro etilganda, uning farqini darhos sezamiz.

Ta’kidlash lozimki, analog axborotni qayta ishlash uchun ularning biror davrdagi holatini ajratib olamiz va tahli qilishimiz lozim. Buning uchun esa bu axborotni boshqacha shakilga o’tkazishimiz lozim. Bunda turli belgilardan foydalanamiz. Har xil ranglarni tuli raqamlar bilan, tovushlarni esa notalar bilan belgilab, analog axborotni analoag axborotga aylantirishimiz mumkin.

Inson tamonidan yaratilgan qurilmalar ichida analog axborot bilan ishlaydiganlari ham, raqamli axborot bilan ishlaydiganlari ham mavjud. Analog qurilmalarga telivizor, telefon, raqamli qurilmalarga shaxsiy kompyuterlarni misol qilishimiz mumkin. Hozir raqamli televizorlar va raqamli telefonlar hayotimizdan chuqur o’rin olmoqda.

Biz axborotlarni turli-tuman signallar holatida qabul qilamiz. Signallarning turli tumanligi axborotlarni qayata ishlash jarayonini murakkablashtiradi. Shuning uchun ham axborotlarni to’plash, saqlash va qayta ishlashni osonlashtirish maqsadida ular bir xil shakilga keltiriladi, ya’ni qayta ishlash uchun qulay bo’lgan belgilar bilan almashtiriladi. Bu jarayon axborotlarni qayta ishlash deyiladi.

Hayotda axborotlarni kodlashni turli hil yo’llari mavjud. Ularga quyida siz bilan tanishadigan, Morze va harflarni raqamlash usullarini kiritish mumkin.

Axborotlarni kodlash

Inson axborotlarni yig’ish, saqlash va qayta ishlashda qulay hamda qisqa ko’rinishda bo’lishi uchun turli belgilashlardan foydalanadi. Bunga tovushlarni harf va raqamlar orqali, musiqa tovushlarini notalar orqali, matematik, fizik, biologik qonuniyatlarni formulalar orqali ifodalanishini misol qilish mumkin.

Inson borliqning bir qismi bo’lgani uchun doimo borliqning ta’sirini sezib turadi. Bu ta’sirni turli signallar (tovush, yorug’lik, elektomagnit, nerv va hokazo) ko’rinishida qabul qilamiz. Insonga uzluksiz ta’sir etib turuvchi axborotlarni analog axborotlar deb ataladi

Inson analog axborotlarni qayta ishlashi uchun uni biror qismini ajratib oladi va tahlil qiladi. Tahlil qilish jarayonida axborotni qayta ishlash uchun qulay bo’lgan ko’rinishga o’tkazadi. Bunda inson turli belgilardan foydalanadi. Masalan, sizga ma’lum bo’lgan alifbo harflari insonga tushunarli bo’lgan tovushlarni, nota belgilari esa musiqiy tovushlarni ifodalaydi. Bu belgilar yordamida insonga eshitilayotgan, nutq yoki musiqani qog’ozga tushirish oson kechadi. Demak, inson axborotlarni qayta ishlash uchun uni uzlukli ko’rinishga o’tkazar ekan. Axborotlarni bu kabi uzlukli ko’rinishini diskret axborotlar deb ataladi.

Inson tomonidan ishlab chiqarilgan qurilmalar ichida analog axborotlar bilan ishlaydiganlari ham, diskret axborotlar bilan ishlaydiganlari ham mavjud. Diskret axborotlardan eng ko’p tarqalgani raqamli axborotlardir, ya’ni uzluksiz axborotning raqamlar orqali ifodalangan ko’rinishidir. Analog signallar bilan ishlaydigan qurilmalar analog qurilmalar, raqamli axborotlar bilan ishlaydigan qurilmalar raqamli qurilmalar deb ataladi. Analog qurilmalarga televizor, telefon, radio, fotoapparat, videokamerani, raqamli qurilmalarga shaxsiy kompyuter, raqamli telefon, raqamli fotoapparat, raqamli videokamerani misol qilish mumkin.

Axborotlar ustida amallar bajarish qulay bo’lishi uchun aniq bir qoidalar asosida boshqa ko’rinishga o’tkazish jarayoni axborotni kodlash deyiladi. Axborotlarni kodlash insoniyat tomonidan faqat amallar bajarish qulay bo’lishi uchun emas, balki axborotni maxfiy saqlash uchun ham qo’llanilgan. Kodlashning bu ko’rinishi shifrlash deb ataladi.

 Axborotlarni kodlash ma’lumotlarni uzatish va saqlash qulay bo’lgan ko’rinishda ifodalashdir. Tor ma’noda aytganda “kodlash” atamasi, ma’lum bir ma’lumotning bir ko’rinishidan saqlash, uzatish, qayta ishlash oson bo’lgan boshqa ko’rinishga o’tkazishdir. Odatda kodlashda har bir shakl alohida belgi bilan taqdim etiladi. Kompyuter faqat raqamli ko’rinishda aks ettirilgan axborotni qayta ishlashi mumkin. Boshqa barcha ma’lumotlar (masalan, tovush, tasvir, priborlarning ko’rsatkichlari va boshqalar) kompyuterda qayta ishlanishi uchun raqamli formada tavsiflanishi kerak. Masalan, musiqiy tovushni raqamli formaga o’tkazish uchun, ma’lum chastotadagi tovush intensivligini katta bo’lmagan vaqt oralig’ida o’lchab, har bir o’lchash natijalarini raqamli shaklda tasvirlash mumkin. Kompyuter dasturlari yordamida qabul qilingan ma’lumotlarni o’zgartirish mumkin, masalan turli xil tovushlarni bir-biriga bog’lash.

Analog usulda kompyuter matnli axborotni qayta ishlashi mumkin. Kompyuterga kirishda har bir harf ma’lum son bilan kodlanadi, chiqishda tashqi qurilmalar(ekran yoki printer) inson idrok etishi uchun bu sonlardan harflarning tasvirini hosil qiladi. Harflar to’plami va sonlarning mos kelishi belgilarni kodlash deyiladi. Qoidaga ko’ra kompyuterda barcha sonlar nol va bir yordamida ifodalanadi(insonlar qanchalik o’rganib qolishgan bo’lsa ham , o’nlik sanoq sistemasidan emas). Boshqacha aytganda, kompyuterlar bu qurilmalarda qayta ishlash sezilarli darajada oson kechganligi uchun odatda ikkilik hisoblash tizimida ishlaydi. Kompyuterga sonlarni kiritish va ularni o’qish uchun chiqarishda inson o’nlik formada amalga oshishiga o’rganib qolgan bo’lsa ham, barcha zarur o’zgartirishlarni kompyuterdagi dasturlar bajaradi.

Axborotlarni kodlash usullari.

Har bir axborot bir necha xil usulda kodlanishi mumkin. Kompyuterlarning vujudga kelishi bilan alohida inson va butun nsoniyat ishlatadigan barcha ko’rinishdagi axborotlarni kodlash zaruriyati paydo bo’ldi. Ammo axborotlarni kodlash muammosini yechishni insoniyat kompyuterlar paydo bo’lishidan ancha oldin boshlagandi. Insoniyatning olamshumul kashfiyoti –yozuv va arifmetika-nutq va raqamli axborotni kodlash sistemasidan boshqa narsa emasdi. Axborot hech qachon sof holatda bo’lmagan, u har doim qandaydir kodlangan ko’rinishda bo’lgan. Ikkili kodlash-axborotni ifodalashning keng tarqalgan usullaridan biridir. Hisoblash mashinalarida, robotlarda, raqamli dastur boshqaruvidagi stanoklarda umumiy qonundagidek, hamma informatsiya, apparat bajaradigan barcha ishlar, ikkilik alfavit so’zlari ko’rinishida kodlanadi.

Belgili axborotni kodlash.

Asosiy operatsiya, matnning alohida belgisida bajariladi-belgilarni taqqoslash. Simvollarni taqqoslashda eng muhim jihat har bir belgi uchun takrorlanmaslik va bu kodning uzunligi, bevosita kodlash prinsipini tanlash amaliy jihatdan ahamiyatga ega emas. Matnlarni kodlashda turli kod jadvallarida foydalaniladi. Muhimi, bir yoki bir nechta matnni kodlash va dekodlashda bir jadvaldan foydalanlsa bo’lgani. Kodlash jadvali –tarkibida bir qancha tartiblangan kodlanuvchi belgilar obrazi va unga mos ikkilik koddagi belgi bo’lgan jadvaldir. Birmuncha mashhur kodlash jadvallari quyidagilar: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Tarixiy taraqqiyoti davomida belgilarni kodlash uchun sifatli kod uzunligi 8 bit yoki 1 bayt deb belgilangan. Shuning uchun kompyuterda saqlanuvchi har bir belgiga bir bayt xotira mos keladi. 0 va 1 ning turli kombinatsiyalari 8 bit kod uzunligida 28=256, shuning uchun bir kodlash jadvali yordamida 256 tadan ko’p bo’lmagan belgilani kodlash mumkin. 2 bayt (16 bit) kod uzunligi bilan 65536 ta belgini kodlash mumkin.

Raqamli axborotni kodlash.

Raqamli va matnli axborotni kodlashdagi o’xshashlik quyidagilardan iborat: bu turdagi ma’lumotlarni taqqoslash mumkin bo’lganligi uchun, har xil son har xil kodga ega bo’lishi kerak. Sonli ma’lumotlarning matnli ma’lumotlardan asosiy afzaligi shundan iboratki, sonlar ustida taqqoslash amalidan tashqari turli-tuman matematik amallarni bajarish mumkin: bo’lish, ko’paytirish, ildi chiqarish , logarifmni hisoblash va h.k. matematikada sonlar ustida bu amallarning bajarilishi qoidalari batafsil ishlab chiqilgan . Kompyuterga kiritilgan sonlarning asosiy hisoblash tizimi pozitsion ikkilik tizimidir.

Matnli axborotlarni kodlash.

Hozirgi vaqtda foydalanuvchilarning katta qismi kompyuter yordamida harflar, sonlar, tinish belgilari va boshqa belgilardan iborat matnli ma’lumotlarni qayta ishlaydi. Hisoblab ko’ramiz, hamma belgilar nechta va bizga qancha miqdordagi bitlar kerak. 10ta son, 12 ta tinish belgi, 15 ta arifmetik amal, lotin va rus alfaviti harflari: jami 8 bitga to’g’ri keladigan 155ta belgilar.

Axborot o’lchovi birliklari:

1 bayt = 8 bit

1 Kbayt = 1024 bayt

1 Mbayt = 1024 Kbayt

1 Gbayt = 1024 Mbayt

1 Tbayt = 1024 Gbayt

Kodlashning mohiyati shundan iboratki, har bir belgiga ikkilik koddagi 00000000 dan 11111111gacha bo’lgan sonlardan biri yoki o’nlik koddagi 0dan 255 gacha bo’lgan sonlardan biri mos qilib belgilangan. Hozirgi vaqtda rus harflarini kodlash uchun 5 turlicha kodlash jadvallaridan(КОИ — 8, СР1251, СР866, Мас, ISO) foydalaniladi. Bir jadval yordamida kodlangan matn boshqa jadvalda to’g’ri ko’rinmaydi.

Asosiy belgilarni kodlashning usuli ASCII (American Standard Code for Information Interchange-ma’lumotlarni almasish uchun Amerika standarti)-kodi deb nomlanib, 16 lik sanoq tizimida kodlangan 16 ga 16 jadvaldan iborat.

Tovushli axborotlarni kodlash.

Fizika kursidan ma’lumki tovush bu havoning tebranishidir. O’zining tabiatiga ko’ra tovush uzluksiz to’lqindir. Agar tovushni elektr signalga o’zgartirsak(masalan, mikrofon yordamida), biz vaqt o’tishi bilan o’zgaruvchi bir tekis kuchlanishni ko’rishimiz mumkin. Kompyuter analog signalni qayta ishlashi uchun uni qandaydir ikkilik ko’rinishdagi sonlar ketma-ketligi ko’rinishiga o’zgartirishimiz kerak. Buning uchun esa diskretizatsiya va raqamlash kerak. Bu ish bunday shaklda ham bo’lishi mumkin: ma’lum bir vaqt oralig’idagi signal amplitudalarini aniqlash va olingan raqamli ma’lumotlarni kompyuter xotirasiga yozish.

Axborotni ikkilik sanoq sistemasida kodlash

Kompyuter raqamlarining o’zini emas, balki shu raqamlarni ifodalovchi signallarni farqlaydi. bunda raqamlar signalning ikki qiymati bilan (magnitlangan yoki magnitlanmagan ; ulangan yoki ulanmagan ; ha yoki yo’q va hokazo…) ifodalanadi. bu holatning birinchisini 0 raqami bilan, ikkinchisini esa 1 raqami bilan belgilash qabil qilinga bo’lib, axborotni ikkita belgi yordamida kodlash nomini olgan. Bu usul qisqacha qilib, ikkilik kodlash deb ham ataladi. bunda har bir raqam va alifbodagi belgi jahon andozalaridagi kodlash jadvali – ASCII (American Standard Code for Information Interchange) jadvali yordamida ikkilik belgilar ketma – ketligida ifodalanadi.

Kodlash usullari ikkita – Tekis va notekis turda bo’lishi mumkin. Tekis usullarida bir xil xajmdagi belgilardan foydalanilsa, notekis usulda belgilar tuli hajmdagi belgilarni o’z ichiga oladi.

Kodlashning notekis usuliga Morze alifbosi usullari misol bo’la oladi, chunki unda har bir harf va raqanga uzun va qisqa signallarning ikkilik ketma – ketligi mos keladi. Masalan “Y” harfiga birgina nuqta mos kelsa, “O” harfi uchun uchta tire mos keladi. bunday usul bilan axborotlarni uzatish mumkin bo’lsa-da, ularni qayta ishlash katta muammoli vazifadir. Shuning uchun ham axborotlarni qayta ishlash vositasi hisoblash mashinalarida tekis kodlash usullaridan foydalaniladi. Kompyuterlarda har bil belgiga 0 va 1 belgilarining ketma-ketligidan iborat sakkizta belgi mos qo’yiladi. Shu sakkista belgining har biri bit deb nomlanadi. sakkista bit esa bir baytni tashki etadi.

8 ta 0 va birlaning turli kombinatsiyasidan foydalanib, turli hildagi belgilarni kodklashimiz mumkin. 0 va 1 dan iborat raqamlar yordamida ularni sakkistadan ajratsak, bu kombinatsiyalar soni 28 = 256 bo’ldi va ular yordamida 256 ta harf , raqamlar va turli boshqa belgilarni kodlash imkoniyatini tug’iladi.

Bitta belgini kompyuterlarda kodlash uchun 8 bit, ya’ni 1 bayt joy yetadi. Ko’rinib turibdiki, 1 bayt joyda ikkilik kod orqali 256 ta belgini kodlash imkoniyati bo.

ASCII jadvali yordamida ayrim belgilarning ikkilik Sistemasidagi kodlarni misol sifatida keltiramiz.

A-01000001       B-01000010       C-01000011         

I-01001001        J-010011010       K-010011011

M-010011101      N-01001110       O-01001111

Ya’ni ASCII jadvalida keltirilgandek Abelgisini o’nta oltilikda 14 ga teng (belgi turgan katakda kesidhgab sitr va ustun raqamlari qo’shiladi) 14 – 41 tetrada asosida 1=0001; 4 = 0100. Demak A belgisini komyuterda kodlanishi 01000001 bo’ladi, LOLA so’zini quyidagicha kodlash mumkin.

01001100 01001111 01001100 01000001

Buyruqlarni yoki turli boshqa turdagi axborotlarni kodlash uchunshu tartibda yondoshiladi. biroq turli rusumdagi kompyuterlaar uchun bu yondoshuv turlicha bo’lishi mumkin. Bu texnikaning xususiyatiga bog’liq bo’lgan holatdadir.

0 va 1 lar ketma – ketligi bilan grafik axborotlarni ham kodlash muimkin. Buning uchun quyidagi usuldan foydalaniladi. Rozmomadagi rasmga diqat bilan razm solsangiz, u mayda nuqtalardan (ularni polografiya tilida “Rastor” deyishadi) tashkil topganligini ko’rasiz. turli polografiya uskunalaridan foydalanilganlikboyis, bu nuqtalarning zichligi turlicha bo’ladi. Ko’pchilik ro’znomalardagi rasmlarda 1 sm lik uzunlikda 24 ta nuqta bo’ladi, ya’ni 10 x 10 sm2 o’lchovidagi rasm taxminan oltmushming nuqtadan iborat bo’ladi. Bular bir xil darajadagi oq va qora nuqtalarda iborat bo’lsa u hoda bir nuqtadagi 1 bit yetarli bo’lmaydi. 2 bit bilan nuqtaning to’rt xil rangini 00-oq, 01 och kul rang 10-kul rang , 11-qora rangni kodlash mumkin bo’lsa uch bit sakkis hil rangni, 4 bit 16 xil rangni kodlash imkoniyatini beradi.