Цифровые данные

Цифровые данные, в теории информации и информационных системах, являются дискретными, прерывистыми представление информации или работ. Числа и буквы обычно используются для обозначения.

Цифровые данные можно сравнить с аналоговыми сигналами, которые ведут себя непрерывно, и с непрерывными функциями, такими как звуки, изображения и другие измерения.

Слово digital происходит из того же источника, что и слова digit и digitus (латинское слово для finger ), поскольку пальцы часто используется для дискретного счета. Математик Джордж Стибиц из Bell Telephone Laboratories использовал слово цифровой в отношении быстрых электрических импульсов, излучаемых устройством, предназначенным для прицеливания и стрельбы из зенитных орудий в 1942. Этот термин чаще всего используется в вычислении и электронике, особенно там, где реальная информация преобразуется в двоичную числовую форму, как в цифровом аудио. и цифровая фотография.

• 1 Преобразование символа в цифровой
• 2 Состояния
• 3 Свойства цифровой информации
• 4 Исторические цифровые системы
• 5 См. Также
• 6 Ссылки
• 7 Дополнительная литература

Поскольку символы (например, буквенно-цифровые символы ) не являются непрерывными, представление символов в цифровом виде является намного проще, чем преобразование непрерывной или аналоговой информации в цифровую. Вместо выборки и квантования, как в аналого-цифровом преобразовании, используются такие методы, как опрос и кодирование используются.

Устройство ввода символов обычно состоит из группы переключателей, которые опрашиваются через равные промежутки времени, чтобы узнать, какие переключатели переключены. Данные будут потеряны, если в течение одного интервала опроса будут нажаты два переключателя или переключатель будет нажат, отпущен и снова нажат. Этот опрос может выполняться специализированным процессором в устройстве, чтобы не перегружать основной ЦП. При вводе нового символа устройство обычно отправляет прерывание в специальном формате, чтобы ЦП мог его прочитать.

Для устройств с несколькими переключателями (например, кнопки на джойстике ) статус каждого может быть закодирован в виде битов (обычно 0 для отпущенного и 1 для нажатого) в одно слово. Это полезно, когда комбинации нажатий клавиш имеют смысл, и иногда используется для передачи состояния клавиш-модификаторов на клавиатуре (например, Shift и Control). Но он не масштабируется для поддержки большего количества ключей, чем количество битов в одном байте или слове.

Устройства с множеством переключателей (например, компьютерная клавиатура ) обычно размещают эти переключатели в виде матрицы сканирования, причем отдельные переключатели находятся на пересечении линий x и y. Когда переключатель нажат, он соединяет вместе соответствующие линии x и y. Опрос (в данном случае часто называемый сканированием) выполняется путем последовательной активации каждой строки x и определения, какие строки y затем имеют сигнал , а значит, какие клавиши нажимаются. Когда процессор клавиатуры обнаруживает изменение состояния клавиши, он посылает в ЦП сигнал, указывающий скан-код клавиши и ее новое состояние. Затем символ кодируется или преобразуется в число в зависимости от состояния клавиш-модификаторов и желаемой кодировки символов .

. Пользовательская кодировка может использоваться для конкретное приложение без потери данных. Однако использование стандартной кодировки, такой как ASCII, проблематично, если необходимо преобразовать такой символ, как 'ß', но его нет в стандарте.

Подсчитано, что в 1986 году менее 1% мировых технологических возможностей для хранения информации было цифровым, а в 2007 году уже 94%. Предполагается, что 2002 год будет годом, когда человечество смогло хранить больше информации в цифровом формате, чем в аналоговом («начало цифровой эпохи »).

Цифровые данные находятся в следующих трех состояниях: данные в состоянии покоя, данные в пути и данные в использовании. конфиденциальностью, целостностью и доступностью необходимо управлять на протяжении всего жизненного цикла от «рождения» до уничтожения данных.

Вся цифровая информация обладает общими свойствами, которые отличают ее от аналоговых данных в отношении обмена данными:

• Синхронизация: Поскольку цифровая информация передается последовательностью в какие символы упорядочены, все цифровые схемы имеют некоторый метод определения начала последовательности. В письменных или устных человеческих языках синхронизация обычно обеспечивается паузами (пробелы), заглавными буквами и пунктуацией. Машинные коммуникации обычно используют специальные последовательности синхронизации.
• Язык: Для всех цифровых коммуникаций требуется формальный язык, который в этом контексте состоит из всей информации, которую отправитель и получатель цифровой коммуникации оба должны обладать заранее, чтобы коммуникация была успешной. Языки, как правило, произвольные и определяют значение, присваиваемое конкретным последовательностям символов, допустимый диапазон значений, методы, которые будут использоваться для синхронизации и т. Д.
• Ошибки: Помехи (шум ) в аналоговая связь неизменно вносит некоторое, обычно небольшое отклонение или ошибку между предполагаемой и реальной связью. Нарушения в цифровой связи не приводят к ошибкам, если только помехи не настолько велики, что могут привести к неправильной интерпретации символа как другой символ или нарушению последовательности символов. Поэтому, как правило, возможна безошибочная цифровая связь. Кроме того, для обнаружения ошибок и обеспечения безошибочной связи могут использоваться такие методы, как контрольные коды, посредством избыточности или повторной передачи. Ошибки в цифровой связи могут принимать форму ошибок замещения, при которых символ заменяется другим символом, или ошибок вставки / удаления, при которых дополнительный неправильный символ вставляется или удаляется из цифрового сообщения. Неисправленные ошибки в цифровой связи оказывают непредсказуемое и, как правило, большое влияние на информационное содержание сообщения.
• Копирование : Из-за неизбежного присутствия шума создание множества последовательных копий аналоговой связи невозможно, потому что каждое поколение увеличивает шум. Поскольку цифровая связь, как правило, безошибочная, копии могут создаваться бесконечно.
• Степень детализации : Цифровое представление непрерывно изменяемого аналогового значения обычно включает выбор количества символов, которые должны быть присвоены это значение. Количество символов определяет точность или разрешение результирующих данных. Разница между фактическим аналоговым значением и цифровым представлением известна как ошибка квантования. Например, если фактическая температура составляет 23,234456544453 градуса, но если этому параметру назначены только две цифры (23) в конкретном цифровом представлении, ошибка квантования составит: 0,234456544453. Это свойство цифровой связи известно как гранулярность.
• Сжимаемость : Согласно Миллеру, «несжатые цифровые данные очень большие, и в их необработанной форме они на самом деле производили бы больший сигнал (следовательно, больше трудно передавать), чем аналоговые данные. Однако цифровые данные можно сжимать. Сжатие сокращает объем полосы пропускания, необходимый для отправки информации. Данные можно сжимать, отправлять и затем распаковывать на месте потребления. Это позволяет отправлять много получить больше информации и привести, например, к сигналам цифрового телевидения, предлагающим больше места в спектре радиоволн для большего количества телевизионных каналов. "

Хотя цифровые сигналы обычно связаны с двоичными электронными цифровыми системами Цифровые системы, используемые в современной электронике и вычислительной технике, на самом деле древние и не обязательно должны быть двоичными или электронными.

• ДНК генетический код - это естественная форма хранения цифровых данных.
• Письменный текст (из-за ограниченного набора символов и использования дискретных символов - алфавита в в большинстве случаев)
• счеты были созданы где-то между 1000 г. до н.э. и 500 г. до н.э., позже они стали формой расчета частоты. В настоящее время его можно использовать как очень продвинутый, но базовый цифровой калькулятор, который использует бусинки в рядах для представления чисел. Бусины имеют значение только в дискретных состояниях вверх и вниз, а не в аналоговых промежуточных состояниях.
• A маяк - это, пожалуй, самый простой неэлектронный цифровой сигнал, имеющий всего два состояния (включено и выключено). В частности, дымовые сигналы являются одним из старейших примеров цифрового сигнала, где аналоговая «несущая» (дым) модулируется с помощью бланкета для генерации цифрового сигнала (затяжки). который передает информацию.
• Код Морзе использует шесть цифровых состояний: точка, тире, внутрисимвольный промежуток (между каждой точкой или тире), короткий промежуток (между каждой буквой), средний промежуток (между словами) и длинный пробел (между предложениями) - для отправки сообщений через различные потенциальные носители, такие как электричество или свет, например, с помощью электрического телеграфа или мигающей лампы.
• Брайля была первым двоичным форматом для кодирования символов, использующим шестибитный код, отображаемый в виде точечных рисунков.
• Семафор флагов использует стержни или флаги, удерживаемые в определенных положениях, для отправки сообщений получателю, наблюдающему за ними на некотором расстоянии.
• Международные морские сигнальные флаги имеют отличительную маркировку, которая представляет буквы алфавита, позволяющие судам отправлять сообщения друг другу.
• Недавно изобретенный модем модулирует аналоговый «несущий» сигнал (например, звук) для кодирования двоичной электрической цифровой информации в виде серии двоичных цифровых звуковых импульсов. Чуть более ранняя, на удивление надежная версия той же концепции заключалась в объединении последовательности звуковой цифровой информации «сигнал» и «отсутствие сигнала» (т.е. «звук» и «тишина») на магнитной кассете для использования с ранними домашними компьютерами.

• Аналого-цифровой преобразователь
• Код Баркера
• Двоичное число
• Сравнение аналоговой и цифровой записи
• Данные (вычисления)
• Остаточная информация
• Цифровая архитектура
• Цифровое искусство
• Цифровое управление
• Цифровое разделение
• Цифровая электроника
• Цифровая бесконечность
• Цифровая нативная
• Цифровая физика
• Цифровая запись
• Digital Revolution
• Цифровое видео
• Цифро-аналоговый преобразователь
• Интернет-форум

• Токчи, Р. 2006. Цифровые системы: принципы и приложения (10-е Издание). Прентис Холл. ISBN 0-13-172579-3