Cifrlı maǵlıwmatlar

Cifrlı saat. Hár qanday máwritte bettegi cifrlar menen kórsetiletuǵın waqıt - cifrlı maǵlıwmatlar bolıp tabıladı. Anıq dál waqıt analog maǵlıwmatlar bolıp tabıladı.

Cifrlı maǵlıwmatlar (ingl. digital data) - informaciya teoriyası menen informaciyalıq sistemalarda, diskret simvollar izbe-izligi retinde usınılǵan informaciya, olardıń hárqaysısı háripler yamasa cifrlar sıyaqlı ayırım alfavittegi mánislerdiń sheklengen sanınıń birewin ǵana qabıllay aladı. Mısal retinde alfavit-cifrlı belgiler dizbeginen ibarat tekstli hújjetti keltiriwge boladı. Házirgi informaciyalıq sistemalardaǵı cifrlı maǵlıwmatlardıń eń kóp tarqalǵan túri ekilik cifrlar (razryadlar) dizbegi menen usınılatuǵın ekilik maǵlıwmatlar bolıp tabıladı, olardıń hárqaysısında eki mánistiń birewi ya 0, ya 1 bolıwı múmkin.

Cifrlı maǵlıwmatlardı haqıyqıy sanlardıń úziliksiz diapazonındaǵı mánis penen usınılǵan analog maǵlıwmatlarǵa qarama-qarsı qoyıwǵa boladı. Analoq maǵlıwmatlar analog signal arqalı beriledi, ol tek úziliksiz mánislerdi qabıllaw menen qatar, waqıtqa baylanıslı úziliksiz ózgere aladı, waqıttıń úziliksiz real mánisli funkciyası. Mısalı, dawıs tolqınındaǵı hawa basımınıń ózgeriwi.

Cifrlı sózi digit hám digitus (latınsha barmaq sózi) sózleri menen bir derekten alınǵan, óytkeni barmaqlar sanaw ushın jiyi qollanıladı. Bell Telephone Laboratories xızmetkeri matematik Djordj Stibitc cifrlı degen sózdi 1942 jılı zenit quralların kózlep, atıwǵa arnalǵan qurılma shıǵaratuǵın tez elektr impulslarına baylanıslı qollandı. Bul termin kóbinese esaplaw texnikasında hám elektronikada qollanıladı, ásirese real dúnyadaǵı informaciya cifrlı audio hám cifrlı fotosúwretler sıyaqlı ekilik sanlı formaǵa túrlendirilgende.

Cifrlı túrlendiriw simvolı

Simvollar (mısalı, háriplik-cirflı simvollar) úziliksiz bolmaǵanlıqtan, simvollardı cifrlı túrde kórsetiw úziliksiz yamasa analog informaciyanı cifrlı túrlendiriwge (ańlatıwǵa) qaraǵanda ańsatıraq. Analog-cifrlı túrlendiriwdegidey saylaw hám kvantlaw ornına soraw hám kodlaw sıyaqlı usıllar qollanıladı.

Simvollardı kirgiziw qurılması ádette qanday jalǵaǵıshlardıń almastırılǵanın kóriw ushın turaqlı aralıq penen soralatuǵın jalǵaǵıshlar toparınan ibarat. Bir soraw aralıǵı ishinde eki jalǵaǵısh basılsa yamasa jalǵaǵısh basılıp, bosatılıp, qayta basılsa, maǵlıwmatlar joytıladı. Bul sorawnamanı tiykarǵı processorǵa júklemeniń aldın alıw ushın qurılmadaǵı processor isley aladı. Jańa simvol kirgizilgende, qurılma ádette processor onı oqıy alatuǵınday qánigelestirilgen formatta úzilis jiberedi.

Bir neshe jalǵaǵıshı bar qurılmalar ushın (mısalı, djoystiktegi túymeler) hárqaysısınıń statusın bir sóz benen bit retinde kodlawǵa boladı (ádette bosatılǵan ushın 0 hám basılǵan ushın 1). Bul klavishlerdi basıw kombinaciyası mánili bolǵanda paydalı hám geyde klaviaturadaǵı ózgertiwshi klavishlerdiń statusın beriw ushın qollanıladı (mısalı, almasıw hám basqarıw). Biraq ol bir bayttaǵı yamasa sózdegi bitlerdiń sanınan kóp giltlerdi qollaw ushın masshtablanbaydı.

Kóplegen jalǵaǵıshı bar qurılmalar (mısalı, kompyuter klaviaturası) ádette bul jalǵaǵıshlardı x hám y sızıqlarınıń kesilispesinde jeke jalǵaǵıshları bar skanerlew matricasında jaylastıradı. Kommutator basılǵanda, ol sáykes x hám y sızıqların qosadı. Soraw (bul jaǵdayda jiyi skanerlew dep ataladı) hárbir x qatarın reti menen aktivlestiriw hám qaysı y qatarında signal bar ekenin anıqlaw arqalı orınlanadı, usılayınsha qaysı túymeler basıladı. Klaviatura processorı klavish statusınıń ózgergenin anıqlaǵanda, ol oraylıq processorǵa gilttiń skanerlew kodın hám onıń jańa statusın kórsetetuǵın signal jiberedi. Sonnan keyin simvol kodlanadı yamasa túrlendirgish klavishlerdiń statusına hám kerekli simvol kodlanıwına tiykarlanǵan sanǵa túrlendiriledi (aylandırıladı).

Arnawlı kodlaw maǵlıwmatların joytpastan belgili bir programma ushın paydalanıwǵa boladı. Degen menen, "ß" sıyaqlı simvoldı túrlendiriw kerek bolsa, biraq standart bolmasa, ASCII sıyaqlı standart kodlawdı paydalanıw qıyın boladı.

1986 jılı dúnyajúzindegi informaciyanı saqlawdıń texnologiyalıq imkaniyatlarınıń 1%-ten azı cifrlı edi, al 2007 jılı bul kórsetkish 94%-ti quradı. 2002 jıl adamzat analog formatqa qaraǵanda cifrlı formatta kóbirek informaciyanı saqlay alatuǵın jıl boldı (“cifrlı dáwirdiń baslanıwı”).

Jaǵdaylar

Cifrlı maǵlıwmatlar tómendegi úsh jaǵdayda keledi: tınıshlıqtaǵı maǵlıwmatlar, tranzittegi maǵlıwmatlar hám paydalanıwdaǵı maǵlıwmatlar. Qupıyalılıq, tutaslıq hám qoljetimlilik (ashıqlıq) “tuwılǵannan” maǵlıwmatlar óshirilgenge shekemgi pútkil ómirlik ciklde basqarılıwı kerek.

Cifrlı informaciyanıń qásiyetleri

Barlıq cifrlı informaciya baylanıs boyınsha analoq maǵlıwmatlardan ózgeshelenetuǵın ulıwma qásiyetlerge iye:

• Sinxronizaciya: Cifrlı informaciya simvollar retlengen izbe-izlik arqalı uzatılǵanlıqtan, barlıq cifrlı sxemalarda dizbektiń basın anıqlawdıń qanday da bir metodı boladı. Jazbasha yamasa awızsha adam tillerinde sinxronizaciya ádette úzilisler (bos orınlar), bas háripler hám punktuaciyalıq belgileri arqalı támiyinlenedi. Mashinalıq baylanıslar ádette sinxronizaciya izbe-izligin paydalanadı.
• Til: Barlıq cifrlı kommunikaciyalar rásmiy tildi talap etedi, bul kontekstte cifrlı baylanıstı jiberiwshi de, qabıllawshı da baylanıs tabıslı bolıw ushın aldınnan iye bolıwı kerek barlıq informaciyadan ibarat. Tiller ádette erikli hám belgili bir simvollar dizbegine tayınlanatuǵın mánili, ruqsat etilgen mánisler kólemin, sinxronizaciyalaw ushın qollanılatuǵın usıllardı h.t.b. kórsetedi.
• Qáteler: Analog baylanıslardaǵı buzılıwlar (shawqım) bárhama boljanǵan hám anıq baylanıs arasında ayırım, ádette kishi qáteliklerdi payda etedi. Cifrlı baylanıstıń buzılıwı simvoldıń basqa simvol retinde qáte túrlendiriliwine yamasa simvollar dizbegin buzıwına alıp keletuǵınday úlken bolǵanda ǵana qáteler payda etedi. Ádette qátesiz cifrlı baylanıs bolıwı múmkin. Bunnan basqa, tekseriw kodları sıyaqlı usıllar qátelerdi anıqlaw hám olardı artıq yamasa qayta jiberiw arqalı dúzetiw ushın paydalanıwı múmkin. Cifrlı baylanıslardaǵı qáteler simvol basqa simvol menen almastırılatuǵın almastırıw qáteleri yamasa cifrlı xabarǵa qosımsha qáte simvol kirgizilgen yamasa onnan óshiriletuǵın kirgiziw/óshiriw qáteleri túrinde bolıwı múmkin. Cifrlı baylanıstaǵı dúzetilmegen qáteler baylanıstıń apparatlıq mazmunına kútpegen hám ádette úlken tásir etedi.
• Kóshiriw: Shawqımnıń sózsiz bolıwına baylanıslı analog baylanıstıń kóplegen izbe-iz kóshirmelerin jaratıw múmkin emes, óytkeni hárbir áwlad shawqımdı arttıradı. Cifrlı baylanıslar ádette qátesiz bolǵanlıqtan, kóshirmelerdiń kóshirmelerin sheksiz ámelge asırıwǵa boladı.
• Detalizaciya: Úziliksiz ózgeriwshi analog mánistiń cifrlı kórinisi ádette usı mániske tayınlanatuǵın simvollar sanın tańlawdı qamtıydı. Simvollar sanı salınǵan maǵlıwmatlardıń dálligin yamasa ólshemlerin anıqlaydı. Anıq analog mánis penen cifrlı kórsetiw arasındaǵı ayırmashılıq kvatlaw qátesi retinde belgili. Mısalı, eger anıq temperatura 23,234456544453 gradus bolsa, biraq bul parametrge anıq cifrlı kóriniste tek eki cifr (23) tayınlansa, kvantlaw qátesi 0,234456544453 boladı. Cifrlı baylanıstıń bul qásiyeti detalizaciya (túyirli) dep ataladı.
• Qısılatuǵın: Millerdiń aytıwınsha, “Qısılmaǵan cifrlı maǵlıwmatlar júdá úlken hám onıń shiyki túrinde analog maǵlıwmatlarǵa qaraǵanda úlkenirek signal shıǵaradı (sonlıqtan tasıw/uzatıw qıyınıraq). Degen menen, cifrlı maǵlıwmatlardı qısıwǵa boladı. Qısıw informaciyanı jiberiw ushın kerekli ótkiziw qábileti keńisliginiń kólemin tutınıw ornında qısıwǵa, jiberiwge hám onnan keyin ashıwǵa boladı. Bul, mısalı efir tolqınında kóbirek orın usınatuǵın cifrlı televizor signalların jiberiwge imkaniyat beredi. Kóbinese telekanallar ushın spektr.”

Cifrlı sistemalardıń tariyxı

Cifrlı signallar ádette házirgi elektronika menen esaplaw texnikada qollanılatuǵın ekilik elektron cifrlı sistemalar menen baylanıslı bolsa da, cifrlı sistemalar shın mánisinde áyyemgi hám ekilik elektron bolıwı zárúr emes.

• DNK-nıń genetikalıq kodı – cifrlı maǵlıwmatlardı saqlawdıń tábiyiy túri.
• Jazbasha tekst (sheklengen simvollar jıynaǵına hám diskret simvollardı - kóp jaǵdayda álipbeni paydalanıwǵa baylanıslı)
• Abakus biziń eramızǵa shekemgi 1000 hám 500 jıllar aralıǵında jaratılǵan, keyinirek ol esaplaw chastotasınıń túrine aylandı. Házirgi waqıtta onı sanlardı kórsetiw ushın qatarlardaǵı monshaqlardı paydalanatuǵın júdá jetilistirilgen, biraq tiykarǵı cifrlı kalkulyator retinde paydalanıwǵa boladı. Monshaqlar tek diskretli joqarı hám tómen jaǵdaylarda mániske iye, analog jaǵdaylarda emes.
• Mayak tek eki jaǵdayı bar (jaǵıw hám óshiriw) eń ápiwayı elektron emes cifrlı signal bolıwı múmkin. Atap ótsek, tútin signalları cifrlı signallardıń eń góne mısallarınıń biri bolıp tabıladı, bunda analog “tasıwshı” (tútin) informaciyanı tasıytuǵın cifrlı signaldı generaciyalaw ushın kórpe menen modulyaciyalanadı.
• Morze kodı altı cifrlı jaǵdaydı paydalanadı: noqat, sızıqsha, simvol ishindegi aralıq (hárbir noqat yamasa sızıqsha arasında), qısqa aralıq (hár hárip arasında), ortasha aralıq (sózler arasında) hám uzın aralıq (gápler arasındaǵı) elektr yamasa jaqtılıq sıyaqlı hár túrli potenciallı tasıwshılar, mısalı elektrik telegraftı yamasa jıpılıqlaytuǵın shıraqtı paydalanıw.
• Brayl noqatlıq úlgiler retinde kórsetiletuǵın altı bitli kodtı paydalanadı.
• Bayraq semaforı belgili bir poziciyalarda uslanǵan tayaqshalardı yamasa bayraqlardı bir neshe aralıqta baqlap turǵan qabıllawshıǵa xabar jiberiw ushın paydalanıladı.
• Xalıqaralıq teńiz signalınıń bayraqlarında kemelerge bir-birine xabar jiberiwge imkaniyat beretuǵın alfavittiń háriplerin bildiretuǵın ózgeshe belgiler bar.
• Jaqında oylap tabılǵan modem ekilik cifrlı dawıs impulsleriniń qatarı retinde ekilik elektron cifrlı informaciyanı kodlaw ushın analog “tasıwshı” signaldı (dawıs sıyaqlı) modulyaciyalaydı. Tap sol koncepciyanıń sál erterek, tańqalarlıq isenimli versiyası dáslepki úy kompyuterleri menen paydalanıw ushın magnitlik kassetalıq lentadaǵı dawıslıq cifrlı “signal” hám “signal joq” informaciyasınıń (yaǵnıy, “dawıs” hám “únsiz”) izbe-izligin toplaw bolǵan.

Qosımsha oqıw

• Tocci, R. 2006. Digital Systems: Principles and Applications (10th Edition). Prentice Hall.  ISBN 0-13-172579-3