ข้อมูลดิจิทัล

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทาง ข้ามไปที่การค้นหา
นาฬิกาดิจิตอล . เวลาที่แสดงด้วยตัวเลขบนหน้าปัดในชั่วพริบตาคือข้อมูลดิจิทัล เวลาที่แม่นยำจริงคือข้อมูลแอนะล็อก

ข้อมูลดิจิตอลในทฤษฎีสารสนเทศและระบบสารสนเทศเป็นข้อมูลที่แสดงเป็นสตริงของสัญลักษณ์ที่ไม่ต่อเนื่องในแต่ละแห่งซึ่งสามารถใช้ในเพียงหนึ่งในจำนวน จำกัด ของค่าจากบางตัวอักษรเช่นตัวอักษรหรือตัวเลขตัวอย่างคือเอกสารข้อความซึ่งประกอบด้วยสตริงของอักขระที่เป็นตัวอักษรและตัวเลขคละกัน รูปแบบทั่วไปของข้อมูลดิจิทัลในระบบสารสนเทศสมัยใหม่คือข้อมูลไบนารีซึ่งแสดงด้วยสตริงของเลขฐานสอง (บิต) ซึ่งแต่ละค่าสามารถมีค่าใดค่าหนึ่งจากสองค่า ไม่ว่าจะเป็น 0 หรือ 1

ข้อมูลดิจิทัลสามารถเปรียบเทียบได้กับข้อมูลแอนะล็อกซึ่งแสดงด้วยค่าจากช่วงจำนวนจริงที่ต่อเนื่องกัน ข้อมูลแอนะล็อกถูกส่งโดยสัญญาณแอนะล็อกซึ่งไม่เพียงแต่รับค่าที่ต่อเนื่องกันเท่านั้น แต่ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องตามเวลา ซึ่งเป็นฟังก์ชันค่าจริงต่อเนื่องของเวลา ตัวอย่างคือการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศในคลื่นเสียง

คำว่าดิจิทัลมาจากแหล่งเดียวกับคำว่าdigitและdigitus ( คำภาษาละตินสำหรับนิ้ว ) เนื่องจากนิ้วมือมักใช้ในการนับนักคณิตศาสตร์ George StibitzจากBell Telephone Laboratoriesใช้คำว่าดิจิตอลในการอ้างถึงพัลส์ไฟฟ้าเร็วที่ปล่อยออกมาจากอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อเล็งและยิงปืนต่อต้านอากาศยานในปี 1942 [1]คำนี้ใช้บ่อยที่สุดในคอมพิวเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ ข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริงจะถูกแปลงเป็นรูปแบบเลขฐานสองเช่นเดียวกับเสียงดิจิตอลและการถ่ายภาพดิจิตอล

สัญลักษณ์สู่การแปลงดิจิทัล

เนื่องจากสัญลักษณ์ (เช่นอักขระที่เป็น ตัวอักษรและตัวเลขคละกัน ) ไม่ต่อเนื่อง การแสดงสัญลักษณ์ทางดิจิทัลจึงง่ายกว่าการแปลงข้อมูลแบบต่อเนื่องหรือแบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัล แทนการสุ่มตัวอย่างและควอนในขณะที่อะนาล็อกเป็นดิจิตอลแปลงเทคนิคเช่นการสำรวจและการเข้ารหัสถูกนำมาใช้

อุปกรณ์ป้อนสัญลักษณ์มักจะประกอบด้วยกลุ่มของสวิตช์ที่โพลเป็นระยะ ๆ เพื่อดูว่าสวิตช์ใดถูกสลับ ข้อมูลจะสูญหายหากภายในช่วงเวลาการโพลเดียว มีการกดสวิตช์สองตัว หรือมีการกด ปล่อย และกดสวิตช์อีกครั้ง การลงคะแนนเลือกตั้งซึ่งสามารถทำได้โดยหน่วยประมวลผลเฉพาะในอุปกรณ์เพื่อป้องกันไม่ให้เป็นภาระหลักของ CPUเมื่อมีการป้อนสัญลักษณ์ใหม่ โดยปกติอุปกรณ์จะส่งการขัดจังหวะในรูปแบบพิเศษ เพื่อให้ CPU สามารถอ่านได้

สำหรับอุปกรณ์ที่มีสวิตช์เพียงไม่กี่ตัว (เช่น ปุ่มบนจอยสติ๊ก ) สถานะของแต่ละรายการสามารถเข้ารหัสเป็นบิตได้ (โดยปกติคือ 0 สำหรับการปล่อยและ 1 สำหรับการกด) ในคำเดียว สิ่งนี้มีประโยชน์เมื่อการกดปุ่มรวมกันมีความหมาย และบางครั้งใช้สำหรับส่งสถานะของปุ่มตัวปรับแต่งบนแป้นพิมพ์ (เช่น shift และ control) แต่จะไม่ปรับขนาดเพื่อรองรับคีย์มากกว่าจำนวนบิตในไบต์หรือคำเดียว

อุปกรณ์ที่มีสวิตช์หลายตัว (เช่นแป้นพิมพ์คอมพิวเตอร์ ) มักจะจัดเรียงสวิตช์เหล่านี้ในเมทริกซ์การสแกน โดยสวิตช์แต่ละตัวจะอยู่บนจุดตัดของเส้น x และ y เมื่อกดสวิตช์ มันจะเชื่อมต่อเส้น x และ y ที่เกี่ยวข้องเข้าด้วยกัน การสำรวจ (มักเรียกว่าการสแกนในกรณีนี้) ทำได้โดยการเปิดใช้งานแต่ละเส้น x ตามลำดับและตรวจสอบว่าเส้น y ใดมีสัญญาณดังนั้นการกดปุ่มใด เมื่อตัวประมวลผลแป้นพิมพ์ตรวจพบว่าคีย์มีการเปลี่ยนแปลงสถานะ จะส่งสัญญาณไปยัง CPU เพื่อระบุรหัสการสแกนของคีย์และสถานะใหม่ สัญลักษณ์แล้วเข้ารหัสหรือแปลงเป็นตัวเลขขึ้นอยู่กับสถานะของปุ่มปรับแต่งและต้องการการเข้ารหัสอักขระ

สามารถใช้การเข้ารหัสแบบกำหนดเองสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะโดยที่ข้อมูลไม่สูญหาย อย่างไรก็ตาม การใช้การเข้ารหัสมาตรฐานเช่นASCIIนั้นเป็นปัญหาหากจำเป็นต้องแปลงสัญลักษณ์เช่น 'ß' แต่ไม่ได้อยู่ในมาตรฐาน

คาดว่าในปี 2529 ความสามารถทางเทคโนโลยีของโลกในการจัดเก็บข้อมูลน้อยกว่า 1% เป็นดิจิทัล และในปี 2550 มีอยู่แล้ว 94% [2]ปี 2545 ถือว่าเป็นปีที่มนุษยชาติสามารถเก็บข้อมูลในรูปแบบดิจิทัลได้มากกว่าในรูปแบบอนาล็อก ("จุดเริ่มต้นของยุคดิจิทัล ") [3] [4]

รัฐ

ข้อมูลดิจิตอลมาในทั้งสามรัฐ: ข้อมูลในส่วนที่เหลือ , ข้อมูลในการขนส่งและข้อมูลในการใช้งาน การรักษาความลับ ความสมบูรณ์ และความพร้อมใช้งานต้องได้รับการจัดการตลอดวงจรชีวิตตั้งแต่ 'เกิด' ไปจนถึงการทำลายข้อมูล [5]

คุณสมบัติของข้อมูลดิจิทัล

ข้อมูลดิจิทัลทั้งหมดมีคุณสมบัติทั่วไปที่แยกความแตกต่างจากข้อมูลแอนะล็อกในส่วนที่เกี่ยวกับการสื่อสาร:

  • การซิงโครไนซ์:เนื่องจากข้อมูลดิจิทัลถูกถ่ายทอดโดยลำดับที่ลำดับสัญลักษณ์ โครงร่างดิจิทัลทั้งหมดมีวิธีการบางอย่างในการกำหนดจุดเริ่มต้นของลำดับ ในการเขียนหรือพูดภาษามนุษย์ประสานให้บริการโดยมักจะหยุด (พื้นที่) โครงสร้างเงินทุนและเครื่องหมายวรรคตอนการสื่อสารเครื่องมักจะใช้พิเศษลำดับการประสาน
  • ภาษา:การสื่อสารดิจิทัลทั้งหมดต้องใช้ภาษาที่เป็นทางการซึ่งในบริบทนี้ประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่ผู้ส่งและผู้รับการสื่อสารดิจิทัลต้องมีไว้ล่วงหน้า เพื่อให้การสื่อสารประสบความสำเร็จ โดยทั่วไป ภาษามักใช้โดยอำเภอใจและระบุความหมายที่จะกำหนดให้กับลำดับสัญลักษณ์เฉพาะ ช่วงค่าที่อนุญาต วิธีที่จะใช้สำหรับการซิงโครไนซ์ ฯลฯ
  • ข้อผิดพลาด:การรบกวน ( สัญญาณรบกวน ) ในการสื่อสารแบบอะนาล็อกมักจะทำให้เกิดการเบี่ยงเบนหรือข้อผิดพลาดเล็กน้อยระหว่างการสื่อสารที่ตั้งใจไว้และที่เกิดขึ้นจริง การรบกวนในการสื่อสารแบบดิจิทัลไม่ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาด เว้นแต่การรบกวนจะมีขนาดใหญ่จนส่งผลให้สัญลักษณ์ถูกตีความผิดเป็นสัญลักษณ์อื่นหรือรบกวนลำดับของสัญลักษณ์ ดังนั้นจึงเป็นไปได้โดยทั่วไปที่จะมีการสื่อสารดิจิทัลที่ปราศจากข้อผิดพลาดโดยสิ้นเชิงนอกจากนี้ อาจใช้เทคนิคต่างๆ เช่น รหัสตรวจสอบเพื่อตรวจหาข้อผิดพลาดและรับประกันการสื่อสารที่ปราศจากข้อผิดพลาดผ่านการทำซ้ำหรือการส่งข้อมูลซ้ำ ข้อผิดพลาดในการสื่อสารดิจิทัลสามารถอยู่ในรูปแบบของข้อผิดพลาดในการแทนที่ซึ่งสัญลักษณ์จะถูกแทนที่ด้วยสัญลักษณ์อื่น หรือการแทรก/การลบข้อผิดพลาดที่มีการแทรกหรือลบสัญลักษณ์ที่ไม่ถูกต้องเป็นพิเศษออกจากข้อความดิจิทัล ข้อผิดพลาดที่ไม่ได้รับการแก้ไขในการสื่อสารดิจิทัลมีผลกระทบอย่างมากต่อเนื้อหาข้อมูลของการสื่อสารที่คาดเดาไม่ได้และโดยทั่วไป
  • การคัดลอก :เนื่องจากการมีอยู่ของสัญญาณรบกวนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การทำสำเนาการสื่อสารแบบแอนะล็อกอย่างต่อเนื่องหลายครั้งจึงเป็นไปไม่ได้เพราะแต่ละรุ่นจะเพิ่มสัญญาณรบกวน เนื่องจากการสื่อสารทางดิจิทัลโดยทั่วไปไม่มีข้อผิดพลาด สามารถทำสำเนาได้ไม่จำกัด
  • ความละเอียด :การแสดงค่าดิจิทัลของค่าอนาล็อกที่แปรผันอย่างต่อเนื่องโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการเลือกจำนวนสัญลักษณ์ที่จะกำหนดให้กับค่านั้น จำนวนสัญลักษณ์กำหนดความแม่นยำหรือความละเอียดของจุดอ้างที่เป็นผลลัพธ์ ความแตกต่างระหว่างค่าอนาล็อกที่เกิดขึ้นจริงและเป็นตัวแทนดิจิตอลเป็นที่รู้จักกันเป็นข้อผิดพลาด quantizationตัวอย่างเช่น หากอุณหภูมิจริงคือ 23.234456544453 องศา แต่ถ้ากำหนดพารามิเตอร์นี้เพียงสองหลัก (23) ในการแทนค่าดิจิทัลโดยเฉพาะ ข้อผิดพลาดในเชิงปริมาณคือ: 0.234456544453 ทรัพย์สินของการสื่อสารแบบดิจิตอลนี้เป็นที่รู้จักกันเป็นเมล็ด
  • บีบอัดได้ :ตามที่มิลเลอร์กล่าว "ข้อมูลดิจิทัลที่ไม่บีบอัดมีขนาดใหญ่มากและในรูปแบบดิบมันจะสร้างสัญญาณที่ใหญ่กว่า (ดังนั้นจึงยากต่อการถ่ายโอน) กว่าข้อมูลอะนาล็อก อย่างไรก็ตาม ข้อมูลดิจิทัลสามารถบีบอัดได้ การบีบอัดช่วยลด ปริมาณพื้นที่แบนด์วิดธ์ที่จำเป็นในการส่งข้อมูล สามารถบีบอัด ส่ง และคลายการบีบอัดข้อมูล ณ จุดที่ใช้บริโภค ทำให้สามารถส่งข้อมูลได้มากขึ้นและส่งผลให้สัญญาณโทรทัศน์ระบบดิจิตอลมีพื้นที่มากขึ้นในสเปกตรัมของคลื่นลม เพื่อช่องรายการโทรทัศน์เพิ่มเติม” [4]

ระบบดิจิทัลในอดีต

แม้ว่าสัญญาณดิจิทัลโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับระบบดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส์แบบไบนารีที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ แต่ที่จริงแล้วระบบดิจิทัลนั้นเก่าแก่และไม่จำเป็นต้องเป็นแบบไบนารีหรืออิเล็กทรอนิกส์

  • รหัสพันธุกรรมDNAเป็นรูปแบบการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
  • ข้อความที่เขียน (เนื่องจากชุดอักขระที่จำกัดและการใช้สัญลักษณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง – ตัวอักษรในกรณีส่วนใหญ่)
  • ลูกคิดที่ถูกสร้างขึ้นในช่วงระหว่าง พ.ศ. 1000 และ 500 ปีก่อนคริสตกาลหลังจากนั้นมันก็กลายเป็นรูปแบบของความถี่ในการคำนวณ ทุกวันนี้สามารถใช้เป็นเครื่องคิดเลขดิจิทัลขั้นสูงขั้นสูงได้ ซึ่งใช้ลูกปัดในแถวเพื่อแสดงตัวเลข ลูกปัดมีความหมายเฉพาะในสถานะขึ้นและลงที่ไม่ต่อเนื่อง ไม่ใช่ในสถานะอะนาล็อกระหว่างสถานะ
  • สัญญาณอาจจะเป็นสัญญาณดิจิตอลที่ง่ายที่สุดที่ไม่ใช่อิเล็กทรอนิกส์ที่มีเพียงสองรัฐ (ในและนอก) โดยเฉพาะอย่างยิ่งสัญญาณควันเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่เก่าแก่ที่สุดของสัญญาณดิจิทัล โดยที่ "ตัวพา" แบบอะนาล็อก (ควัน) ถูกมอดูเลตด้วยผ้าห่มเพื่อสร้างสัญญาณดิจิทัล (พัฟ) ที่ถ่ายทอดข้อมูล
  • รหัสมอร์สใช้สถานะดิจิทัล 6 สถานะ ได้แก่ จุด ขีด ช่องว่างภายในอักขระ (ระหว่างแต่ละจุดหรือเส้นประ) ช่องว่างสั้น (ระหว่างแต่ละตัวอักษร) ช่องว่างปานกลาง (ระหว่างคำ) และช่องว่างยาว (ระหว่างประโยค) เพื่อส่งข้อความผ่าน ตัวพาที่มีศักยภาพหลากหลาย เช่น ไฟฟ้าหรือไฟ เช่น ใช้โทรเลขไฟฟ้าหรือไฟกระพริบ
  • อักษรเบรลล์ใช้รหัสหกบิตแสดงผลเป็นรูปแบบจุด
  • สัญญาณธงใช้แท่งหรือธงในตำแหน่งเฉพาะเพื่อส่งข้อความไปยังผู้รับที่เฝ้าดูอยู่ห่าง ๆ
  • ธงสัญญาณทางทะเลระหว่างประเทศมีเครื่องหมายเฉพาะที่เป็นตัวแทนของตัวอักษรเพื่อให้เรือสามารถส่งข้อความถึงกันได้
  • เมื่อไม่นานนี้เองที่คิดค้นขึ้นโมเด็มจะปรับสัญญาณ "ตัวพา" แบบอะนาล็อก (เช่น เสียง) เพื่อเข้ารหัสข้อมูลดิจิตอลไฟฟ้าแบบไบนารี เป็นชุดของพัลส์เสียงดิจิตอลไบนารี แนวคิดเดียวกันรุ่นก่อนหน้าเล็กน้อยและน่าเชื่อถืออย่างน่าประหลาดใจคือการรวมลำดับของข้อมูล "สัญญาณ" ดิจิทัลและ "ไม่มีสัญญาณ" ของเสียง (เช่น "เสียง" และ "ความเงียบ") บนเทปแม่เหล็กสำหรับใช้กับคอมพิวเตอร์ในบ้านยุคแรก

ดูเพิ่มเติม

อ้างอิง

  1. ^ Ceruzzi พอลอี (29 มิถุนายน 2012) คอมพิวเตอร์: ประวัติโดยย่อ . เอ็มไอที ISBN 978-0-262-51767-6.
  2. ^ "ความสามารถทางเทคโนโลยีของโลกในการจัดเก็บ สื่อสาร และประมวลผลข้อมูล"โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสนับสนุนสื่อออนไลน์ , Martin Hilbert และ Priscila López (2011), Science , 332(6025), 60–65; เข้าถึงบทความได้ฟรีที่นี่: martinhilbert.net/WorldInfoCapacity.html
  3. ^ "วิดีโอแอนิเมชั่นเรื่องความสามารถทางเทคโนโลยีของโลกในการจัดเก็บ สื่อสาร และคำนวณข้อมูลตั้งแต่ปี 2529 ถึง 2553
  4. a b มิลเลอร์, วินเซนต์ (2011). วัฒนธรรมดิจิตอลความเข้าใจ ลอนดอน: สิ่งพิมพ์ของ Sage วินาที "คอนเวอร์เจนซ์กับประสบการณ์สื่อร่วมสมัย". ISBN 978-1-84787-497-9.
  5. ^ "ข้อมูลสามสถานะ" . มหาวิทยาลัยเอดินบะระ. สืบค้นเมื่อ2021-02-21 .

อ่านเพิ่มเติม