Что может храниться в 1 бите памяти компьютера

Обновлено: 04.07.2024

Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.

Информатика. 7 класса. Босова Л.Л. Оглавление

2.1.1. Компьютер

Одним из важных объектов, изучаемых на уроках информатики, является компьютер, получивший своё название по основной функции — проведению вычислений (англ, computer — вычислитель).

Современный компьютер — универсальное электронное программно управляемое устройство для работы с информацией.

Универсальным устройством компьютер называется потому, что он может применяться для многих целей — обрабатывать, хранить и передавать самую разнообразную информацию, использоваться человеком в разных видах деятельности.

Современные компьютеры могут обрабатывать разные виды информации: числа, текст, изображения, звуки. Информация любого вида представляется в компьютере в виде двоичного кода — последовательностей нулей и единиц. Некоторые способы двоичного кодирования представлены на рис. 2.1.

Информацию, предназначенную для обработки на компьютере и представленную в виде двоичного кода, принято называть двоичными данными или просто данными. Одним из основных достоинств двоичных данных является то, что их копируют, хранят и передают с использованием одних и тех же универсальных методов, независимо от вида исходной информации.

Способы двоичного кодирования текстов, звуков (голоса, музыки), изображений (фотографий, иллюстраций), последовательностей изображений (кино и видео), а также трёхмерных объектов были придуманы в 80-х годах прошлого века. Позже мы рассмотрим способы двоичного кодирования числовой, текстовой, графической и звуковой информации более подробно. Теперь же главное — знать, что последовательностям 1 и 0 в компьютерном представлении соответствуют электрические сигналы — «включено» и «выключено». Компьютер называется электронным устройством, потому что он состоит из множества электронных компонентов, обрабатывающих эти сигналы.

Обработку данных компьютер проводит в соответствии с программой — последовательностью команд, которые необходимо выполнить над данными для решения поставленной задачи. Как и данные, программы представляются в компьютере в виде двоичного кода. Программно управляемым устройством компьютер называется потому, что его работа осуществляется под управлением установленных на нём программ. Это программный принцип работы компьютера.

Современные компьютеры бывают самыми разными: от мощных компьютерных систем, занимающих целые залы и обеспечивающих одновременную работу многих пользователей, до мини-компьютеров, помещающихся на ладони (рис. 2.2).

Сегодня самым распространённым видом компьютеров является персональный компьютер (ПК) — компьютер, предназначенный для работы одного человека.

2.1.2. Устройства компьютера и их функции

Любой компьютер состоит из процессора, памяти, устройств ввода и вывода информации. Функции, выполняемые этими устройствами, в некотором смысле подобны функциям мыслящего человека (рис. 2.3). Но даже столь очевидное сходство не позволяет нам отождествлять человека с машиной хотя бы потому, что человек управляет своими действиями сам, а работа компьютера подчинена заложенной в него программе.

Процессор компьютера

Центральным устройством компьютера является процессор. Он организует приём данных, считывание из оперативной памяти очередной команды, её анализ и выполнение, а также отправку результатов работы на требуемое устройство. Основными характеристиками процессора являются его тактовая частота и разрядность.

Процессор обрабатывает поступающие к нему электрические сигналы (импульсы). Промежуток времени между двумя последовательными электрическими импульсами называется тактом. На выполнение процессором каждой операции выделяется определённое количество тактов.

Тактовая частота процессора равна количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) — миллионах тактов в секунду. Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает компьютер. Тактовая частота современных процессоров уже превышает 1000 МГц = 1 ГГц (гигагерц).

Разрядность процессора — это максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться одновременно. Разрядность процессоров современных компьютеров достигает 64.

Память компьютера

Память компьютера предназначена для записи (приёма), хранения и выдачи данных. Представим её в виде листа в клетку. Тогда каждая клетка этого листа будет изображать бит памяти — наименьший элемент памяти компьютера. В каждой такой «клетке» может храниться одно из двух значений: 0 или 1. Один символ двухсимвольного алфавита, как известно, несёт один бит информации. Таким образом, в одном бите памяти содержится один бит информации.

Различают внутреннюю и внешнюю память.

Внутренняя память компьютера

Внутренней называется память, встроенная в компьютер и непосредственно управляемая процессором. Во внутренней памяти хранятся исполняемые в данный момент программы и оперативно необходимые для этого данные. Внутренняя память компьютера позволяет передавать процессору и принимать от него данные примерно с такой же скоростью, с какой процессор их обрабатывает. Поэтому внутренняя память иначе называется оперативной (быстрой). Объём оперативной памяти современных компьютеров измеряется в гигабайтах.

Электрические импульсы, в форме которых информация сохраняется в оперативной памяти, существуют только тогда, когда компьютер включён. После выключения компьютера вся информация, содержащаяся в оперативной памяти, теряется.

К внутренней памяти компьютера относится также ПЗУ — постоянное запоминающее устройтво. В нём хранится информация, необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. После выключения компьютера информация в ПЗУ сохраняется.

Внешняя память компьютера

Для долговременного хранения программ и данных предназначена внешняя (долговременная) память. Внешняя память позволяет сохранять огромные объёмы информации. Информация во внешней памяти после выключения компьютера сохраняется. Различают носители информации — магнитные и оптические диски, энергонезависимые электронные диски (карты флеш-памяти и флеш-диски) и накопители (дисководы) — устройства, обеспечивающие запись данных на носители и считывание данных с носителей. Жёсткий диск — устройство, совмещающее в себе накопитель (дисковод) и носитель (непосредственно диск).

При запуске пользователем некоторой программы, хранящейся во внешней памяти, она загружается в оперативную память и после этого начинает выполняться.

Устройства ввода и вывода информации

Различные устройства компьютера связаны между собой каналами передачи информации (рис. 2.4).

Самое главное

Вопросы

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию.

Довольно не сложно определить, что больше 32 гигабайта или 100 мегабайт? Но не многие разбираются во всех этих значениях и размерах памяти. Сейчас все разложим по полочкам!

Современные Флэш карты имеют объем памяти в гигабайтах Современные Флэш карты имеют объем памяти в гигабайтах

Немного погрузимся в основы системы хранения файлов на компьютере, это не сложно.

Всё начинается с Бита. Бит - это по сути самая маленькая деталька данных, которую может хранить компьютер.

Компьютеры используют двоичную систему в хранении данных и файлов, поэтому каждый бит может быть равен либо 0, либо 1.

Например, в какой-то компьютерной игре один бит может быть равен 1, если игрок получил какое либо улучшение или бонус, и 0, если у него его еще пока нет.

И вот мы уже идём дальше 8 битов вместе называются байтом , который в свою очередь является кирпичиком объемов хранения.

Килобайт и Мегабайт

Килобайт - равен 1024 байтов. Где «кило» это 1000, это похоже на то, как в кило метре есть 1000 метров.

Легче понять так, текстовый файл, содержащий около 1000 букв и знаков, будет равен примерно одному килобайту .

Мегабайт равен 1024 килобайт. Например, песня в мр3 формате идущая 5 минут, будет весить примерно 5мегабайт на компьютере или мобильном устройстве.

Прежде чем мы пойдем дальше хочу объяснить некоторые детали, то как память в компьютере считаем мы и сам компьютер, отличается, поскольку компьютер использует двоичную систему, как мы говорили в начале 0 и 1, то объем памяти компьютер считает так 1 килобайт - 1024 байта.

Для простоты обычно используют обозначение в тысячах. И мы говорим 1килобайт - это 1000 байт и так далее, но в этой статье мы будем писать по компьютерному 1024

Гигабайты и больше

Гигабайт - лет 15-20 назад, был довольно большим объемом памяти, сейчас 1 гигабайт - это 1024 мегабайт. И это уже не кажется большим количеством памяти, современные "топовые" смартфоны имеют объем памяти в среднем 256 гигабайт и больше

1 гигабайт - это примерно вес, скачанного фильма на компьютере.

Дальше идёт терабайт - он в себе имеет 1024 гигабайт.

Огромное количество памяти, обычно такой памятью (в терабайтах) обладают жёсткие диски, как переносные, так и в дорогих компьютерах.

Для сравнения на одном терабайте, можно хранить примерно 1000 фильмов - это много. А фотографий сотни тысяч или даже миллион, зависит от их качества

То есть нам уже понятен принцип, каждая следующая единица памяти хранит в себе 1000 единиц предыдущих.

Далее идут такие значения:

Петабайт - 1024 терабайт
Экзабайт - 1024 петабайт
Зетабайт - 1024 экзабайт
Йоттабайт (на сегодня самая большая единица измерения цифровой памяти) - 1024 зетабайт

Это такие размеры памяти, которые даже невообразимо себе представить, просто колоссально.

Хотя, думаю 20 лет назад даже представить себе не могли что на маленькой микро sd флешке , которую мы вставляем в смартфон поместится целый терабайт. Сегодня такую флешку можно уже купить и использовать.

Ставьте палец вверх на эту статью и подписывайтесь на канал, чтобы не пропускать ничего интересного 👍

Запоминающее устройство или просто память предназначена для хранения информации или команд программ.

Вся информация внутри ЭВМ хранится в виде нулей и единиц. Самой маленькой ячейкой памяти является 1 бит. Один бит хранит либо 0 или 1.

8 бит = 1 байт

1 байт- это минимальное количество информации, которое можно очистить или записать в память.

Любая память представляет из себя совокупность байтов.

Каждый байт имеет свой уникальный адрес. Чтобы извлечь информацию из этого байта или записать ее туда, необходимо указать адрес этого байта.

Записьв память — это размещение информации по указанному адресу и хранение ее там определенное время. При этом предыдущая информация, хранившаяся в этой ячейке памяти, стирается. Новая информация будет хранится в этой ячейке памяти до тех пор, пока туда не будет записана другая информация.
Чтение из памяти — это выборка информации из ячейки памяти по указанному адресу. При этом копия информации передается в требуемое устройство, а сама информация остается в ячейке памяти. Таким образом, к указанной ячейке памяти можно обращаться сколько угодно большое число раз до тех пор, пока в эту ячейку не будет записана новая информация.

Любая память характеризуется следующими параметрами:

- емкость - максимальное количество хранимой информации, выраженное в байтах.

1 Кбайт = 1024 байт = 2 10 байт,

1 Мегабайт = 1024К = 2 20 байт,

1 Гигабайт = 1024М = 2 30 байт.

С помощью одного байта можно закодировать 2 8 = 256 символов, но хранится в 1 байте будет только 1 символ.

Быстродействие — это время обращения к памяти определяемые временем считывания или времени записи.

В зависимости от этих характеристик всю память можно разделить на внутреннюю и внешнюю.

Тебе известно, что компьютер работает только с двоичным кодом. \(0\) и \(1\) обозначают два устойчивых состояния: вкл/выкл, есть ток/нет тока и т. д. Оперативная память представляет собой контейнер, который состоит из ячеек. В каждой ячейке хранится одно из возможных состояний: \(0\) или \(1\). Одна ячейка — \(1\) бит информации или представляет собой разряд некоторого числа.

Целые числа в памяти компьютера хранятся в формате с фиксированной запятой . Такие числа могут храниться в \(8\), \(16\), \(32\), \(64\)-разрядном формате.

Для целых неотрицательных чисел в памяти компьютера выделяется \(8\) ячеек (бит) памяти.

Минимальное число для такого формата: \(00000000\). Максимальное: \(11111111\).

Переведём двоичный код в десятичную систему счисления и узнаем самое большое число, которое можно сохранить в восьмибитном формате.

1 × 2 7 + 1 × 2 6 + 1 × 2 5 + 1 × 2 4 + 1 × 2 3 + 1 × 2 2 + 1 × 2 1 + 1 × 2 0 = 255 10 .

Если целое неотрицательное число больше \(255\), то оно будет храниться в \(16\)-разрядном формате и занимать \(2\) байта памяти, то есть \(16\) бит.

Подумай! Какое самое большое число можно записать в \(16\)-разрядном формате?

Чем больше ячеек памяти отводится под хранение числа, тем больше диапазон значений.

В таблице указаны диапазоны значений для \(8\), \(16\) и \(32\)-разрядных форматов.

Для \(n\)-разрядного представления диапазон чисел можно вычислить следующим образом: от \(0\) до 2 n − 1 .

Запишем целое беззнаковое число \(65\) в восьмиразрядном представлении. Достаточно перевести это число в двоичный код.

Это же число можно записать и в \(16\)-разрядном формате.

Для целых чисел со знаком в памяти отводится \(2\) байта информации (\(16\) бит). Старший разряд отводится под знак: \(0\) — положительное число; \(1\) — отрицательное число. Такое представление числа называется прямым кодом.

Для хранения отрицательных чисел используют дополнительный и обратный коды, которые упрощают работу процессора. Но об этом ты узнаешь в старших классах.

Читайте также: