Принципы представления данных и команд в компьютере реферат

Обновлено: 04.07.2024

Представление данных в ЭВМ производится двоичной системе счисления. Выбор именно этой системы счисления связан с простотой ее аппаратной реализации. Для хранения информации используется всего две цифры 0 и 1.

При изучении в институте различных дисциплин приходилось часто совершать перевод в двоичную систему счисления из десятичной и перевод в десятичную систему счисления из двоичной, а также производить арифметические операции над двоичными числами. Для удобства была разработана программа «Представление данных в ЭВМ».

Данная программа обладает следующими возможностями:

- позволяет совершать перевод в двоичную систему счисления, причем представляет их в 8, 16 и 32 разрядных регистрах, со знаком и без знака;

Данные в компьютере представляются в виде кода, который состоит из единиц и нулей в разной последовательности.
Код - набор условных обозначений для представления информации. Кодирование - процесс представления информации в виде кода.

Схема приема информации и ее передачи:

Кодирование текстовой информации.
Кодовая таблица - это внутреннее представление символов в компьютере. Во всем мире в качестве стандарта принята таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange - Американский стандартный код для обмена информацией). Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит. Учитывая, что каждый бит принимает значение 0 или 1, количество их возможных сочетаний в байте равно 2 8 = 256. Значит, с помощью 1 байта можно получить 256 разных двоичных кодовых комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов. Эти комбинации и составляют таблицу ASCII.
Для сокращения записей и удобства пользования кодами символов используют шестнадцатеричную систему счисления, состоящую из 16 символов - 10 цифр и 6 латинских букв: A,B,C,D,E,F. Так, буква S будет представлена в шестнадцатеричной системе по сравнению с двоичной более компактным кодом 53. Стандарт ASCII определяет первые 128 символов от 0 до 127: цифры, буквы латинского алфавита, управляющие символы. Первые 32 символа являются управляющими и предназначены в основном для передачи команд управления. Вторая половина таблицы от 128 до 255 – национальный алфавит.

Кодирование чисел.
Двоичная система счисления обладает такими же свойствами, что и десятичная, только для представления чисел используется не 10 цифр, а всего две. Соответственно и разряд числа называют не десятичным, а двоичным.
Для кодирования числа, участвующего в вычислениях, используется специальная система правил перевода из десятичной системы исчисления в двоичную. В результате число будет записано двоичным кодом, т.е. представлено различным сочетанием всего двух цифр - 0 и 1.

Кодирование графической информации.
Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами - как растровое изображение или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Кодирование звуковой информации.
Звуковая информация может быть представлена последовательностью элементарных звуков (фонем) и пауз между ними. Каждый звук кодируется и хранится в памяти. Вывод звуков из компьютера осуществляется синтезатором речи, который считывает из памяти хранящийся код звука.

43. Пакеты прикладных программ

Пакет прикладных программ –это комплекс программ, предназначенный для решения определённого класса задач по некоторой тематике.

ППП общего назначения - универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации разработки и эксплуатации функциональных задач пользователя.

К этому классу ППП относятся:

редакторы: текстовые (Word, WordPad) и графические (CorelDraw,PhotoShop);

электронные таблицы (Excel, Lotus 1-2-3);

системы управления базами данных (Access, Oracle);

Коммуникационные ППП (Intenet Explorer Netscape Communicator Outlook Express NetMeeting The Bat)

средства подготовки презентаций (PowerPoint);

системы автоматизации проектирования (AutoCad);

оболочки экспертных систем и систем искусственного интеллекта (Guru, Dragon) и др.

Специальное ПО включаетна методо-ориентированные ППП и проблемно-ориентированные ППП.

Методо-ориентированные ППП характеризуются тем, что в их алгоритмической основе реализован какой-либо экономико-математический метод, используемый для решения задач. К пакетам этой категории относятся программные средства, реализующие методы математического программирования (линейного, динамического, статистического и т.д.), cетевого планирования и управления, теории массового обслуживания; математической статистики и др.

Интегрированные пакеты- набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе.

Наиболее распространены интегрированные пакеты, компонентами которых являются:

- средства поддержки электронной почты;

- программы создания презентаций;

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные достоинства интегрированных пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифицированный для различных компонентов интерфейс, тем самым обеспечивается относительная легкость процесса их освоения.

Отличительными особенностями данного класса программных средств являются:

- полнота информационных технологий для конечных пользователей;

- однотипный интерфейс конечного пользователя для всех программ, входящих в состав интегрированного пакета - общие команды в меню, стандартные пиктограммы одних и тех же функций (сохранение на диске, печать, проверка орфографии, шрифтовые оформления и т.п.), стандартное построение и работа с диалоговыми окнами и др.;

- общий сервис для программ интегрированного пакета (например, словарь и средства орфографии для проверки правописания, построитель диаграмм, конвертер данных и др.);

- легкость обмена и ссылок на объекты, созданные программами интегрированного пакета (применяется два метода: DDE - динамический обмен данными и OLE - динамическая компоновка объектами), единообразный перенос объектов (метод drag-and-drop);

- наличие единой языковой платформы для разработки макрокоманд, пользовательских программ;

- возможность создания документов, интегрирующих в себе возможности различных программ, входящих в состав интегрированного пакета.

ЭВМ первых двух поколений могли обрабатывать только числовую информацию, полностью оправдывая свое название вычислительных машин. Лишь переход к третьему поколению принес изменения: к этому времени уже назрела настоятельная необходимость использования текстов.

С точки зрения ЭВМ текст состоит из отдельных символов. К числу символов принадлежат не только буквы (заглавные или строчные, латинские или русские), но и цифры, знаки препинания, спецсимволы типа "=", "(", "&" и т.п. и даже (обратите особое внимание!) пробелы между словами. Да, не удивляйтесь: пустое место в тексте тоже должно иметь свое обозначение.

Каждый символ хранится в виде двоичного кода, который является номером символа. Можно сказать, что компьютер имеет собственный алфавит, где весь набор символов строго упорядочен. Количество символов в алфавите также тесно связано с двоичным представлением и у всех ЭВМ равняется 256 . Иными словами, каждый символ всегда кодируется 8 битами , т.е. занимает ровно один байт .

Как видите, хранится не начертание буквы, а ее номер. Именно по этому номеру воспроизводится вид символа на экране дисплея или на бумаге. Поскольку алфавиты в различных типах ЭВМ не полностью совпадают, при переносе с одной модели на другую может произойти превращение разумного текста в "абракадабру". Такой эффект иногда получается даже на одной машине в различных программных средах: например, русский текст, набранный в MS DOS, нельзя без специального преобразования прочитать в Windows. Остается утешать себя тем, что задача перекодировки текста из одной кодовой таблицы в другую довольно проста и при наличии программ машина сама великолепно с ней справляется.

Наиболее стабильное положение в алфавитах всех ЭВМ занимают латинские буквы, цифры и некоторые специальные знаки. Это связано с существованием международного стандарта ASCII (American Standard Code for Information Interchange - Американский стандартный код для обмена информацией). Русские же буквы не стандартизированы и могут иметь различную кодировку.

Желающие могут в качестве примера ознакомится с таблицей стандартной части алфавита ЭВМ - символы с шестнадцатеричными кодами с 20 до 7F.

Нельзя также пройти мимо еще одного интересного факта: каждый символ текста имеет свой числовой код, но не каждому коду соответствует отображаемый на экране символ. Речь идет о существовании так называемых УПРАВЛЯЮЩИХ КОДОВ , величина которых меньше шестнадцатеричного числа 20 (т.е. 32 в десятичной системе счисления). При получении этих кодов внешние устройства не изображают какого-либо символа, а выполняют те или иные управляющие действия. Так, код 07 вызывает подачу стандартного звукового сигнала, а код 0C - очистку экрана. Особую роль играют коды 0A (перевод строки, обозначаемый часто LF ) и 0D (возврат каретки - CR ). Первый вызывает перемещение в следующую строку без изменения позиции, а второй - на начало текущей строки. Таким образом, для перехода на начало новой строки требуются оба кода и в любом тексте эта "неразлучная пара" кодов хранится после каждой строки.

Обратим внимание читателя на то, что названия возврат каретки и перевод строки имеют историческое происхождение и связаны с устройством пишущей машинки.

Представление графической информации.

Растровое представление:

В отличии текстового представления информации, когда минимальной единицей является символ, при отображении графики картинка строится из отдельных элементов - ПИКСЕЛОВ (от английских слов PIC ture EL ement, означающих "элемент картинки ").

Очень часто пиксел совпадает с точкой дисплея, но это совсем необязательно: например, в некоторых видеорежимах 1 пиксел может состоять из 2 или 4 точек экрана.

Каждый пиксел характеризуется цветом . Как и вся остальная информация в ЭВМ, цвет кодируется числом . В зависимости от количества допустимых цветов, число двоичных разрядов на один пиксел будет различным.

Так, для черно-белой картинки закодировать цвет точки можно одним битом: 0 - черный, 1 - белый. Для случая 16 цветов требуется уже по 4 разряда на каждую точку, а для 256 цветов - 8 , т.е. 1 байт.

Растр - прямоугольная сетка пикселей на экране.

Число цветов, воспроизводимых на экране дисплея (K), и число бит, отводимых в видеопамяти под каждый пиксель (N), связаны формулой:

В режиме 16 -цветной графики это же самое изображение потребует памяти в 4 раза больше.

Наконец, при 256 цветах на каждую точку требуется уже по байту и наш квадратик разрастется еще вдвое.

Обратите внимание на то, что белый цвет, как самый яркий, обычно имеет максимально возможный номер. Поэтому для черно-белого режима он равен 1 , для 16-цветного - 15 , а для 256 цветов - 255 .

Все многообразие красок на экране получается путем смешивания трех базовых цветов: красного , синего и зеленого . Каждый пиксель на экране состоит из трех близко расположенных элементов, святящихся этими цветами. Цветные дисплеи, использующие такой принцип, называются RGB (Red - Green - Blue) - мониторами.

Код цвета пикселя содержит информацию о доле каждого базового цвета.

Если все три составляющие имеют одинаковую интенсивность (яркость), то из их сочетаний можно получить 8 различных цветов (2 3 ).

Желающие могут в качестве примера ознакомится с таблицей кодирующей 8 - цветную палитру с помощью трехразрядного двоичного кода

Шестнадцатицветная палитра получается при использовании 4 - разрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно.

Например:
если в 8 - цветовой палитре код 100 обозначает красный цвет , то в 16 - цветной палитре : 0100 - красный , 1100 - ярко - красный цвет ; 0110 - коричневый , 1110 - ярко коричневый (желтый ).

Большее количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причем интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования каждого из базовых цветов выделять больше одного бита.

При использовании битовой глубины 8 бит / пиксель количество цветов: 2 8 = 256. Биты такого кода распределены следующим образом:КККЗЗЗСС.

Это значит, что под красную и зеленую компоненты выделено по 3 бита , под синюю - 2 бита . Следовательно, красная и зеленая компоненты имеют по 2 8 = 256 уровней яркости, а синяя - 4 уровня.

Векторное представление:

При векторном подходе изображение рассматривается как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими приметивами.

Графическая информация - это данные, однозначно определяющие все графические приметивы, составляющие рисунок.

Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вертикальная ось Y - сверху вниз.

Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность - координатами центра и радиусом; многоугольник - координатами его углов, закрашенная область - граниной линией и цветом закраски.

Таким образом, графическая информация, также как числовая и текстовая, в конечном счете заносится в память в виде двоичных чисел.

Представление звуковой информации

звук есть колебания среды.

Для их записи с целью последующего воспроизведения необходимо как можно точней сохранить форму кривой зависимости интенсивности звука от времени. При этом возникает одна очень важная и принципиальная трудность: звуковой сигнал непрерывен, а компьютер способен хранить в памяти только дискретные величины. Отсюда следует, что в процессе сохранения звуковой информации она должна быть "оцифрована", т.е. из аналоговой непрерывной формы переведена в цифровую дискретную. Данную функцию выполняет специальный блок, входящий в состав звуковой карты, который называется аналого-цифровой преобразователь – АЦП .

Каковы основные принципы работы АЦП ?

Во-первых , он производит дискретизацию записываемого звукового сигнала по времени. Это означает, что измерение уровня интенсивности звука ведется не непрерывно, а, напротив, в определенные фиксированные моменты времени (удобнее, разумеется, через равные временные промежутки). Частоту, характеризующую периодичность измерения звукового сигнала принято называть частотой дискретизации . Вопрос о ее выборе далеко не праздный и ответ в значительной степени зависит от спектра сохраняемого сигнала: существует специальная теорема Найквиста , согласно которой частота "оцифровки" звука должна как минимум в 2 раза превышать максимальную частоту, входящую в состав спектра сигнала .

Считается, что редкий человек слышит звук частотой более 20 000 Гц (20 кГц ). Поэтому для высококачественного воспроизведения звука верхнюю границу обычно с некоторым запасом принимают равной 22 кГц . Отсюда немедленно следует, что частота звукозаписи в таких случаях должна быть не ниже 44 кГц . Названная частота используется, в частности, при записи музыкальных компакт-дисков. Однако часто такое высокое качество не требуется, и частоту дискретизации можно значительно снизить. Например, при записи речи вполне достаточно частоты дискретизации 8 кГц . Заметим, что результат при этом получается хотя и не блестящий, но легко разборчивый – вспомните, как вы слышите голоса своих друзей по телефону.

Во-вторых , АЦП производит дискретизацию амплитуды звукового сигнала. Это следует понимать так, что при измерении имеется "сетка" стандартных уровней (например, 256 или 65 536 – это количество характеризует глубину кодирования), и текущий уровень измеряемого сигнала округляется до ближайшего из них. Напрашивается линейная зависимость между величиной входного сигнала и номером уровня. Иными словами, если громкость возрастает в 2 раза, то интуитивно ожидается, что и соответствующее ему число возрастет вдвое. В простейших случаях так и делается, но, как показывает более детальное изучение, это не самое лучшее решение. Проблема в том, что в широком диапазоне громкости звука человеческое ухо не является линейным. Например, при очень громких звуках, увеличение или уменьшение интенсивности звука почти не дает эффекта, в то время как при восприятии шепота очень незначительное падение уровня может приводить к полной потере разборчивости. Поэтому при записи цифрового звука, особенно при 8 - битном кодировании, часто используют различные неравномерные распределения уровней громкости, в основе которых лежит логарифмический закон.

Итак, в ходе оцифровки звука мы получаем поток целых чисел, представляющих собой стандартные амплитуды сигналов через равные промежутки времени.

На рисунке представлен процесс "оцифровки" зависимости интенсивности звукового сигнала I от времени t. Отчетливо видна дискретизация по времени (равномерные отсчеты на горизонтальной оси) и по интенсивности сигнала (требуемое при этом округление схематически изображено "изломами" горизонтальных линий разметки). Подчеркнем, что на рисунке степень дискретизации для наглядности сознательно утрирована: реально различие между соседними уровнями дискретизации по обеим осям значительно меньше и, следовательно, форма сигнала передается гораздо точнее.

Мы рассмотрели лишь наиболее общие принципы записи цифрового звука. На практике для получения качественных звуковых файлов используется целый ряд дополнительных технических приемов.

Изложенный метод преобразования звуковой информации для хранения в памяти компьютера в очередной раз подтверждает уже неоднократно обсуждавшийся ранее тезис: любая информация для хранения в компьютере приводится к цифровой форме и затем переводится в двоичную систему.

Остается рассмотреть обратный процесс – воспроизведение записанного в компьютерный файл звука. Здесь имеет место преобразование в противоположном направлении – из дискретной цифровой формы представления сигнала в непрерывную аналоговую, поэтому вполне естественно соответствующий узел компьютерного устройства называется ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь . Процесс реконструкции первоначального аналогового сигнала по имеющимся дискретным данным нетривиален, поскольку никакой информации о форме сигнала между соседними отсчетами не сохранилось. В разных звуковых картах для восстановления звукового сигнала могут использоваться различные способы.

Наиболее наглядный и понятный из них состоит в том, что по имеющимся точкам рассчитывается степенная функция, проходящая через заданные точки, которая и принимается в качестве формы аналогового сигнала. Чтобы понять, как это делается, возьмем, например, интерполяцию параболой I = at 2 + bt + c по трем заданным точкам. Подставив в эту формулу известные значения времени и приравняв их к сохраненным в файле значениям интенсивности звука I, получим три линейных уравнения с тремя неизвестными a, b и c.

Качественный вид результата представлен на рисунке:

Видно, что на интерполируемом участке даже для параболы совпадение получается вполне удовлетворительное. Кроме того, технические возможности современных микросхем позволяют значительно увеличить степень полинома (многочлена), а вместе с ней и точность реконструкции формы сигнала.

Представление видео информации.

Следует четко представлять, что обработка видеоинформации требует очень высокого быстродействия компьютерной системы, причем не только процессора, но и CD-ROM, с которого считываются данные, конечно, видеосистемы, а также всех информационных шин, по которым данные передаются от одного устройства к другому.

В частности, когда при весьма скромном размере окна видеоизображения 360x240 и 16 битах цветовой информации на каждый пиксел скорость передачи данных превышает один мегабайт в секунду. То есть за десять минут должно быть передано более 600 Мбайт данных, что эквивалентно немного немало почти целому диску CD-ROM!

Таким образом, если для прочих видов информации сжатие лишь повышает удобства работы, то для видеоинформации технологии сжатия имеют поистине жизненно важное значение.

Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется дискретная по своей сути технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные. В любительской киносъемке использовалась частота 16 кадров/сек., в профессиональной – 24.

Традиционный кадр на кинопленке "докомпьютерной" эпохи выглядел так, как показано на рисунке.

Основную его часть, разумеется, занимает видеоизображение, а справа сбоку отчетливо видны колебания на звуковой дорожке. Имеющаяся по обоим краям пленки периодическая система отверстий (перфорация) служит для механической протяжки ленты в киноаппарате с помощью специального механизма.

Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда. Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывает разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

Принцип формирования разностного кадра поясняется на следующем рисунке, где продемонстрировано небольшое горизонтальное смещение прямоугольного объекта.

Отчетливо видно, что при этом на всей площади кадра изменились всего 2 небольшие зоны: первая сзади объекта возвратилась к цвету фона, а на второй – перед ним, фон перекрасился в цвет объекта. Для разноцветных предметов произвольной формы эффект сохранится, хотя изобразить его будет заметно труднее.

Конечно, в фильме существует много ситуаций, связанных со сменой действия, когда первый кадр новой сцены настолько отличается от предыдущего, что его проще сделать ключевым, чем разностным. Может показаться, что в компьютерном фильме будет столько ключевых кадров, сколько новых ракурсов камеры. Тем не менее, их гораздо больше. Регулярное расположение подобных кадров в потоке позволяет пользователю оперативно начинать просмотр с любого места фильма: "если пользователь решил начать просмотр фильма с середины, вряд ли он захочет ждать, пока программа распаковки вычислит все разности с самого начала". Кроме того, указанная профилактическая мера позволяет эффективно восстановить изображение при любых сбоях или при "потере темпа" и пропуске отдельных кадров на медленных компьютерных системах.

Заметим, что в современных методах сохранения движущихся видеоизображений используются и другие типы кадров.

Существует множество различных форматов представления видеоданных. Рассмотрим некоторые из них:

В среде Windows , например, уже более 10 лет (начиная с версии 3.1) применяется формат Video for Windows , базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave – чередование аудио и видео ). Суть AVI файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид, изображенный на рисунке.

Файл как таковой представляет собой единый блок, причем в него, как и в любой другой, могут быть вложены новые блоки. Заметим, что идентификатор блока определяет тип информации, которая хранится в блоке.

Внутри описанного выше своеобразного контейнера информации (блока) могут храниться абсолютно произвольные данные, в том числе, например, блоки, сжатые разными методами. Таким образом, все AVI -файлы только внешне выглядят одинаково, а внутри могут различаться очень существенно.

Наиболее популярные программы проигрывания видеофайлов позволяют использовать замещаемые подсистемы сжатия и восстановления видеоданных – кодеки (от англ. compression/decompression – codec).

Такой подход позволяет легко адаптировать новые технологии, как только те становятся доступными. Замещаемые кодеки хороши как для пользователей, так и для разработчиков программного обеспечения. Тем не менее, большое разнообразие кодеков создает определенные трудности для производителей видеопродукции. Часто в качестве выхода из создавшегося положения необходимые кодеки помещают на компакт-диск с фильмами или даже поставляют видеоматериалы в нескольких вариантах, предоставляя тем самым возможность выбрать подходящий. Все больше распространяется автоматизация распознавания, когда плейер, обнаружив информацию об отсутствующем кодеке, загружает его из Интеренет.

Принципы представления данных и команд в компьютере — это представление данных и команд в кодовом формате, состоящем из набора единиц и нулей в разной очерёдности.

Введение

Смысл обработки информации в компьютере заключается во взаимодействии исходных данных, которые определяются как операнды, и потока команд, находящихся в программе, с целью выработки на выходе результирующего итогового потока. Процедура взаимодействия команд с операндами в компьютерном оборудовании составлена из операций их хранения, чтения для исполнения, собственно выполнения операции взаимодействия и затем сохранения результатов, являющихся или промежуточными, или итоговыми.

Запись, то есть сохранение, и чтение, то есть выборка информационных данных предполагают наличие некоторых заданных методов обращения к командам и операндам, и, как следствие, применение адресной информации, а именно, адресных кодов, признаков поиска и тому подобное. Сам компьютер, составляющие его узлы и подсистемы, и, конечно, режим их работы подлежат идентификации, и поэтому необходима информация о текущем состоянии входящих в состав компьютера узлов (в форме кодов) и режимах их работы. Внутренние компьютерные потоки операндов состоят из кодов состояний и адресных данных.

Принципы представления данных и команд в компьютере

В качестве базовых типов операндов, которые считаются информационными единицами, выступают следующие типы:

Числовой тип операндов.
Символьный тип операндов, а именно, символьные коды.
Логический тип операндов.

Существуют, также, дополнительные типы операндов, к которым следует отнести:

Тип операндов, которые определяются как битовые поля.
Тип операндов, которые определяются как символьные (текстовые) строки.
Тип операндов, которые определяются как коды адресов и дескрипторы-указатели.
Тип операндов, которые являются кодами команд и кодами состояний.

Производными типами операндов, относящимися к информационным единицам, являются следующие:

Операнды, которые представляют собой массивы данных (разных кодов).
Операнды, которые представляют собой файлы с набором графики, аудио- и видеоданными.

Все типы операндов в компьютере могут представляться в одном из форматов, то есть в стандартном или нестандартном формате.

К стандартным числовым форматам относятся следующие:

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Числа в формате с фиксированной запятой.
Числа в формате с плавающей запятой.
Информационные данные в логическом формате.

При этом, числа в формате с фиксированной запятой подразделяются на следующие типы:

Формат целых чисел с различными основаниями систем счисления, наиболее часто с основанием два, и не так часто числа, имеющие основание восемь и шестнадцать. Помимо этого, числа могут со знаком или без него, а также отображаться как двоично-десятичные в разных кодовых системах.
Числа, представленные как дроби.
Числа в смешанном формате.

К нестандартным числовым форматам относятся следующие:

Числа, представленные в системе счисления, отличной от бинарной, например, это может быть троичная система.
Числа, которые могут иметь переменные основания, или обладают иррациональным основанием.
Числа, представленные в непозиционных системах счисления.
Числа, представленные в логарифмическом формате.
Иные числовые форматы.

Основным в нынешних компьютерах является целочисленный формат со знаком или без такового, с размерностью кратной одному байту. А именно, это может быть слово из шестнадцати разрядов, а также 32-х разрядное или иначе двойное слово и 64-х разрядное слово, именуемое четверным.

Смешанный и дробный типы форматов на текущий момент фактически не применяются или используются крайне редко. Помимо этого, практически не применяется модифицированный формат представления чисел со знаками и отображение отрицательных чисел при помощи обратного кода.

Числовой беззнаковый формат предполагает, что любой операнд, являющийся числом, не должен обладать отрицательными значениями. При выполнении операций с подобного рода числами отдельное внимание следует уделять признакам переполнения разрядной сетки.

Применение целых чисел, как правило, упакованных, связано с процессом обработки мультимедийной информации. Команды исполняют процесс обработки набора таких чисел с использованием параллельного режима.

Применение целых двоично-десятичных чисел связанно обычно с бухгалтерскими и статистическими задачами. Для таких задач используется способ кодировки каждой десятичной цифры с помощью её двоичного эквивалента, включающего в свой состав четыре бита, то есть, при помощи двоично-десятичного кода. Обычно используется типовой способ кодирования 8,4,2,1, в котором цифры обозначают веса разрядов. Оставшийся набор комбинаций применяется для кодирования знаков и некоторых служебных символов.

К главным недостаткам использования чисел с фиксированной запятой следует отнести ограничение диапазона отображаемых чисел в разрядной сетке, и, следовательно, возникает определённая вероятность, что разрядная сетка может быть переполнена. Значит потребуется ввести операцию масштабирования.

Этой проблемы нет в «нормальном» формате представления чисел, то есть, число делится на два набора цифр, а именно, мантиссу и порядок. Таким образом, число А можно представить следующей формулой:

$M_A$ является модулем мантиссы.
$Pa$ является модулем порядка числа $A$.
$d$ является основанием характеристики.

Из данной формулы вытекает, что если изменяется модуль мантиссы, то меняется и модуль порядка, что и считается «плаванием» запятой. Это и определило имя формата.

В сегодняшних компьютерах, чтобы упростить операции связанные с порядком числа, их приводят к формату целого положительного числа, используя специальный смещённый порядок. То есть, к фактическому порядку числа прибавляется целое положительное число, именуемое смещением, которое следует выбрать равным половине представимого диапазона порядков.

Реферат Способы предоставления информации на компьютерах

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.
Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.

ЗАДАЧА № 1
СПОСОБЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА КОМПЬЮТЕРАХ
Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде.

Представление текстовых данных

Представление графической информации

Интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах. Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой или дискретной. Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно - это пример аналогового представления, а изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета - это дискретное представление. Создание и хранение графических объектов возможно в нескольких видах - в виде векторного, фрактального или растрового изображения. Отдельным предметом считается 3D (трехмерная) графика, в которой сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Она изучает методы и приемы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Для каждого вида используется свой способ кодирования графической информации.

Представление звуковой информации

Компьютер широко применяют в настоящее время в различных сферах. Не стала исключением и обработка звуковой информации, музыка. До 1983 года все записи музыки выходили на виниловых пластинках и компакт-кассетах. Развитие аппаратной базы современных компьютеров параллельно с развитием программного обеспечения позволяет сегодня записывать и воспроизводить на компьютерах музыку и человеческую речь. Существуют два способа звукозаписи:

· цифровая запись , когда реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду;

· MIDI-запись , которая, вообще говоря, является не реальным звуком, а записью определенных команд-указаний (какие клавиши надо нажимать, например, на синтезаторе). MIDI-запись является электронным эквивалентом записи игры на фортепиано.

Реальные звуковые волны имеют весьма сложную форму и для получения их высококачественного цифрового представления требуется высокая частота квантования. Звуковая плата преобразует звук в цифровую информацию путем измерения характеристики звука (уровень сигнала) несколько тысяч раз в секунду. То есть аналоговый (непрерывный) сигнал измеряется в тысячах точек, и получившиеся значения записываются в виде 0 и 1 в память компьютера. При воспроизведении звука специальное устройство на звуковой карте преобразует цифры в аналог звуковой волны. Хранение звука в виде цифровой записи занимает достаточно много места в памяти компьютера. Число разрядов, используемое для создания цифрового звука, определяет качество звучания.

MIDI-информация представляет собой команды, а не звуковую волну. Эти команды - инструкции синтезатору. МIDI-команды гораздо удобнее для хранения музыкальной информации, чем цифровая запись. Однако для записи MIDI-команд вам потребуется устройство, имитирующее клавишный синтезатор, которое воспринимает МIDI-команды и при их получении может генерировать соответствующие звуки.

Представление видео

В последнее время компьютер все чаще используется для работы с видеоинформацией. Простейшей, с позволения сказать, работой является просмотр кинофильмов и видеоклипов, а также (куда компьютерным пользователям без них!) многочисленные видеоигры. Более правомерно данным термином называть создание и редактирование такой информации с помощью компьютера.

Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется технология быстрой смены статических картинок. Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные. В любительской киносъемке использовалась частота 16 кадров/сек., в профессиональной - 24.

При использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком, а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

Существует множество различных форматов представления видеоданных, таких как *. mpg , *. avi , *. mkv , *.3 gp и др.

Наиболее популярные программы проигрывания видеофайлов позволяют использовать замещаемые подсистемы сжатия и восстановления видеоданных - кодеки (от англ. compression/decompression - codec). К ним относится самый распространенныйпакет кодеков - K-Lite Codec Pack.
ЗАДАЧА № 2
ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА
Без возможности работы с информацией наши компьютеры сразу же превращаются в необыкновенно дорогую кучу железа, не более. Файловая система есть основа основ, на которой базируется любая манипуляция с данными, производимая на ПК: от загрузки операционной системы до чтения текстовых файлов в "блокноте".

Совокупность каталогов и системных структур данных, отслеживающих размещение файлов на диске и свободное дисковое пространство, называется файловой системой (ФС) . Основной структурной единицей любой файловой системы является файл и каталог.

1. совокупность всех файлов на диске

2. наборы и структуры данных, которые используются для управления файлами.

3. комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами.

Основные функции файловой системы:

1. идентификация файлов – связывание имени файла и его местонахождения

2. распределение внешней памяти между файлами

3. обеспечение надежности и отказоустойчивости

4. обеспечение защиты от несанкционированного доступа

5. обеспечение совместного доступа

В Windows существует три возможных варианта файловой системы: NTFS, FAT32 и редко используемая устаревшая система FAT (также известная как FAT16).

В эпоху DOS и Windows 3.1 не было возможности выбирать файловую систему - все работали в FAT16 и были довольны. Конечно, не из-за того, что причин для недовольства не было, просто альтернативы на то время не существовало. С выходом в свет Windows 95 альтернатива появилась, но выбор между FAT16 и FAT32 был настолько очевиден, что без лишних вопросов более новая версия одержала верх. Операционные системы Windows NT/2000, несмотря на поддержку NTFS, революцию в умах обладателей домашних ПК так и не совершили, поскольку это были системы, больше ориентированные на серверы. А вот с появлением Windows XP на беззащитные головы пользователей таки свалилась проблема выбора между FAT32 и NTFS. Ведь каждому из нас хочется, как минимум, не отставать от прогресса и применять к своему железному другу последние достижения научно-технического прогресса. Однако кое-что все-таки заставляет нас размышлять на тему "Стоит или не стоит?", и это кое-что - увы, отнюдь не безграничные ресурсы нашего компьютера. Итак, какую же из двух ФС предпочесть?

FAT32

Теоретически размер логического диска FAT32 ограничен 8 Тб. На практике же встроенные в Windows 2000/XP средства администрирования дисков не позволят создать раздел размером более 32 Гб. Но даже этого для сегодняшних ПК хватает с лихвой.

Имена файлов в FAT32 могут содержать до 255 символов. Максимально возможный размер одного файла составляет 4 Гб.

К тому же FAT32 довольно сильно подвержен фрагментации (особенно при заполнении диска более чем на 80%) - это существенно замедляет работу. В особо запущенных случаях фрагментация может привести даже к "падению" всей ФС.

NTFS

Каталог в NTFS представляет собой специфический файл, хранящий ссылки на другие файлы и каталоги. Его внутренняя структура подобна бинарному дереву, что позволяет в десятки раз сократить время поиска нужного файла (так называемый метод деления пополам). Чем больше файлов в каталоге, тем больше преимущество перед FAT32 при поиске.

Имя файла может содержать любые символы, включая полный набор национальных алфавитов, так как данные представлены в Unicode (65535 разных символов).
ЗАДАЧА № 3
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Количество программ, установленных на современном компьютере, исчисляется сотнями и даже тысячами. Именно они обеспечивают комфортную работу пользователя.

Программное обеспечение (ПО) подразделяется на системное и прикладное. Последнее, в конечном счете, представляет наибольший интерес для пользователя, так как именно оно предназначено для решения конкретных задач, будь то поиск информации в Интернете, решение дифференциального уравнения, подготовка документа или просмотр фильма. Какое прикладное обеспечение понадобится конкретному пользователю, зависит от сферы его интересов и рода деятельности.

Пакеты прикладных программ (ППП) - служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка программных продуктов на компьютер выполняется квалифицированными пользователями, а непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конечные пользователи - потребители информации. Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Помимо создания новых программных продуктов разработчики прикладных программ большие усилия тратят на совершенствование и модернизацию популярных систем, создание их новых версий.

Наиболее распространенным и чаще всего используемым видом прикладного ПО является Microsoft Office 2010 (более ранняя используемая версия Microsoft Office 2007). MS Office System сегодня включает в себя привычные компоненты - такие как MS Office Word (текстовый редактор), MS Office Excel (работа с электронными таблицами), MS Office PowerPoint (помощь в проведении презентаций), почтовый клиент MS Office Outlook, а также MS Office Access (работа с базами данных).
ЗАДАЧА № 4
УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ
Устройства ввода — приборы для занесения (ввода) данных в компьютер во время его работы.

Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура. До недавнего времени использовалась стандартная клавиатура, 101/102 клавиши, но с развитием персональных компьютеров производители старались развивать и основное устройство ввода информации. Это и привело к созданию мультимедийных клавиатур, которые в наши дни все больше и больше набирают популярность. Клавиатуры различаются по двум признакам: способ подключения и дизайн. Подключение клавиатуры к компьютеру может осуществляться через порт PS /2, USB и через ИК порт для беспроводных моделей.

Вторым, но не менее важным инструментом управления компьютером и ввода информации, несомненно, является кнопочный манипулятор «мышь». Мышь — это устройство, предназначенное для обеспечения удобства работы с современным программным обеспечением. Суть управления программами зачастую сводится на совмещении курсора «мыши» на экране с соответствующими командными кнопками на экране и нажатию одной из двух кнопок (чаще достаточно даже одной) «мыши». Понятно, что движения корпуса «мыши» соответствуют движениям курсора «мыши» на экране, что создает иллюзию «продолжения руки на экране». Существуют «мыши» двух видов: шариковые и оптические. В шариковых манипуляторах используется механический способ передачи направления. В оптических «мышах» вместо шарика используется светодиод.

Мышь и трекбол до сих пор являются самым распространенными устройствами управления. Трэкбол в основном применяется в портативных компьютерах (ноутбуках), где применение традиционной «мыши» затруднено. Трэкбол — это как бы перевернутая «мышь», корпус которой вмонтирован в корпус самого компьютера или у которой шарик вынесен наверх, а несколько увеличенный шарик вращается на месте. Трэкбол имеет такие же кнопки, что и «мышь».

Для выполнения многих операций, связанных с рисованием, естественнее и удобнее использовать инструмент, который в результате многотысячелетней истории развития человечества приобрел форму пера, карандаша, ручки и т.п. Графические планшеты, или дигитайзеры, реализующие идею ручки на базе электронных технологий, пока еще нечасто проникают в пользовательский быт, прежде всего вследствие традиционно более высокой — по сравнению с мышами — цены.

Всё чаще рядом с компьютером оказывается устройство для ввода с листа бумаги документов (текстов, чертежей, рисунков) — сканер. Бывают планшетные, листопротяжные и ручные сканеры. Луч света с огромной скоростью строка за строкой (несколько сот строк) пробегает по листу, светочувствительными датчиками воспринимаются яркость и цветность отраженного цвета и трансформируется в двоичный код. Сканеры используются и для бесклавиатурного ввода текста. Всякую информацию сканер воспринимает как графическую. Если это был текст, который в другом случае пришлось бы набирать вновь, то после работы сканера специальная программа распознавания текста, позволяющая выделить в считанном изображении отдельные символы и сопоставить им соответствующие коды символов, преобразовывает его в пригодный для обработки текст.

Web-камеры широко используются в Интернет-приложениях, например, при трансляции виртуальных видеоконференций.

Цифровые камеры и ТВ-тюнеры. Последние годы все большее распространение получают цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты). Цифровые камеры позволяют получать видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом (компьютерном) формате. Цифровые видеокамеры могут быть подключены к компьютеру, что позволяет сохранять видеозаписи в компьютерном формате. Если установить в компьютер специальную плату (ТВ-тюнер) и подключить к ее входу телевизионную антенну, то появляется возможность просматривать телевизионные передачи непосредственно на компьютере.

Звуковая карта. Звуковая карта производит преобразование звука из аналоговой формы в цифровую. Для ввода звуковой информации используется микрофон, который подключается к входу звуковой карты. Звуковая карта имеет также возможность синтезировать звук (в ее памяти хранятся звуки различных музыкальных инструментов, которые она может воспроизводить).
ЗАДАЧА № 5
ПРОГРАММЫ-АРХИВАТОРЫ
Одним из наиболее широко распространенных видов сервисных программ являются программы-архиваторы , предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации. Сжатие информации - это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения.

Программы архивации - это программы, позволяющие уменьшить размер файла для сохранения его на съемном носителе, передачи по сети, защите информации, а также для экономии места на диске. Суть их деятельности в следующем: программы архивации находят повторяющиеся фрагменты в файлах и записывают вместо них другую информацию, по которой затем можно будет восстановить информацию целиком. В основе архивации лежит принцип замены повторяющихся байтов указанием на количество и значение байта.

Любая программа-архиватор создает из Ваших файлов (одного или нескольких) другой файл, меньший по размеру. Такое действие называется архивацией или созданием архива, а файл, созданный на Вашем диске – архивированным или просто архивом.

Файлы можно скопировать в архив, т.е. создать архив и не удалять исходные файлы с диска, а можно переместить в архив, т.е. создать архив и удалить исходные файлы с диска. Файлы, находящиеся в архиве, можно извлечь из архива (говорят также разархивировать или распаковать), т.е. восстановить их на диске в том виде, который они имели до архивации.

Программ архивации довольно много. Отличаются они применяемыми математическими методами, скоростью архивации и разархивирования, а также эффективностью. Наиболее известные программы архивации - это ZIP, RAR.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Основы информатики Бройдо В.Л.. СПб.: СПб.ГИЭА, 2003.

2. Информатика: базовый курс, 2 издание. Издательство «Питер», 2005.

3. Статья с информационного портала IT Winline

4. Информатика: Энциклопедический словарь/Сост. Д.А. Поспелов. - М.: Педагогика-Пресс, 2005.

5. Информатика и информационные технологии, 10-11. Угринович Н.Д., М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.

Читайте также: