В чем измеряется объем видеопамяти в информатике
Обновлено: 08.07.2024
Алфавит — это набор символов, которые используются в некотором языке с целью представления информации.
В качестве символов могут быть использованы буквы, цифры, скобки, специальные знаки.
Мощность алфавита — это количество символов в алфавите, которое вычисляется по формуле:
Например, мощность алфавита, состоящего из \(26\) латинских букв и дополнительных символов (скобки, пробел, знаки препинания (\(11\) шт.), \(10\) цифр), — \(47\).
1. определим, какое количество бит необходимо для кодировки одного символа. Так как мощность используемого алфавита \(N\)\(=\) 256 , то \(i\) \(=\) 8 (использовали формулу N = 2 i ).
Поскольку \(1\) байт \(=\) \(8\) бит, \(1\) Кбайт \(=\) \(1024\) байт, получим:
65536 бит \(=\) 65536 8 байт \(=\) 8192 байт \(=\) 8192 1024 Кбайт \(=\) 8 Кбайт.
Любая компьютерная техника работает в двоичном коде, понимая только значения \(0\) — «сигнал есть» и \(1\) — «сигнала нет». Эти значения хранятся в бите — наименьшей единице измерения информации. Однако удобнее использовать более крупные единицы измерения информации, которые приведены в таблице.
| \(1\) байт | \(8\) бит \(=\) 2 3 бит |
| \(1\) Кбайт (килобайт) | 2 10 байт |
| \(1\) Мбайт (мегабайт) | 2 10 Кбайт |
| \(1\) Гбайт (гигабайт) | 2 10 Мбайт |
| \(1\) Тбайт (терабайт) | 2 10 Гбайт |
1) определить, сколько Мбайт информации содержится в \(512\) битах. Ответ дай в виде степени числа \(2\).
2) Какое количество бит содержится в 1 256 Гбайт памяти? Ответ дай в виде степени числа \(2\).
Единицей измерения количества информации является бит – это наименьшаяединица.
1 Кб (килобайт) = 1024 байта= 2 10 байтов
1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб = 2 10 Кб
1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб = 2 10 Мб
1 Тб (терабайт) =1024 Гб = 2 10 Гб
Формулы, которые используются при решении типовых задач:
Информационный вес символа алфавита и мощность алфавита связаны между собой соотношением: N = 2 i .
i – информационный вес одного символа.
Основная литература:
- Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.
Дополнительная литература:
- Босова Л. Л. Информатика: 7–9 классы. Методическое пособие. // Босова Л. Л., Босова А. Ю., Анатольев А. В., Аквилянов Н.А. – М.: БИНОМ, 2019. – 512 с.
- Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 1. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
- Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 2. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
- Гейн А. Г. Информатика: 7 класс. // Гейн А. Г., Юнерман Н. А., Гейн А.А. – М.: Просвещение, 2012. – 198 с.
Теоретический материал для самостоятельного изучения.
Что же такое символ в компьютере? Символом в компьютере является любая буква, цифра, знак препинания, специальный символ и прочее, что можно ввести с помощью клавиатуры. Но компьютер не понимает человеческий язык, он каждый символ кодирует. Вся информация в компьютере представляется в виде нулей и единичек. И вот эти нули и единички называются битом.
Информационный вес символа двоичного алфавита принят за минимальную единицу измерения информации и называется один бит.
Алфавит любого понятного нам языка можно заменить двоичным алфавитом. При этом мощность исходного алфавита связана с разрядностью двоичного кода соотношением: N = 2 i .
Эту формулу можно применять для вычисления информационного веса одного символа любого произвольного алфавита.
Рассмотрим пример:
Алфавит древнего племени содержит 16 символов. Определите информационный вес одного символа этого алфавита.
Составим краткую запись условия задачи и решим её:
16 = 2 i , 2 4 = 2 i , т. е. i = 4
Ответ: i = 4 бита.
Информационный вес одного символа этого алфавита составляет 4 бита.
Математически это произведение записывается так: I = К · i.
32 = 2 i , 2 5 = 2 i , т.о. i = 5,
I = 180 · 5 = 900 бит.
Ответ: I = 900 бит.
I = 23 · 8 = 184 бита.
Как и в математике, в информатике тоже есть кратные единицы измерения информации. Так, величина равная восьми битам, называется байтом.
Бит и байт – это мелкие единицы измерения. На практике для измерения информационных объёмов используют более крупные единицы: килобайт, мегабайт, гигабайт и другие.
1 Кб (килобайт) = 1024 байта= 2 10 байтов
1 Мб (мегабайт) = 1024 Кб = 2 10 Кб
1 Гб (гигабайт) = 1024 Мб = 2 10 Мб
1 Тб (терабайт) =1024 Гб = 2 10 Гб
Материал для углубленного изучения темы.
Как текстовая информация выглядит в памяти компьютера.
Набирая текст на клавиатуре, мы видим привычные для нас знаки (цифры, буквы и т.д.). В оперативную память компьютера они попадают только в виде двоичного кода. Двоичный код каждого символа, выглядит восьмизначным числом, например 00111111. Теперь возникает вопрос, какой именно восьмизначный двоичный код поставить в соответствие каждому символу?
Все символы компьютерного алфавита пронумерованы от 0 до 255. Каждому номеру соответствует восьмиразрядный двоичный код от 00000000 до 11111111. Этот код ‑ просто порядковый номер символа в двоичной системе счисления.
Таблица, в которой всем символам компьютерного алфавита поставлены в соответствие порядковые номера, называется таблицей кодировки.Таблица для кодировки – это «шпаргалка», в которой указаны символы алфавита в соответствии порядковому номеру. Для разных типов компьютеров используются различные таблицы кодировки.
Таблица ASCII (или Аски), стала международным стандартом для персональных компьютеров. Она имеет две части.
В этой таблице латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений. Это правило соблюдается и в других таблицах кодировки и называется принципом последовательного кодирования алфавитов. Благодаря этому понятие «алфавитный порядок» сохраняется и в машинном представлении символьной информации. Для русского алфавита принцип последовательного кодирования соблюдается не всегда.
Запишем, например, внутреннее представление слова «file». В памяти компьютера оно займет 4 байта со следующим содержанием:
01100110 01101001 01101100 01100101.
А теперь попробуем решить обратную задачу. Какое слово записано следующим двоичным кодом:
01100100 01101001 01110011 01101011?
В таблице 2 приведен один из вариантов второй половины кодовой таблицы АSСII, который называется альтернативной кодировкой. Видно, что в ней для букв русского алфавита соблюдается принцип последовательного кодирования.
Вывод: все тексты вводятся в память компьютера с помощью клавиатуры. На клавишах написаны привычные для нас буквы, цифры, знаки препинания и другие символы. В оперативную память они попадают в форме двоичного кода.
Из памяти же компьютера текст может быть выведен на экран или на печать в символьной форме.
Разбор решения заданий тренировочного модуля
Информационный вес символа алфавита и мощность алфавита связаны между собой соотношением: N = 2 i .
Думаю, для большинства пользователей это уже не секрет, но все-таки мы рассмотрим, и вникнемся за что отвечают те или иные блоки и сами гигабайты.
Начнем с основных характеристик всех видеоадаптеров.
- Ширина шины памяти , измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.
- объём видеопамяти , измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.
- частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
- текстурнаяипиксельнаяскорость заполнения , измеряется в млн. пикселей в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
И перейдем к самым важным, особенно для игровых видеокарт
- Количество вычислительных (шейдерных) блоков или процессоров
- Блоки текстурирования (TMU)
- Блоки операций растеризации (ROP)
- И пожалуй тип памяти (GDDR-X или HBM-X)
Теперь немного разжуем, что это и какие задачи выполняет.
- Количество вычислительных (шейдерных) блоков или процессоров
Пожалуй, сейчас эти блоки — главные части видеочипа. Они выполняют специальные программы, известные как шейдеры. Причём, если раньше пиксельные шейдеры выполняли блоки пиксельных шейдеров, а вершинные — вершинные блоки, то с некоторого времени графические архитектуры были унифицированы, и эти универсальные вычислительные блоки стали заниматься различными расчётами: вершинными, пиксельными, геометрическими и даже универсальными вычислениями.
Впервые унифицированная архитектура была применена в видеочипе игровой консоли Microsoft Xbox 360 , этот графический процессор был разработан компанией ATI (впоследствии купленной AMD ). А в видеочипах для персональных компьютеров унифицированные шейдерные блоки появились ещё в плате NVIDIA GeForce 8800 . И с тех пор все новые видеочипы основаны на унифицированной архитектуре, которая имеет универсальный код для разных шейдерных программ (вершинных, пиксельных, геометрических и пр.), и соответствующие унифицированные процессоры могут выполнить любые программы.
По числу вычислительных блоков и их частоте можно сравнивать математическую производительность разных видеокарт. Большая часть игр сейчас ограничена производительностью исполнения пиксельных шейдеров, поэтому количество этих блоков весьма важно. К примеру, если одна модель видеокарты основана на GPU с 384 вычислительными процессорами в его составе, а другая из той же линейки имеет GPU с 192 вычислительными блоками, то при равной частоте вторая будет вдвое медленнее обрабатывать любой тип шейдеров, и в целом будет настолько же производительнее.
Эти блоки GPU работают совместно с вычислительными процессорами, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных и прочих данных, необходимых для построения сцены и универсальных вычислений. Число текстурных блоков в видеочипе определяет текстурную производительность — то есть скорость выборки текселей из текстур.
Хотя в последнее время больший упор делается на математические расчеты, а часть текстур заменяется процедурными, нагрузка на блоки TMU и сейчас довольно велика, так как кроме основных текстур, выборки необходимо делать и из карт нормалей и смещений, а также внеэкранных буферов рендеринга render target.
С учётом упора многих игр в том числе и в производительность блоков текстурирования, можно сказать, что количество блоков TMU и соответствующая высокая текстурная производительность также являются одними из важнейших параметров для видеочипов. Особенное влияние этот параметр оказывает на скорость рендеринга картинки при использовании анизотропной фильтрации, требующие дополнительных текстурных выборок, а также при сложных алгоритмах мягких теней и новомодных алгоритмах вроде Screen Space Ambient Occlusion.
Блоки растеризации осуществляют операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как мы уже отмечали выше, производительность блоков ROP влияет на филлрейт и это — одна из основных характеристик видеокарт всех времён. И хотя в последнее время её значение также несколько снизилось, всё ещё попадаются случаи, когда производительность приложений зависит от скорости и количества блоков ROP. Чаще всего это объясняется активным использованием фильтров постобработки и включенным антиалиасингом при высоких игровых настройках.
В бюджетных видеокартах в основном стоит GDDR3 , но и бывает GDDR5 , соответственно лучше GDDR5 , но в наше время, лучший тип памяти это - GDDR6 или HBM2 (пока слишком дорогая).
Это пусть и не самый главный, но далеко не маловажный аспект в видеопамяти, благодаря охлаждению, будут более приемлемые температуры и более низкий уровень шума. Что сделает видеокарту, более приятной и не сбрасывающей вольтаж/частоты, соответственно подарит ей более стабильную и долгую работу.
Ну и не забываем про тип подключения основной - PCI-Express х16 3.0 пока что, но уже у AMD есть PCI-Express х16 4.0 и к примеру для RX 5500 XT этот параметр важен, видеокарта становится производительнее до 40% , но это особенность видеокарты, ведь дорожек у нее не ( х16 ), а всего ( х8 ).
Вывод таков, всегда выбирайте те или иные видеокарты с умом, и желательно предварительно просматривать тесты в играх, которые необходимы, или можете захватить сразу все, чтобы было видно результат "на лицо".
В настоящее время широкое распространение получил новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ два байта (16 бит). С его помощью можно закодировать 2 16 = 65536 различных символов.
Информация в кодировке Unicode передается со скоростью 128 знаков в секунду в течение 32 минут. Какую часть дискеты ёмкостью 1,44Мб займёт переданная информация?
Дано: v = 128 символов/сек; t = 32 минуты=1920сек; i = 16 бит/символ
nсимв = v*t = 245760 символов V=nсимв*i = 245760*16 = 3932160 бит = 491520 байт = 480 Кб = 0,469Мб, что составляет 0,469Мб*100%/1,44Мб = 33% объёма дискеты
Расчёт иформационного объема растрового изображения
Расчёт информационного объёма растрового графического изображения (количества информации, содержащейся в графическом изображении) основан на подсчёте количества пикселей в этом изображении и на определении глубины цвета (информационного веса одного пикселя).
Итак, для расчёта информационного объёма растрового графического изображения используется формула (3):
где Vpic – это информационный объём растрового графического изображения, измеряющийся в байтах, килобайтах, мегабайтах; K – количество пикселей (точек) в изображении, определяющееся разрешающей способностью носителя информации (экрана монитора, сканера, принтера); i – глубина цвета, которая измеряется в битах на один пиксель; kсжатия – коэффициент сжатия данных, без сжатия он равен 1.
Глубина цвета задаётся количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Глубина цвета связана с количеством отображаемых цветов формулой N=2 i , где N – это количество цветов в палитре, i – глубина цвета в битах на один пиксель.
1) В результате преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 256 до 16. Как при этом изменится объем видеопамяти, занимаемой изображением?
Дано: N1 = 256 цветов; N2 = 16 цветов;
N1 = 256 = 2 8 ; i1 = 8 бит/пиксель
N2 = 16 = 2 4 ; i2 = 4 бит/пиксель
Ответ: объём графического изображения уменьшится в два раза.
2) Сканируется цветное изображение стандартного размера А4 (21*29,7 см). Разрешающая способность сканера 1200dpi и глубина цвета 24 бита. Какой информационный объём будет иметь полученный графический файл?
Дано: i = 24 бита на пиксель; S = 21см*29,7 см D = 1200 dpi (точек на один дюйм)
Используем формулы V = K*i;
S = (21/2,54)*(29,7/2,54) = 8,3дюймов*11,7дюймов
K = 1200*8,3*1200*11,7 = 139210118 пикселей
V = 139210118*24 = 3341042842бита = 417630355байт = 407842Кб = 398Мб
Ответ: объём сканированного графического изображения равен 398 Мегабайт
Урок " Вычисление объема графического файла"
Качество кодирования изображения зависит от :
Вычисление объема графического файла
Информации о состоянии каждого пикселя хранится в закодированном виде в памяти ПК. Из основной формулы информатики можно подсчитать объем памяти, необходимый для хранения одного пикселя:
Для получения черно-белого изображения пиксель может находится в одном из состояний: светится – белый (1) , не светится – черный (0) .
Следовательно, для его хранения требуется 1 бит.
Глубина цвета I
Количество отображаемых цветов N
2 24 = 16 777 216
Вычисление объема растрового изображения
Задача 1. Вычислить объем растрового черно-белого изображения размером 128 х 128.
Решение: 1) N = 2 = 2 i , i = 1
2) V = K * i = ( 1 28 x 1 28 x 1 бит) / (8 * 1024) = 2 Кбайт.
Задача 2. Вычислить объем растрового изображения размером 128 х 128 и палитрой 256 цветов.
Решение: 1) N = 256 = 2 i , i = 8
2) V = K * i = ( 1 28 x 1 28 x 8 бит) / (8 х 1024) = 16 Кбайт.
Задача 3. Рассчитайте объём видеопамяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением 640 х 480 и палитрой из 65 536 цветов.
Решение: 1) N = 65536 = 2 i , i = 16
2) V = K * i = ( 640 x 4 8 0 x 16 бит) / (8 х 1024) = 6 00 Кбайт.
Ответ: 6 00 Кбайт
Вычисление объема векторного изображения
Задача 3. Вычислить объем векторного изображения.
Решение: Векторное изображение формируется из примитивов и хранится в памяти в виде формулы:
RECTANGLE 1, 1, 100, 100, Red, Green
Подсчитаем количество символов в этой формуле: 36 символов (букв, цифр, знаков препинания и пробелов)
Презентация к уроку
Загрузить презентацию (586,8 кБ)
Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.
- Обобщение и систематизация знаний по теме: “Измерение объёма информации”.
- Формирование практических навыков нахождения количества информации, используя различные подходы к измерению информации.
Обобщение и систематизация знаний, развитие приёмов умственной деятельности, памяти, внимания, умения сопоставлять, анализировать, делать выводы. Повышение информационной культуры учащихся, интереса к предмету “Информатика”, развитие познавательного интереса учащихся, ответственности, самостоятельности, самооценки, умения работать в коллективе.
Тип урока: Обобщение и систематизации знаний.
ТСО и наглядность: проектор, распечатки с заданиями, презентация по ходу урока.
Единицы измерения информации.
В 1 бит можно записать один двоичный символ.
1 байт = 8 бит.
В кодировке ASCII в один байт можно записать один 256 символьный код.
В кодировке UNICODE один 256 символьный код занимает в памяти два байта.
1 килобайт = 1024 байт
1 мегабайт = 1024 килобайт
1 гигабайт = 1024 мегабайт
1 терабайт = 1024 гигабайт
Формула Хартли 2 i = N где i– количество информации в битах, N – неопределенность
Таблица степеней двойки, которая показывает сколько информации можно закодировать с помощью i – бит
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Актуализация знаний.
Провожу проверку знаний, полученных на предыдущем уроке.
III. Применения и закрепления полученных знаний.
Обсуждаются темы из различных областей знаний, возможные для использования на уроке. Конкретизируется и выдается задание по теме урока с учетом воспитательных и развивающих целей урока.
(Решение задач. На доске проецируется слайд с заданием.)
1) На железнодорожном вокзале 8 путей отправления поездов. Вам сообщили, что ваш поезд прибывает на четвёртый путь. Сколько информации вы получили?
3) Загадано число из промежутка от 1 до 64. Какое количество информации необходимо для угадывания числа из этого промежутка?
4) Какой объём памяти на диске требуется для записи 5 страниц текста набранного на компьютере, если каждая страница содержит 30 строк по 70 символов в строке?
Самостоятельная работа. Ученики выполняют тестовые задания
Карточки с тестом на 2 варианта. С последующей взаимопроверкой и обсуждением.
1 вариант
Шахматная доска состоит 8 столбцов и 8 строк. Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования координат одного шахматного поля?
1) 4; 2) 5; 3) 6; 4) 7.
Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 16 символов, а второй текст – в алфавите из 256 символов. Во сколько раз количество информации во втором тексте больше, чем в первом?
1) 12; 2) 2; 3) 24; 4) 4.
Какое минимальное количество бит потребуется для кодирования положительных чисел, меньших 60?
1) 1; 2) 6; 3) 36; 4) 60.
Двое играют в “крестики-нолики” на поле 4 на 4 клетки. Какое количество информации получил второй игрок, узнав ход первого игрока?
1) 1 бит; 2) 2 бита; 3) 4 бита; 4) 16 бит.
2 вариант
Мощность алфавита равна 256. Сколько Кбайт памяти потребуется для сохранения 160 страниц текста, содержащего в среднем 192 символа на каждой странице?
1) 10; 2) 20; 3) 30; 4) 40.
Мощность алфавита равна 64. Сколько Кбайт памяти потребуется, чтобы сохранить 128 страниц текста, содержащего в среднем 256 символов на каждой странице?
1) 8; 2) 12; 3) 24; 4) 36.
1) 4; 2) 8; 3) 16; 4) 32.
Читайте также: