Какое кодирование данных используется в современных компьютерах?

16 ответов на вопрос “Какое кодирование данных используется в современных компьютерах?”

  1. DoKGames Ответить

    Современный
    компьютер может обрабатывать числовую,
    текстовую, графическую, звуковую и видео
    информацию. Все эти виды информации в
    компьютере представлены в двоичном
    коде, т. е. используется алфавит мощностью
    два символа (0 и 1). Связано это с тем, что
    удобно представлять информацию в виде
    последовательности электрических
    импульсов: импульс отсутствует (0),
    импульс есть (1). Такое кодирование
    принято называть двоичным, а сами
    логические последовательности нулей
    и единиц – машинным языком.

    Каждая цифра
    машинного двоичного кода несет количество
    информации равное одному биту.
    Данный вывод можно
    сделать, рассматривая цифры машинного
    алфавита, как равновероятные события.
    При записи двоичной цифры можно
    реализовать выбор только одного из двух
    возможных состояний, а, значит, она несет
    количество информации равное 1 бит.
    Следовательно, две цифры несут информацию
    2 бита, четыре разряда –4 бита и т. д. Чтобы
    определить количество информации в
    битах, достаточно определить количество
    цифр в двоичном машинном коде.

    Кодирование текстовой информации

    В настоящее время
    большая часть пользователей при помощи
    компьютера обрабатывает текстовую
    информацию, которая состоит из символов:
    букв, цифр, знаков препинания и др.
    На основании одной
    ячейки информационной ёмкостью 1 бит
    можно закодировать только 2 различных
    состояния. Для того чтобы каждый символ,
    который можно ввести с клавиатуры в
    латинском регистре, получил свой
    уникальный двоичный код, требуется 7
    бит. На основании последовательности
    из 7 бит, в соответствии с формулой
    Хартли, может быть получено N=27=128
    различных комбинаций из нулей и единиц,
    т.е. двоичных кодов. Поставив в соответствие
    каждому символу его двоичный код, мы
    получим кодировочную таблицу. Человек
    оперирует символами, компьютер – их
    двоичными кодами.
    Для латинской
    раскладки клавиатуры такая кодировочная
    таблица одна на весь мир, поэтому текст,
    набранный с использованием латинской
    раскладки, будет адекватно отображен
    на любом компьютере. Эта таблица носит
    название ASCII (American Standard Code of Information
    Interchange) по-английски произносится
    [э?ски], по-русски произносится [а?ски].
    Ниже приводится вся таблица ASCII, коды в
    которой указаны в десятичном виде. По
    ней можно определить, что когда вы
    вводите с клавиатуры, скажем, символ
    “*”, компьютер его воспринимает как
    код 42(10), в свою очередь 42(10)=101010(2) – это
    и есть двоичный код символа “*”. Коды
    с 0 по 31 в этой таблице не задействованы.
    Таблица символов
    ASCII
    код
    символ
    код
    символ
    код
    символ
    код
    символ
    код
    символ
    код
    символ
    32
    Пробел
    48
    .
    64
    @
    80
    P
    96
    ‘
    112
    p
    33
    !
    49
    65
    A
    81
    Q
    97
    a
    113
    q
    34
    ”
    50
    1
    66
    B
    82
    R
    98
    b
    114
    r
    35
    #
    51
    2
    67
    C
    83
    S
    99
    c
    115
    s
    36
    $
    52
    3
    68
    D
    84
    T
    100
    d
    116
    t
    37
    %
    53
    4
    69
    E
    85
    U
    101
    e
    117
    u
    38
    &
    54
    5
    70
    F
    86
    V
    102
    f
    118
    v
    39
    ‘
    55
    6
    71
    G
    87
    W
    103
    g
    119
    w
    40
    (
    56
    7
    72
    H
    88
    X
    104
    h
    120
    x
    41
    )
    57
    8
    73
    I
    89
    Y
    105
    i
    121
    y
    42
    *
    58
    9
    74
    J
    90
    Z
    106
    j
    122
    z
    43
    +
    59
    :
    75
    K
    91
    [
    107
    k
    123
    {
    44
    ,
    60
    ;
    76
    L
    92
    \
    108
    l
    124
    |
    45
    –
    61
    < 77 M 93 ] 109 m 125 } 46 . 62 >
    78
    N
    94
    ^
    110
    n
    126
    ~
    47
    /
    63
    ?
    79
    O
    95
    _
    111
    o
    127
    DEL
    Для того чтобы
    закодировать один символ используют
    количество информации равное 1 байту,
    т. е. I = 1 байт = 8 бит. При помощи формулы,
    которая связывает между собой количество
    возможных событий К и количество
    информации I, можно вычислить сколько
    различных символов можно закодировать
    (считая, что символы – это возможные
    события):
    К = 2I
    = 28
    = 256,
    т. е. для представления
    текстовой информации можно использовать
    алфавит мощностью 256 символов.
    Суть кодирования
    заключается в том, что каждому символу
    ставят в соответствие двоичный код от
    00000000 до 11111111 или соответствующий ему
    десятичный код от 0 до 255.
    Необходимо помнить,
    что в настоящее время для
    кодировки русских букв используют пять
    различных кодовых таблиц
    (КОИ – 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты,
    закодированные при помощи одной таблицы
    не будут правильно отображаться в другой
    кодировке. Наглядно это можно представить
    в виде фрагмента объединенной таблицы
    кодировки символов.
    Одному и тому же
    двоичному коду ставится в соответствие
    различные символы.
    Двоичный
    код
    Десятичный
    код
    КОИ8
    СР1251
    СР866
    Мас
    ISO
    11000010
    194
    б
    В
    –
    –
    Т
    Впрочем, в большинстве
    случаев о перекодировке текстовых
    документов заботится не пользователь,
    а специальные программы – конверторы,
    которые встроены в приложения.
    Начиная с 1997 г.
    последние версии Microsoft Office поддерживают
    новую кодировку. Она называется Unicode
    (Юникод). Unicode – это кодировочная таблица,
    в которой для кодирования каждого
    символа используется 2 байта, т.е. 16 бит.
    На основании такой таблицы может быть
    закодировано N=216=65
    536 символов.
    Юникод включает
    практически все современные письменности,
    в том числе: арабскую, армянскую,
    бенгальскую, бирманскую, греческую,
    грузинскую, деванагари, иврит, кириллицу,
    коптскую, кхмерскую, латинскую, тамильскую,
    хангыль, хань (Китай, Япония, Корея),
    чероки, эфиопскую, японскую (катакана,
    хирагана, кандзи) и другие.
    С академической
    целью добавлены многие исторические
    письменности, в том числе: древнегреческая,
    египетские иероглифы, клинопись,
    письменность майя, этрусский алфавит.
    В Юникоде представлен
    широкий набор математических и музыкальных
    символов, а также пиктограмм.
    Для символов
    кириллицы в Юникоде выделено два
    диапазона кодов:
    Cyrillic (#0400 — #04FF)
    Cyrillic
    Supplement
    (#0500 — #052F).
    Но внедрение
    таблицы Unicode в чистом виде сдерживается
    по той причине, что если код одного
    символа будет занимать не один байт, а
    два байта, что для хранения текста
    понадобится вдвое больше дискового
    пространства, а для его передачи по
    каналам связи – вдвое больше времени.
    Поэтому сейчас на
    практике больше распространено
    представление Юникода UTF-8 (Unicode
    Transformation Format). UTF-8 обеспечивает наилучшую
    совместимость с системами, использующими
    8-битные символы. Текст, состоящий только
    из символов с номером меньше 128, при
    записи в UTF-8 превращается в обычный
    текст ASCII. Остальные символы Юникода
    изображаются последовательностями
    длиной от 2 до 4 байтов. В целом, так как
    самые распространенные в мире символы
    – символы латинского алфавита – в UTF-8
    по-прежнему занимают 1 байт, такое
    кодирование экономичнее, чем чистый
    Юникод.
    Чтобы определить
    числовой код символа можно или
    воспользоваться кодовой таблицей. Для
    этого в меню нужно выбрать пункт “Вставка”
    – “Символ”, после чего на экране
    появляется диалоговая панель Символ.
    В диалоговом окне появляется таблица
    символов для выбранного шрифта. Символы
    в этой таблице располагаются построчно,
    последовательно слева направо, начиная
    с символа Пробел.

  2. Zulkicage Ответить

    Департамент образования города Москвы
    Государственное образовательное учреждение
    Среднего профессионального образования
    Колледж архитектуры и строительства № 7 ТСП-2
    Доклад
    По предмету: «Информатика и ИКТ»
    на тему: «Системы счисления».
    Выполнил : ученик группы 11ЭВМ
    Ф.И.О.: Вус Иван Валерьевич
    проверил:
    Преподаватель Овсянникова А.С.
    Москва – 2011
    Представление данных в памяти персонального компьютера (числа, символы, графика, звук).
    Форма и язык представления информации
    Воспринимая информацию с помощью органов чувств, человек стремится зафиксировать ее так, чтобы она стала понятной и другим, представляя ее в той или иной форме.
    Музыкальную тему композитор может наиграть на пианино, а затем записать с помощью нот. Образы, навеянные все той же мелодией, поэт может воплотить в виде стихотворения, хореограф выразить танцем, а художник — в картине.
    Человек выражает свои мысли в виде предложений, составленных из слов. Слова, в свою очередь, состоят из букв. Это — алфавитное представление информации.
    Форма представления одной и той же информации может быть различной. Это зависит от цели, которую вы перед собой поставили. С подобными операциями вы сталкиваетесь на уроках математики и физики, когда представляете решение в разной форме. Например, решение задачи: «Найти значение математического выражения …” можно представить в табличной или графической форме. Для этого вы пользуетесь визуальными средствами представления информации: числами, таблицей, рисунком.
    Таким образом, информацию можно представить в различной форме:
    знаковой письменной, состоящей из различных знаков, среди которых принято выделять
    символьную в виде текста, чисел, специальных символов (например, текст учебника);
    графическую (например, географическая карта);
    табличную (например, таблица записи хода физического эксперимента);
    в виде жестов или сигналов (например, сигналы регулировщика дорожного движения);
    устной словесной (например, разговор).
    Форма представления информации очень важна при ее передаче: если человек плохо слышит, то передавать ему информацию в звуковой форме нельзя; если у собаки слабо развито обоняние, то она не может работать в розыскной службе. В разные времена люди передавали информацию в различной форме с помощью: речи, дыма, барабанного боя, звона колоколов, письма, телеграфа, радио, телефона, факса.
    Независимо от формы представления и способа передачи информации, она всегда передается с помощью какого-либо языка.
    На уроках математики вы используете специальный язык, в основе которого — цифры, знаки арифметических действий и отношений. Они составляют алфавит языка математики.
    На уроках физики при рассмотрении какого-либо физического явления вы используете характерные для данного языка специальные символы, из которых составляете формулы. Формула — это слово на языке физики.
    На уроках химии вы также используете определенные символы, знаки, объединяя их в «слова» данного языка.
    Существует язык глухонемых, где символы языка — определенные знаки, выражаемые мимикой лица и движениями рук.
    Основу любого языка составляет алфавит — набор однозначно определенных знаков (символов), из которых формируется сообщение.
    Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии и т. д.). В мире насчитывается около 10000 разных языков, диалектов, наречий. Многие разговорные языки произошли от одного и того же языка. Например, от латинского языка образовались французский, испанский, итальянский и другие языки.
    Кодирование информации
    С появлением языка, а затем и знаковых систем расширились возможности общения между людьми. Это позволило хранить идеи, полученные знания и любые данные, передавать их различными способами на расстояние и в другие времена — не только своим современникам, но и будущим поколениям. До наших дней дошли творения предков, которые с помощью различных символов увековечили себя и свои деяния в памятниках и надписях. Наскальные рисунки (петроглифы) до сих пор служат загадкой для ученых. Возможно, таким способом древние люди хотели вступить в контакт с нами, будущими жителями планеты и сообщить о событиях их жизни.
    Каждый народ имеет свой язык, состоящий из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Вы уже познакомились с языком математики, физики, химии.
    Представление информации с помощью какого-либо языка часто называют кодированием.
    Код — набор символов (условных обозначений) дли представления информации. Кодирование — процесс представления информации в виде кода.
    Водитель передает сигнал с помощью гудка или миганием фар. Кодом является наличие или отсутствие гудка, а в случае световой сигнализации — мигание фар или его отсутствие.
    Вы встречаетесь с кодированием информации при переходе дороги по сигналам светофора. Код определяют цвета светофора — красный, желтый, зеленый.
    В основу естественного языка, на котором общаются люди, тоже положен код. Только в этом случае он называется алфавитом. При разговоре этот код передается звуками, при письме — буквами. Одну и ту же информацию можно представить с помощью различных кодов. Например, запись разговора можно зафиксировать посредством русских букв или специальных стенографических значков.
    По мере развития техники появлялись разные способы кодирования информации. Во второй половине XIX века американский изобретатель Сэмюэль Морзе изобрел удивительный код, который служит человечеству до сих пор. Информация кодируется тремя «буквами»: длинный сигнал (тире), короткий сигнал (точка) и отсутствие сигнала (пауза) для разделения букв. Таким образом, кодирование сводится к использованию набора символов, расположенных в строго определенном порядке.
    Люди всегда искали способы быстрого обмена сообщениями. Для этого посылали гонцов, использовали почтовых голубей. У народов существовали различные способы оповещения о надвигающейся опасности: барабанный бой, дым костров, флаги и т. д. Однако использование такого представления информации требует предварительной договоренности о понимании принимаемого сообщения.
    Знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц предложил еще в XVII веке уникальную и простую систему представления чисел. «Вычисление с помощью двоек… является для науки основным и порождает новые открытия… при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».
    Сегодня такой способ представления информации с помощью языка, содержащего всего два символа алфавита — 0 и 1, широко используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере. Эти два символа 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. bit — Binary Digit – двоичный знак).
    Инженеров такой способ кодирования привлек простотой технической реализации — есть сигнал или нет сигнала. С помощью этих двух цифр можно закодировать любое сообщение.
    Более крупной единицей измерения объема информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит.
    Принято также использовать и более крупные единицы измерения объема информации. Число 1024 (210) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.

  3. Mashura Ответить



    Кодирование информации без компьютеров
    Системы кодирования числовой информации
    Двоичная система счисления
    Перевод чисел из одной системы счисления в другую
    Кодирование информации на компьютере
    Вопросы и упражнения
    Кодирование информации на компьютере
    Презентация “Кодирование текстовой информации”
    Презентация “Кодирование звуковой информации”
    Мы познакомились с системами счисления – способами кодирования чисел. Числа дают информацию о количестве предметов. Эта информация должна быть закодирована, представлена в какой-то системе счисления. Какой из известных способов выбрать, зависит от решаемой задачи.
    До недавнего времени на компьютерах в основном обрабатывалась числовая и текстовая информация. Но большую часть информации о внешнем мире человек получает в виде изображения и звука. При этом более важным оказывается изображение. Помните пословицу: “Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать”. Поэтому сегодня компьютеры начинают всё активнее работать с изображением и звуком. Способы кодирования такой информации будут обязательно нами рассмотрены.
    Двоичное кодирование числовой и текстовой информации.
    Любая информация кодируется в ЭВМ с помощью последовательностей двух цифр – 0 и 1. ЭВМ хранит и обрабатывает информацию в виде комбинации электрических сигналов: напряжение 0.4В-0.6В соответствует логическому нулю, а напряжение 2.4В-2.7В – логической единице. Последовательности из 0 и 1 называются двоичными кодами, а цифры 0 и 1 – битами (двоичными разрядами). Такое кодирование информации на компьютере называется двоичным кодированием. Таким образом, двоичное кодирование – это кодирование с минимально возможным числом элементарных символов, кодирование самыми простыми средствами. Тем оно и замечательно с теоретической точки зрения.
    Инженеров двоичное кодирование информации привлекает тем, что легко реализуется технически. Электронные схемы для обработки двоичных кодов должны находиться только в одном из двух состояний: есть сигнал/нет сигнала или высокое напряжение/низкое напряжение.
    ЭВМ в своей работе оперируют действительными и целыми числами, представленными в виде двух, четырёх, восьми и даже десяти байт. Для представления знака числа при счёте используется дополнительный знаковый разряд, который обычно располагается перед числовыми разрядами. Для положительных чисел значение знакового разряда равно 0, а для отрицательных чисел – 1.
    Для записи внутреннего представления целого отрицательного числа (-N) необходимо:
    1) получить дополнительный код числа N заменой 0 на 1 и 1 на 0;
    2) к полученному числу прибавить 1.

    Так как одного байта для представления этого числа недостаточно, оно представлено в виде 2 байт или 16 бит, его дополнительный код: 1111101111000101, следовательно, -1082=1111101111000110.
    Если бы ПК мог работать только с одиночными байтами, пользы от него было бы немного. Реально ПК работает с числами, которые записываются двумя, четырьмя, восемью и даже десятью байтами.
    Начиная с конца 60-х годов компьютеры всё больше стали использоваться для обработки текстовой информации. Для представления текстовой информации обычно используется 256 различных символов, например большие и малые буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания и т.д. В большинстве современных ЭВМ каждому символу соответствует последовательность из восьми нулей и единиц, называемая байтом.
    Байт – это восьмиразрядная комбинация нулей и единиц.
    При кодировании информации в этих электронно-вычислительных машинах используют 256 разных последовательностей из 8 нулей и единиц, что позволяет закодировать 256 символов. Например большая русская буква «М» имеет код 11101101, буква «И» – код 11101001, буква «Р» – код 11110010. Таким образом, слово «МИР» кодируется последовательностью из 24 бит или 3 байт: 111011011110100111110010.
    Количество бит в сообщении называется информационным объёмом сообщения.
    Это интересно!
    Первоначально в ЭВМ использовался лишь латинский алфавит. В нём 26 букв. Так что для обозначения каждой хватило бы пяти импульсов (битов). Но в тексте есть знаки препинания, десятичные цифры и др. Поэтому в первых англоязычных компьютерах байт – машинный слог – включал шесть битов. Затем семь – не только чтобы отличать большие буквы от малых, но и для увеличения числа кодов управления принтерами, сигнальными лампочками и прочим оборудованием. В 1964 году появились мощные IBM-360, в которых окончательно байт стал равен восьми битам. Последний восьмой бит был необходим для символов псевдографики.
    Присвоение символу конкретного двоичного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице. К сожалению, существует пять различных кодировок русских букв, поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут правильно отражаться в другой.
    Хронологически одним из первых стандартов кодирования русских букв на компьютерах был КОИ8 («Код обмена информацией, 8 битный»). Наиболее распространённая кодировка – это стандартная кириллическая кодировка Microsoft Windows, обозначаемая сокращением СР1251 («СР» означает «Code Page» или «кодовая страница»). Фирма Apple разработала для компьютеров Macintosh собственную кодировку русских букв (Мас). Международная организация по стандартизации (International Standards Organization, ISO) утвердила в качестве стандарта для русского языка кодировку ISO 8859-5. Наконец, появился новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ не один байт, а два, и поэтому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а целых 65536.
    Все эти кодировки продолжают кодовую таблицу стандарта ASCII (Американский стандартный код для информационного обмена), кодирующую 128 символов.
    Таблица символов ASCII:

  4. BlackStar Ответить

    Таким же примерно образом обмениваются группами из 8 импульсов все устройства компьютера. В памяти эти группы живут в “замороженном” виде. В каждом байте оперативной памяти или памяти на диске умещается ровно одна такая группа, поэтому говорят, что устройства обмениваются байтами информации.
    В оперативной памяти единичка представляется наличием электрического потенциала в определенной точке электронной микросхемы, а нолик – его отсутствием. В памяти на магнитных дисках единичка представляется наличием намагниченности в определенной точке диска, а нолик – его отсутствием или намагниченностью в другом направлении. В компакт-дисках единичка – это бороздка или бугорок в определенной точке диска, а нолик – его отсутствие, то есть участочек с зеркальной поверхностью.
    Когда кодируется изображение, то кодируется информация о каждом пикселе изображения (в виде группы единиц и ноликов). Например,
    Код 111 – пиксел горит белым цветом
    Код 100 – пиксел горит синим цветом
    Код 010 – пиксел горит красным цветом
    Код 001 – пиксел горит зеленым цветом
    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
    Код 000 – пиксел не горит (черный)
    Если программа предназначена для распечатки изображения с экрана монитора на цветном принтере, то она просто посылает на принтер по очереди коды информации о каждом пикселе изображения.
    При кодировании звука используются разные способы, но факт то, что результатом кодировки являются все те же группы единиц и ноликов.
    В заключение отмечу две неточности в моем изложении материала этого пункта. Я говорил, что единички в разных устройствах компьютера представляются наличием потенциала или намагниченности или бороздок и т.д., а вот нолики – их отсутствием. На самом деле в отдельных устройствах может быть и наоборот – единички это отсутствие, а нолики – наличие. Это не принципиально.
    Второе: коды чисел в компьютере часто не являются совокупностью кодов цифр, эти числа образующих. Так, число 88 часто не представляется цепочкой 00111000 00111000, а для кодирования чисел используется другой, более экономный способ.
    Вывод – любая информация в компьютере закодирована в виде цепочек, состоящих из единиц и нулей, и в таком закодированном виде передается внутри устройств и между устройствами компьютера. Обычно длина цепочки равна 8 и тогда такая цепочка называется байтом, а каждый из восьми ноликов или единичек называется битом. Таким образом, 1 байт = 8 битов.
    ________ _ _________
    Мне кажется, тех сведений, которые вы получили в этой части, достаточно для того, чтобы приступить к сознательному программированию на Паскале.
    Часть II. Программирование на Паскале – первый уровень
    Цель этой части – научить вас составлять программы, сначала простые, затем все более сложные. А главная цель – добиться у вас ощущения того, что теперь вы можете самостоятельно писать программы любой сложности. По пути вы узнаете все необходимые для этого средства Паскаля. Причем в этой части я попытался обойтись простыми средствами. Если какое-то средство не казалось мне необходимым для достижения главной цели или было слишком сложным, я его откладывал на следующую часть. Таким образом, если эта часть посвящена простым средствам Паскаля, то следующая – более сложным.
    Если вы прочли первую часть, то уже имеете достаточное представление о компьютере и программе, чтобы сознательно программировать на языке Паскаль.
    Программа состоит из команд, как дом из кирпичей. Прежде, чем строить дом, нам, конечно, нужно узнать, как выглядят кирпичи. Команды, из которых состоит программа на Паскале и многих других языках, называются операторами(см. 2.5). Многие операторы на Паскале являются обращениями к процедурам (см. 2.3). Более подробно о смысле этих названий поговорим позже (8.3), а пока не будем делать между ними различия и все подряд будем называть операторами. Каждый новый изученный оператор будет открывать перед нами новые возможности Паскаля, поэтому поставим задачу для начала изучить побольше операторов на примерах их работы в простых программах и только затем перейдем к более сложным программам.
    Глава 4. Простые (линейные) программы. Операторы ввода-вывода. Переменные величины

  5. Shakagal Ответить

    Кодирование данных:
    числа, текст, графическая информация,
    звук.
    Код
    – система условных обозначений или
    сигналов.
    Длина
    кода – количество знаков, используемых
    для представления кодируемой информации
    Кодирование
    данных     –
    это процесс формирования определенного
    представления информации.
    Декодирование
    – расшифровка кодированных знаков,
    преобразование кода символа в его
    изображение
    Двоичное
    кодирование
    – кодирование информации в виде 0 и 1.
    Входные
    данные могут быть различных типов,
    поэтому важно выбрать унифицированную
    форму их представления в ЭВМ.
    В
    вычислительной технике принята система
    двоичного
    кодирования
    основанная на двоичной системе счисления
    (цифры 0 и 1). Отсюда и название «bit»
    (Binary
    Digit
    – двоичная цифра).
    двоичная
    логика
    – «да – нет», «черное – белое», «правда
    – ложь»
    Число
    используемых битов определяет число
    реализуемых вариантов.
    1
    бит – 0
    1
    2
    бита – 00
    01 10 11
    3
    бита – 000
    001 010 011 100 101 110 111
    Кодирование
    чисел.
    Вопрос
    о кодировании чисел возникает по той
    причине, что в машину нельзя либо
    нерационально вводить числа в том виде,
    в котором они изображаются человеком
    на бумаге.
    Кодирование
    целых чисел
    производиться через их представление
    в двоичной системе счисления: именно в
    этом виде они и помещаются в ячейке.
    Один бит отводиться при этом для
    представления знака числа (нулем
    кодируется знак “плюс”, единицей
    – “минус”).
    Пример:
    (число 19) нужно представить его степенным
    рядом по основанию «2» .
    19=
    1*2^4+
    0*2^3 +0*2^2+1*2^1+1*2^0=    16+0+0+2+1,
    т.е.
    для числа «19» представления требуется
    пять (5) двоичных разрядов.

    Для
    кодирования действительных чисел
    существует специальный формат чисел с
    плавающей запятой. Число при этом
    представляется в виде: N = M * qp, где M –
    мантисса, p – порядок числа N, q – основание
    системы счисления. Если при этом мантисса
    M удовлетворяет условию 0,1 < = | M | <= 1 то число N называют нормализованным. Вещественные
    числа
    Записи
    числа с фиксированной десятичной точкой
    – фиксируется число младших двоичных
    разрядов под десятичную часть вещественного
    числа, остальные разряды отводятся под
    целую часть числа. Представим число
    125,125.

    Число
    с плавающей точкой
    состоит из двух битовых полей. Восемь
    старших разрядов отводятся под порядок
    двоичного числа, а остальные разряды –
    под мантиссу. Предварительно производится
    нормализация числа – отбрасываются
    все незначащие нули в старших разрядах.
    Поэтому старший значащий бит мантиссы
    всегда «1».

    Текстовая
    информация

    Способ
    записи текстовой информации заключается
    в нумерации алфавита (или символов
    языка) и хранении полученных целых чисел
    наравне с обычными целыми числами.
    Для
    кодирования букв и других символов,
    используемых в печатных документах,
    необходимо закрепить за каждым символом
    числовой номер – код. В англоязычных
    странах используются 26 прописных и 26
    строчных букв (A … Z, a … z), 9 знаков
    препинания (. , : ! ” ; ? ( ) ), пробел, 10
    цифр, 5 знаков арифметических действий
    (+,-,*, /, ^) и специальные символы (№, %, _, #,
    $, &, >, < , |, \) – всего чуть больше 100 символов. Таким образом, для кодирования этих символов можно ограничиться максимальным 7-разрядным двоичным числом (от 0 до 1111111, в десятичной системе счисления – от 0 до 127). Графический
    объект
    В
    видеопамяти находится двоичная информация
    об изображении, выводимом на экран.
    Почти все создаваемые, обрабатываемые
    или просматриваемые с помощью компьютера
    изображения можно разделить на две
    большие части – растровую
    и векторную графику.
    Растровые
    изображения
    представляют собой однослойную сетку
    точек, называемых пикселами (pixel, от
    англ. picture element). Код пиксела содержит
    информации о его цвете.
    В
    противоположность растровой графике
    векторное
    изображение
    многослойно. Каждый элемент векторного
    изображения – линия. Каждый элемент
    векторного изображения является
    объектом, который описывается с помощью
    математических уравнении. Сложные
    объекты
    (ломаные линии, различные геометрические
    фигуры) представляются в виде совокупности
    элементарных графических объектов.
    Звуковая
    информация

    На
    компьютере работать со звуковыми файлами
    начали в 90-х годах. В основе цифрового
    кодирования звука лежит – процесс
    преобразования колебаний воздуха в
    колебания электрического тока и
    последующая дискретизация аналогового
    электрического сигнала. Кодирование и
    воспроизведение звуковой информации
    осуществляется с помощью специальных
    программ (редактор звукозаписи).
    Временная
    дискретизация
    – способ преобразования звука в цифровую
    форму путем разбивания звуковой волны
    на отдельные маленькие временные участки
    где амплитуды этих участков квантуются
    (им присваивается определенное значение).
    Это
    производится с помощью аналого-цифрового
    преобразователя, размещенного на
    звуковой плате. Таким образом, непрерывная
    зависимость амплитуды сигнала от времени
    заменяется дискретной последовательностью
    уровней громкости. Современные 16-битные
    звуковые карты кодируют 65536 различных
    уровней громкости или 16-битную глубину
    звука (каждому значению амплитуды звук.
    сигнала присваивается 16-битный код)
    Качество
    кодирование звука зависит от:
    –
    глубины кодирования звука – количество
    уровней звука
    –
    частоты дискретизации – количество
    изменений уровня сигнала в единицу

  6. gossip Ответить

    Байт
    Разрядов (бит)
    Независимых кодов
    1
    8
    28= 256
    2
    16
    216= 65 536 ? 65,5 тысяч
    3
    24
    224= 16 777 216 ? 16,8 миллионов
    4
    32
    232= 4 294 967 296 ? 4,3 миллиарда
    Примеры различных кодировок.
    Одним байтом кодируются символы стандартной клавиатуры. 256 кодов хватает для описания аппаратных команд, символов стандартной английской клавиатуры и национальных систем кодировки (в России это кириллица).10
    Двумя байтами кодируются символы текста в кодировке Unicode. Получается свыше 65 тысяч независимых кодов, и в это множество можно сместить символы всех существующих на Земле алфавитов (причем около 70% этого множества занимают китайские иероглифы) плюс различные служебные обозначения (азбука Морзе, штрих-коды, шрифт Брайля, для слепых и пр.).
    Тремя байтами кодируется цвет в цветовой модели RGB (Red, Green, Blue). Она используется для описания цвета в большинстве электронных устройств: мониторах и телевизорах, сканерах, цифровой фото- и видеоаппаратуре (практически везде кроме принтеров и других печатных устройств). Везде имеются невидимые невооруженным глазом пиксели красного, синего и зеленого цвета, и для каждого из трех цветов можно установить 256 уровней яркости. Таким образом можно создать 2563или около 17 миллионов цветов. Человек столько цветовых оттенков различить не может, но таковы правила описания цвета в компьютере.11
    Четырьмя байтами описывается IP-адрес компьютера, находящегося в сети Интернет. Таким образом, в современном Интернете одновременно может находиться не более 4 миллиардов 300 миллионов компьютеров. Столько зарезервировано адресов в Глобальной сети. А без адреса компьютер не сможет ни передать, ни получить информацию, то есть его в сети не будет.
    Как ни странно, этого количества пока хватает, причем с избытком. В основном потому, что большинство компьютеров, находящихся в Интернете, имеют временные адреса. При выходе в Интернет провайдер дает пользователю IP-адрес из своей базы адресов, а после окончания работы этотIP-адрес переходит к другому пользователю, вышедшему в Интернет.
    Наименьшей единицей представления данных в компьютере является байт, поскольку это минимальная порция информации, служащая для кодирования в технических устройствах тех или иных понятий и величин.
    Производные от байта величины ?килобайт, мегабайт, гигабайт и т.д.
    Что значит приставка кило? Кило – единица измерения. которая в 1000 раз больше исходной Килограмм, километр и пр.
    Что значит мега? Мега – единица измерения, которая в миллион раз больше исходной (по-гречески мега – большой).
    Что значит гига? Гига – единица измерения, которая в миллиард раз больше исходной (по-гречески гига – гигантский).
    Следующая единица называется тера-, она в триллион раз больше исходной (по-гречески тера – чудовищный).
    103, 106, 109, 1012 – разница между единицами, имеющими названия, всегда составляет 3 порядка.
    Однако у килобайта есть отличие от килограмма или километра. В 1 Кбт не 1000, а 210байт или 1024 байт.
    Аналогично 1Мбт = 210Кбт или 1024 Кбт или 1048576 байт;
    1 Гбт = 210 Мбт. или 1024 Мбт или 1073741824 байт
    Обычно при умножении на 1000 об этой разнице в 2,4 процента забывают, но бывают случаи, когда это принципиально.

  7. Job-работа Ответить

    В современных компьютерах используется двоичная форма представления данных, содержащая всего две цифры – 0 и 1. Такая форма позволяет создать достаточно простые технические устройства для представления (кодирования) и распознавания (дешифровки) информации. Двоичное кодирование выбрали потому, чтобы максимально упростить конструкцию декодирующей машины, ведь дешифратор должен уметь различать всего два состояния – 0 и 1. Например, 1 – есть ток в цепи, 0 – нет тока в цепи. По этой причине двоичная система и нашла такое широкое распространение.
    Современный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Все эти виды информации в компьютере представлены в двоичном коде, т.е. используется алфавит мощностью два (всего два символа 0 и 1). Такое кодирование принято называть двоичным, а сами логические последовательности нулей и единиц – машинным языком.
    Вид информации
    Двоичный код
    Числовая
    10110011
    Текстовая
    Графическая
    Звуковая
    Видео
    Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации равное одному биту. Данный вывод можно сделать, рассматривая цифры машинного алфавита, как равновероятные события. При записи двоичной цифры можно реализовать выбор только одного из двух возможных состояний, а, значит, она несет количество информации равное 1 бит. Следовательно, две цифры несут информацию 2 бита, четыре разряда – 4 бита и т.д. Чтобы определить количество информации в битах, достаточно определить количество цифр в двоичном машинном коде.
    Кодирование текстовой информации
    Большая часть пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др.
    Для того чтобы закодировать 1 символ используют количество информации равное 1 байту, т.е. I=1 байт = 8 бит. При помощи формулы , которая связывает между собой количество возможных событий N и количество информации I, можно вычислить, сколько различных символов можно закодировать: , т.е. для представления текстовой информации можно использовать алфавит мощностью 256 символов. Суть кодирования: каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.
    Для разных типов ЭВМ и операционных систем используются различные таблицы кодировки, отличающиеся порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Международным стандартом на персональных компьютерах является уже упоминавшаяся таблица кодировки ASCII.

  8. nimoki Ответить

    Алгоритм – последовательность операций, выполнение которых над исходными данными приводит к конечному результату, решению. В памяти ЭВМ этот алгоритм хранится в виде двоичных многоразрядных чисел, машинных кодах команды. Программа – описание алгоритма в форме, воспринимаемой ЭВМ. Она состоит из отдельных команд, каждая из которых предписывает определенное действие и указывает над какими данными (операндами) эти действия производятся. Перед началом решения задачи в ЗУ через УВВ в кодированном виде записываются программа и данные, подлежащие обработке. В ходе вычислительного процесса при выполнении очередной команды из ЗУ считывается эта команда; по адресной части которой определяется местонахождение обрабатываемых данных, они извлекаются из ЗУ. П выполняет над ними указанную в коде операцию и записывает результат на хранение в ЗУ. Затем определяется местонахождение следующей команды и повторяется аналогичный цикл.
    Структура ЭВМ с общей шиной
    Структура мини и микро ЭВМ проще, чем ЭВМ общего назначения, что обусловлено использованием МП БИС, имеющие относительно малое количество выводов и осуществление обмена между модулями ЭВМ через многопроводные шины (магистрали) общего пользования. Все малые ЭВМ имеют магистрально – модульную организацию.

    Система обмена данных малых ЭВМ через общую шину эффективна при сравнительно небольшом количестве ПУ.
    Режимы работы ЭВМ
    q однопрограммный;
    q мультипрограммный;
    q пакетной обработки;
    q разделения во времени;
    q диалоговый;
    q в реальном масштабе времени.
    Однопрограммный режим. В памяти машины присутствует только одна рабочая программа, которая, начав выполняться, завершается до конца.
    Мультипрограммный режим. В памяти ЭВМ хранится несколько программ и выполнение одной из них может быть прервано при переходе к выполнению другой, с последующим возвратом. Это дает возможность уменьшить простои оборудования, повысить производительность, за счет увеличения числа решаемых одновременно задач.
    Режим пакетной обработки. Для обеспечения мультипрограммной работы необходимо наличие нескольких задач ожидающих обработки. Для эффективной загрузки ЭВМ используется данный режим, когда задачи пользователя собираются в пакеты. Пакет состоит из заданий относящихся ко многим задачам, обработка которых требует не менее часа машинного времени.
    Режим разделения времени. Он обеспечивает непосредственно одновременный доступ некоторому количеству абонентов, обычно с удаленных терминалов. ЭВМ предоставляет каждому активному терминалу квант времени, при этом у отдельных пользователей создается иллюзия непрерывного контакта с ЭВМ.
    Диалоговый режим. (запрос – ответ). Режим взаимодействия человека с системой обработки информации, при котором человек и система обмениваются информацией в темпе, соизмеримым с темпом обработки информации человеком.
    Режим реального времени. Обеспечивает взаимодействие системы с внешними, по отношению к ней, процессами в темпе, соизмеримым со скоростью протекания этих процессов.
    Логические основы ЭВМ
    В ЭВМ используются потенциальные и импульсные способы представления двоичных чисел электрическими сигналами. При первом из них (рис 1) цифре соответствует высокий Uв и низкий Uн уровни напряжения, которые сохраняются в течении всего времени )t представления двоичного числа. При импульсном способе представления информации (рис 2) единичные и нулевые значения переменной изображаются наличием или отсутствием импульса.

    Рис.7.1 а) потенциальное и б)импульсное кодирование
    С переменой кода происходит изменение уровня электрического сигнала в дискретные моменты времени. Временной интервал между этими моментами называется тактом. Для передачи двоичной кодовой информации в ЭВМ используется последовательный, параллельный и параллельно-последовательный способы. При последовательном способе передаваемое двоичное число передается по одному каналу связи – разряд за разрядом. При параллельном способе все разряды двоичного числа передаются по одной шине, причем каждый разряд по своему каналу. При смешанном способе число делится на группы (байты), разряды каждой группы передаются параллельно, а сами группы последовательно.
    Устройство преобразующее дискретную информацию, в общем случае, имеет n кодов для входных сигналов и m выходов, с которых снимается выходной сигнал. Преобразование информации производится электрическими схемами двух видов:
    · комбинационные;
    · цифровые автоматы.
    В комбинационных схемах совокупность выходных сигналов, т.е. выходное слово У в любой момент времени однозначно определяется входными сигналами, т.е. входным словом Х, поступающим на входы в этот же момент времени.

    Реализуемые в этих схемах способы обработки информации называются комбинационными, т.к. результат обработки зависит от комбинации входных сигналов, вырабатывающихся сразу при подаче входной информации. Закон функционирования КС определен, если задано соответствие между её входными и выходными словами (в виде таблицы или в аналитическом виде с использованием булевых функций). Пусть переменные Х1, Х2…Хn, принимают только два значения – ноль и единица, тогда функция f(Х1, Х2…Хn) называется булевой функцией, если она принимает такие же значения.
    В цифровых автоматах в отличие от КС результат преобразования информации зависит не только от значения сигнала на входах в данный момент времени, но и от последовательности предыдущих входов и выходов, т.е. внутренних состояний цифрового автомата, в связи с чем он должен содержать элементы памяти.
    КС используется для построения шифраторов, дешифраторов, сумматоров, преобразователей кодов. Цифровые автоматы используются для построения регистров и счетчиков.
    Узлы комбинационного типа
    O Сумматор. В каждом I – том разряде одноразрядный сумматор должен формировать сумму Si и перенос старшего разряда. Различают полусумматоры (HS), которые не учитывают сигнал переноса и полные сумматоры (SM), которые его учитывают.

    Si – выход; pi – перенос; Xi – входные сигналы.
    Различают сумматоры:
    v по способу осуществления операции: последовательные и сдвигающие;
    v по типу базовых элементов: комбинационные и накапливающие.
    O Дешифратор. Узел ЭВМ, в котором любой комбинации входных сигналов соответствует наличие сигнала на одной, определенной шине на выходе. Максимально возможное количество шин дешифратора m = 2 n. Роль дешифратора состоит в преобразовании двоичных кодов (кода операции и кода адреса) в управляющие сигналы для различных устройств ЭВМ. Каждая команда имеет двоичный код, который поступает на входы дешифратора и на одном из выходов последнего вырабатывается сигнал.

    O Шифратор. Узел ЭВМ преобразующий унитарный код в некоторый позиционный. Если выходной код двоичный, то и шифратор называется двоичным.
    O Преобразователь кодов. Узел ЭВМ, на выходе которого, в зависимости от знака, может быть получено двоичное число, как в прямом, так и в обратном/дополнительных кодах. Если на вход поступает положительное число, то с выходов преобразователя снимаются прямые коды двоичных чисел и, наоборот.
    O Мультиплексор. Схема осуществляющая передачу сигналов с одной из входных линий в выходную. Выбор входной линии (РОН) производится кодом, поступающим на его управляющие коды.
    Узлы накапливающего типа
    O
    Элементарный цифровой автомат. Име6ет два устойчивых состояния: состояние триггера и значение хранимой двоичной информации определяется прямым (Q) и инверсным (Qи) входными сигналами. Если Q=1, то триггер находится в единичном состоянии. Под влиянием входного сигнала триггер может скачкообразно переходить из одного состояния в другое, при этом скачкообразно изменяется уровень напряжения его выходного сигнала.
    O Классификация триггеров:
    – по способу организации логических связей, определяющих особенности функционирования (RS, D, T, JK);
    – по способу записи информации (синхронные и асинхронные).
    Если хотя бы по одному входу информация в триггер заносится принудительно, под воздействием синхронизирующего сигнала, то такой триггер называется синхронным, если нет – асинхронным.
    O Регистры. Строятся на основе триггеров. Это узлы ЭВМ, служащие для хранения информации в виде машинных слов или его частей, а также для выполнения над словами некоторых логических преобразований. Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. Различают, в зависимости от способа представления информации, параллельные (регистры памяти) и последовательные (сдвигающие) регистры. Параллельные применяются для ввода, хранения и вывода двоичной информации в параллельном коде. Сдвигающие/последовательные регистры выполняют сдвиг двоичной информации вправо/влево по регистру в зависимости от управляющего сигнала.
    O Счетчик. Узел, осуществляющий счет и хранение кода числа, подсчитанных сигналов. Их делят на:
    – суммирующие;
    – вычитающие;
    – реверсивные.
    Формат и структура команд.
    Формат и структура команд. ЭВМ работает под управлением программы, реализуемой в виде последовательности машинных команд алгоритма решения задачи. Под командой понимают совокупность информации (в виде двоичных кодов), занимающие определенные места в команде (поля) и необходимые П для выполнения требуемых действий. Это сведения о типе операций и адресной информации об операндах, месте хранения результата. Команда – код, определяющий операцию и данные в ней участвующие. Формат команды – оговоренная структура полей, её кода. В общем случае она состоит из операционной и адресной части. В первой из этих частей содержится код операции, вторая – задает вид операции.
    [ Код операции, А1, А2, А3, А4 ]
    А1 – адрес первого операнда, А2 – адрес второго операнда, А3 – адрес хранения результата, А4 – адрес следующей команды.
    Структура команды определяется составом, назначением и расположением полей в команде. По числу адресов команды делят на трех-, двух-, одно- и безадресные. Число двоичных разрядов, отводимых под код операции, должно быть таким, чтобы можно было представить все выполняемые машиной операции. Число команд теоретически не ограничено, практически их число невелико: примерно около 200-250 команд
    . N – число команд, которое м.б. реализовано, nоп – код операции.
    Совокупность всех выполняемых Процессором команд, называется системой команд. Она должна быть полной, т.е. содержать все команды необходимые для реализации выполнения заданного алгоритма в машинных кодах.
    Команды подразделяются на группы:
    1. обработки данных;
    2. перемещения/пересылки данных;
    3. передачи управления;
    4. дополнительные
    5. прочие
    Для упрощения аппаратуры и повышения быстродействия длина формата команды должна быть согласована с выбираемой, исходя из требований точности измерений, с длиной обрабатываемых машинных слов, составляющих обычно 16-32-64 бита. Формат команды должен быть короче и укладываться в машинное слово или полуслово.
    Способы адресации ЭВМ
    Существует два принципа поиска операндов в ЗУ: ассоциативный и адресный.
    Ассоциативный поиск – поиск по содержанию – просмотр содержимого всех ячеек для выявления кодов содержащих заданной командой ассоциативных признаков. Эти коды выбираются в качестве искомых операндов.
    Адресный поиск – искомый операнд извлекается из ячейки памяти, номер которой формируется на основе информации в адресном поле команд.
    Исполнительный адрес Аисп – двоичный номер ячейки памяти, которая является источником или приемником операнда. Этот код направляется в регистр адреса памяти и по нему происходит фактическое обращение к указанной ячейке.
    Адресный код команды – информация об адресе операнда, содержится в адресном поле команды. Как правило, адресный и исполнительный коды не совпадают.
    Способ адресации – способ формирования Аисп из адресного кода. Одни из способов позволяют увеличивать объем адресуемой памяти без удлинения команды, другие ускоряют операции над массивами, упрощают работу с подпрограммами. Для указанного способа адресации в некоторых системах команд выделяют специальное поле – указатель адресации.
    [КОП, Ак ]
    [КОП, УА, Ак]
    Классификация способов адресации:
    u Явная и неявная. Явная адресация – в команде присутствует Ак. Неявная адресация – Ак отсутствует. Применяется при стековой адресации.
    u Непосредственная, прямая и косвенная. Прямой называется такая адресация, при которой Ак совпадает с Аисп. Недостатком способа является – нерациональное использование памяти, т.к. при большом объеме адресного поля требуется длинное адресное поле команды. Достоинство состоит в том, что обеспечивается простота программирования. Непосредственная адресация – в адресном поле команды располагается операнд. В этом случае не производится обращение к памяти и время выполнения сокращается. Способ используется для задания констант длиной меньше адресного поля команды. Косвенная адресация – Ак команды указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда. Адрес указателя может быть неизменным, а косвенный адрес может меняться, что упрощает обработку массивов и списковых структур данных, упрощает передачу параметров в подпрограмму. Используется в ЭВМ с коротким машинным словом.
    u Абсолютная и относительная. Абсолютная адресация – преобразование кода адреса (Аисп) не производится. Относительный способ адресации – код адреса ячейки памяти образуется из нескольких составляющих (кода базы, кода индекса, кода смещения). Схемы формирования относительных адресов способами суммирования (рис. 14.1), совмещения (рис. 14.2), при индексной адресации и базировании (рис. 3).
    Относительная адресация. Адрес указывается не абсолютно, а относительно некоторого числа записанного в специальном регистре – регистре базового адреса или просто базе, само число при этом называется базовым. Для хранения базового адреса в ЭВМ может быть предусмотрены специальные регистры или специально выделенные ячейки памяти. Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресного кода получить доступ к любой ячейке. С помощью такого метода адресации удается получить перемещаемый программный модуль, который одинаково выполняется П независимо от адресов, в которых он расположен. Индексная адресация эффективна


    для организации однотипных операций над элементами массива. Применяется в мини и ПЭВМ, является сочетанием косвенной и индексной адресации, содержание РегП увеличивается/уменьшается до и после выполнения операции с О на постоянную величину. При небольших аппаратных затратах этот способ высоко эффективен при обработке массивов.
    Стековая адресация. Стек реализуется аппаратно или программно. При первом способе реализации стека он представляет собой группу последовательных регистров или ячеек памяти. Для чтения и записи доступен один регистр – вершина стека. Стек реализует правило: «последний пришел, первый обслуживается». Практическая реализация производится на основе обычной памяти с использованием указателя стека и автоиндексной адресации. Записи в стек производятся с увеличением индекса на единицу, а считывание с уменьшением. В отладочном устройстве «Электроника – 580» – наоборот, используется перевернутый стек.
    Дисциплина обслуживания
    Дисциплина обслуживания. Различают виды:
    1.программный (циклический опрос входов системы, приоритет запросов соответствует расположению этого запроса в регистре флагов);
    2.аппаратный (основан на схемах жесткой логики);
    3.векторный (используются либо регистр масок, либо специальные регистры типа дескрипторных, в которой хранится начальный адрес прерывающей программы).
    Если запрос окажется необслужанным к моменту прихода нового запроса от того же источника, то возникает насыщение системы. В этом случае ЗНП от указанного источника будет утерян, что недопустимо. Поэтому при конструировании машин быстродействие, характеристики системы прерываний, число источников прерывания и частота возникновения запросов должны быть взаимно согласованы таким образом, чтобы не произошло насыщения системы. Большей частью в ЭВМ прерывания допускаются после окончания любой текущей программы, время реакции системы характеризуется длительностью выполнения соответствующей команды. Однако, для ЭВМ предназначенной для работы в реальном масштабе времени это время реакции может оказаться большим, потому для такой ЭВМ реакции прерывания осуществляются после любого такта выполнения команд. При этом возрастает количество информации, которое необходимо при запоминании и восстановлении, и при переключении программ для прерываемой и прерывающей программ. В этом случае необходимо запомнить также состояние на уровне микроопераций в момент прерывания (счетчика тактов, регистра кода операции и т.д.). Предложенная система реализации прерываний возможна только в ЭВМ с быстродействующими СОЗУ. В вычислительных машинах число различных ЗНП может достигать нескольких десятков. Запросы, в этом случае, разбивают на отдельные классы/уровни.
    Схема распознавания классов прерывания

    Запросы всех источников прерывания поступают на регистр ЗНП, устанавливающий соответствующие его разряды/флажки в единичное состояние, определяя т.о. наличие запроса прерывания от соответствующего источника. Запросы: ЗПК 1, ЗПК i, ЗПК k – формируются логическим элементом ИЛИ объединяющим разряды регистра запросов, который характеризует соответствующие классы прерывания. Общая схема ИЛИ объединяет запросы классов и формирует ОСП, который поступает в УУ. Информация о действительной системе прерывания, породившая запрос данного класса содержится в коде прерывания, который отражает состояние разрядов регистра запросов, относящихся к данному классу прерываний. После принятия запросов и передачу управления прерывающей программе соответствующий триггер РГЗП сбрасывается.
    Объединение запросов в классы позволяет уменьшить количество АС, но уменьшает быстродействие работы системы прерываний.
    Память ЭВМ
    Память – совокупность устройств, служащих для фиксации хранения и выдачи информации. Отдельные устройства этой совокупности называются запоминающими устройствами или памятью определенного типа. Термин ЗУ упоминается, если речь идет о принципе построения некоторого устройства, термин память – если необходимо подчеркнуть логическую функцию, выполняемую устройством, или место расположения в составе ЭВМ. Процесс фиксации ЗУ – запись, процесс выдачи – считывание. Запись и чтение есть основные операции в ЗУ и определяются как обращение при записи обращение при чтении. При обращении к памяти осуществляется запись некоторой величины данных (байт, слово, блок данных).
    Характеристики ЗУ:
    емкость памяти (мак. количество хранимых в ней данных);
    удельная емкость (отношение емкости к физическому размеру);
    быстродействие. Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения, т.е. временем необходимым для поиска места хранения нужной информации в памяти или места последующей записи. В некоторых устройствах памяти считывание сопровождается стиранием и в этом случае цикл обращения содержит операцию восстановления считанной информации.
    Время обращения к памяти при чтении определяется выражением:
    ,
    = время доступа при чтении – время от начала момента чтения до возможности обращения к данной единице информации.
    = время физического процесса чтения.
    = время регенерации утраченной информации.
    Время обращения к памяти при записи определяется выражением:

    = время на приведение в исходное состояние запоминающего элемента.
    = время внесения информации в ЗЭ.
    Стековая память. ПЗУ
    Стековая память реализует безадресное задание оператора и является эффективным элементом архитектуры. В такой памяти ячейки образуют одномерный массив, в котором соседние ячейки связаны разрядными цепями передачи слов. Запись нового слова производится в верхние ячейки, при этом все ранее записанные слова сдвигаются вниз в соседние ячейки с большим номерами. Считывание и запись возможны только из верхней ячейки, причем считывание сопровождается удалением. Считывание элементов производится с уменьшением индекса. Стек реализует правило «последний пришел, первым обслуживается». Иногда стековая память снабжается счетчиком, показывающим количество записанных слов. Чаще всего такая память организуется с использованием адресной памяти. Счетчик стека отсутствует, т.к. используется указатель стека. Постоянно запоминающее устройство. В рабочем режиме допускает только считывание хранимой информации. В зависимости от типа ПЗУ, занесение информации в него производится или в процессе изготовления, или в эксплуатационных условиях (путем программ настройки). Во втором случае такие ПЗУ называют программируемыми. ПЗУ строят как адресное ЗУ. Функционирование можно рассматривать как выполнение однозначного преобразования k – разрядного адреса ячейки ЗМ в n – разрядный код хранящейся в ней информации. В соответствии со схемой функционирования ПЗУ можно считать преобразователем кодов или комбинационной схемой.

    По сравнению с ОЗУ конструкция ПЗУ проще, выше быстродействие и надежней, стоимость ниже. В ПЗУ хранятся микропрограммы, программы запуска, тестирования и т.д. ЗМ образуется системой взаимно перпендикулярных линий, в пересечении которых устанавливаются ЗЭ, которые либо связывают (состояние единицы), либо не связывают (состояние нуля) между собой соответствующие адресные и разрядные линии. Дешифратор по коду адреса в РгА выбирает одну из адресных линий, в который подается сигнал выборки. Сигнал «1» появляется на тех вертикальных линиях, которые имеют связь с возбужденной адресной линией, при этом происходит считывание кода в РгИ. В зависимости от связывающих элементов выделяют следующие виды ПЗУ:
    1. резисторные;
    2. емкостные;
    3. индуктивные;
    4. полупроводниковые.
    Наибольшее распространение получили последние. Достоинством полупроводниковых ПЗУ в том, что имеется возможность программирования их в условиях эксплуатации и многократного перепрограммирования. ПЗУ является энергонезависимой.
    По типу ЗЭ принято выделять ПЗУ:
    1. биполярные (время выборки ~30нсек., емкость одного кристалла~16кбит);
    2. МОП схемы.
    По способу занесения информации ПЗУ бывает:
    1. с программируемым в процессе изготовления путем нанесения при помощи фотошаблонов контактных перемычек;
    2. с программированием путем выжигания перемычек или пробоем p-n переходов (возможно выполнение пользователем);
    3. с электрическим программированием, при котором информация заносится в ЗЭ электрическим путем, а её стирание воздействием на ЗЭ ультрафиолетового излучения. Допускается многократное программирование.
    Рассмотрим ПЗУ, которая представлена биполярным транзисторным ЗЭ с выжигаемой перемычкой, которая соединяет адресные и разрядные линии.

    На базу транзистора поступает сигнал, который открывает Т и при наличии перемычки на разрядной линии У передается потенциал коллектора 5В.
    Вычислительные системы.
    Вычислительная система (ВС) – это взаимосвязанная совокупность аппаратных средств вычислительной техники и программного обеспечения, предназначенная для обработки информации.
    Иногда под ВС понимают совокупность технических средств ЭВМ, в которую входит не менее двух процессоров, связанных общностью управления и использования общесистемных ресурсов (память, периферийные устройства, программное обеспечение и т.п.).
    Вычислительная система (ВС) – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации.
    Создание ВС преследует следующие основные цели:
    · повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных;
    · повышение надежности и достоверности вычислений;
    · предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.
    отличительной особенностью ВС по отношению к классическим ЭВМ является наличие в ней нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку.
    Параллелизм выполнения операций существенно повышает быстродействие системы; он может также значительно повысить и надежность (при отказе одного компонента системы его функции может взять на себя другой), и достоверность функционирования системы, если операции будут дублироваться, а результаты их выполнения сравниваться.
    Параллелизм в вычислениях в значительной степени усложняет управление вычислительным процессом, использование технических и программных ресурсов. Эти функции выполняет операционная система ВС.
    Несмотря на то, что классическим является многомашинный вариант ВС, в ВС может быть только один компьютер, но агрегированный с многофункциональным периферийным оборудованием (стоимость периферийного оборудования часто во много раз превосходит стоимость центральных устройств компьютера). В компьютере может быть как несколько процессоров (тогда имеет место также классический многопроцессорный вариант ВС), так и один процессор (если не брать в расчет специализированные процессоры, входящие в состав периферийных устройств).
    В многомашинной вычислительной системе несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеет общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.
    Вычислительные сети
    Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью каналов связи в единую систему и использующих общие ресурсы.
    В зависимости от средств связи и по территориальному признаку компьютерные сети делятся на:
    – локальные
    – региональные
    – глобальные.
    По способу доступа к информации сети бывают:
    – открытые (общедоступные)
    – закрытые (корпоративные).
    Вычислительная сеть – ВС [network] – это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов: связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических и др.), коммутирующей аппаратуры и др.
    В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные.
    Локальная сеть – ЛВС [local area network – LAN] – это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.
    Если сеть выходит за пределы здания, то такая ВС называется глобальной [wide area network -WAN]. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ.
    Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.
    Сети предназначены для выполнения многих задач, в том числе:
    организация совместного использования файлов для повышения целостности информации;
    организация совместного использования периферийных устройств, например, принтеров, для уменьшения общих расходов на оборудование офиса;
    обеспечения централизованного хранения данных для облегчения их защиты и архивирования.
    Глобальные сети придают всему этому большие масштабы и добавляют такую удобную вещь, как электронная почта.
    Архитектура локальной сети
    Для характеристики архитектура сети используют понятия логической и физической топологии.
    Физическая топология [physical topology] – это физическая структура сети, способ физического соединения всех аппаратных компонентов сети. Существует несколько видов физической топологии.
    Наиболее простой является физическая шинная топология [bus topology], в которой кабель идёт от ЭВМ к ЭВМ, связывая их в цепочку. Различают толстые и тонкие сети. Толстая сеть [thicknet] использует толстый коаксиальный кабель в качестве магистрали, от которого отходят более тонкие кабели.
    В тонкой сети [thinnet] используется более тонкий и гибкий кабель, к которому напрямую подключены рабочий станции.
    Сети, построенные по шинной топологии, более дёшевы. Однако если узлы сети расположены по всему зданию, то гораздо более удобным оказывается использование звездообразной топологии.
    При физической звездообразной топологии [star topology] каждый сервер и рабочая станция подключаются к специальному устройству – центральному концентратору [hub], который осуществляет соединение пары узлов сети – коммутацию.
    Понятие АСОИУ
    Под АСОИУ понимают кибернетическую человеко-машинную систему, основанную на комплексном использовании математических методов и технических средствах обработки информации для решения задач управления во всех сферах человеческой деятельности. Термин кибернетика произошел от греческого «кибернетос»-управляющий, рулевой.
    Кодирование информации. Принцип действия ЭВМ

  9. Мироходец Ответить

    Двоичная система счисления используется для представления чисел в компьютере и выполнения арифметических действий с ними ввиду удобства аппаратной (микропроцессорной) реализации. Шестнадцатеричная и восьмеричная системы счисления используются для отображения компьютерных данных, т.к. такое их отображение легко читается профессионалами.
    Таблица 2.1
    Р = 10
    р = 2
    р = 8
    р = 16
    А
    B
    C
    D
    E
    F
    Перевод чисел в десятичную систему счисления
    Введем следующие обозначений номеров цифр (ц) в числе любой системы счисления, содержащем m целых разрядов до запятой и n дробных разрядов после запятой[:
    число:
    ц
    …
    ц
    ц
    ц
    ц
    ,
    ц
    ц
    …
    ц
    № цифры в числе:
    m-1
    -1
    -2
    …
    -n
    С учетом введенных обозначений число можно записать в виде:
    цm-1…ц3ц2ц1ц0,ц-1ц-2…ц-n
    Число любой системы счисления может быть представлено в виде разложения по степеням основания р системы счисления, в которой записано это число:
    цm-1?рm-1 +…+ ц3?р3 + ц2?р2 + ц1?р1 + ц0?р0 + ц-1?р-1 + ц-2?р-2 +…+ ц-n?р-n 2.1
    Сумма членов этого многочлена дает число в десятичной системе сложения.
    Например, одно и то же число, записанное в разных системах счисления, А(10)=535,5; А(2)=1000010111,1; А(8)=1027,4; А(16)=217,8 может быть представлено в виде разложения по степеням основания, сумма которого равна десятичному числу 535,5:
    р = 10 : 5?102 + 3?101 + 5?100 + 5?10-1= 500 + 30 + 5 + 5?(1/10) = 535,5
    р = 2 : 1?29 + 0?28 + 0?27 + 0?26 + 0?25 + 1?24 + 0?23 + 1?22 + 1?21 + 1?20 + 1?2-1 =
    = 512 + 0 + 0 + 0 + 0 + 16 + 0 + 4 + 2 + 1 + 0,5 = 535,5
    р = 8 : 1?83 + 0?82 + 2?81 + 7?80 + 4?8-1 = 512 + 0 + 16 + 7 + 0,5 = 535,5
    р = 16 : 2?162 + 1?161 + 7?160 + 8?16-1 = 512 + 16 + 7 + 0,5 = 535,5

  10. Hot button Ответить

    На сегодняшний день персональный компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Вся информация в компьютере представлена в двоичном коде, то есть используется алфавит в два символа 0 и 1. Именно в двоичном коде легч всего представить информацию как электрический импульс, его отсутствие (0), а его присутствие (1).
    Такой вид кодирования принято называть двоичным, а алфавит двоичного кодирования из нулей и единиц, несущий смысловую нагрузку на компьютер принято называть машинным языком.

    Примечание

    Каждая цифра двоичного кода, занимает место в памяти, равное 1 биту, соответственно две цифры 2 бита, три — 3 бита и т.д…
    Вид информации
    Двоичный код
    Числовая
    1001001111
    Текстовая
    1010011101
    Графическая
    1100101011
    Звуковая
    1010010011
    Видео
    1110010101
    Чтобы посчитать колличество информации, для числа например, нужно представить это число в двоичном коде и посчитать колличество нулей и единиц.

    Кодирование текстовой информации.

    На сегодняшний день большое колличество пользователей при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из: букв, цифр, знаков препинания и других элементов.
    Обычно для кодирования одного символа, используеться 1 байт памяти то есть 8 бит. По теории вероятностей с помощью простой формулы, которая связывает количество возможных событий (К) и количество информации (I), можно вычислить сколько не одинаковых символов можно закодировать: К = 2^I = 28 = 256.

    Примечание

    Для кодирования текстовой информации обычно используют алфавит мощьностью в 256 символов…
    Принцип данного кодирования заключается в том, что каждому символу (букве, знаку) соответствуе свой двоичный код от 00000000 до 11111111, так-же текстовая информация может быть представлена в десятичном коде от 0 до 255.
    Нужно запомнить, что на сегодняшний день для кодирования букв российского алфавитаиспользуют пять разных кодировачных таблиц (КОИ — 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), запомните, что тексты закодированные с помощью одной таблицы не будут корректно отображаться в другой кодировке. Это можно увидить в обьединенной таблице кодировки символов.
    Для одного двоичного кода в разных таблицах соответствуют разные символы:
    Двоичный код
    Десятичный код
    КОИ8
    СР1251
    СР866
    Мас
    ISO
    11000010
    194
    б
    В
    —
    —
    Т
    На сегодняшний день перекодированием текстовых документов заботится не пользователь, а программы, которые встроены в текстовые редакторы и текстовые процессоры. В начале 1997 года Microsoft Office начали поддерживать новую кодировку Unicode. В Unicode можно закодировать не 256 символов а, 65536, это было достигнуто тем, что под каждый символ начали отводить 2 байта. Сегодня больше всего популярны две таблицы это Windows (СР1251), и Unicode.

    Решаем задачи.

    Задача №1.
    Допустим у нас есть два текста которые содержат одинаковое колличество символов. Один текст записан на русском языке его алфавит (32 символа), а второй допустим на украинском его алфавит (16 символов). Чей текст несет большее количество информации?

    Решение

    I = К * а (информационный объем текста равен произведению числа символов на информационный вес одного символа). Т.к. оба текста имеют одинаковое число символов (К), то разница зависит от информативности одного символа алфавита (а).
    2^а1 = 32, т.е. а1 = 5 бит.
    2^а2 = 16, т.е. а2 = 4 бит.
    I1 = К * 5 бит, I2 = К * 4 бит.
    Значит, текст, записанный на русском языке в 5/4 раза несет больше информации.
    Задача №2.
    Объем сообщения, содержащего 2048 символов, составил 1/512 часть Мбайта. Определить мощность алфавита.

    Решение

    I = 1/512 * 1024 * 1024 * 8 = 16384 бит. – перевели в биты информационный объем сообщения.
    а = I / К = 16384 /1024 = 16 бит – приходится на один символ алфавита.
    2^16 = 65536 символов – мощность использованного алфавита.
    Именно такой алфавит используется в кодировке Unicode, который стал международным стандартом для представления символьной информации в компьютере.

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *