Целое число - два байта, дробное число - четыре байта.

Представление данных в ЭВМ.

Современные ЭВМ реализованы на электронных элементах (триггерах), имеющих два устойчивых состояния (типа включен/выключен). Эти состояния кодируются – одно обозначается “0”(ноль), другое – “1” (единица). Таким образом, язык ЭВМ содержит как и азбука Морзе (телеграфная азбука) только два символа. Это в свою очередь, вынуждает для представления данных в ЭВМ использовать специальные коды. Данные по типу можно разделить на четыре группы.

СИМВОЛЬНЫЕ – используются для обозначения понятий, объектов и формирования ТЕКСТОВ по правилам того или иного языка сообщений.

ЧИСЛОВЫЕ – используются для обозначения КОЛИЧЕСТВ в различных формах и различных системах счисления (двоичной, восьмеричной, десятичной и шестнадцатеричной)

ДАТА - используется для представления ДАТ в различных формах (американской, германской, европейской и других)

ЛОГИЧЕСКИЕ – используются для обозначения НАЛИЧИЯ или отсутствия какого-либо признака (ЕСТЬ/НЕТ) и имеют только два значения:

ИСТИНА – обозначается либо .T., либо Y

ЛОЖЬ – обозначается либо .F., либо N

Основным элементом кодированного представления данных в ЭВМ является БАЙТ. Это код из восьми позиций, в каждой из которых может находиться либо 0, либо 1. Например: 01001000 или 01000101 и т.п. Каждая позиция называется разрядом или битом. В зависимости от того, какой тип данных представляет байт, его содержимое интерпретируется по-разному.

При представлении СИМВОЛЬНЫХ данных один байт представляет собой кодированное представление одного символа, например:

Код буквы N, 01000101 - код буквы Е

Байтом можно представить 256 различных символов. Для такого представления используется стандартная таблица ASCII (читается аски). В этой таблице первые 128 кодовых комбинаций являются общими для всех стран, а последние 128 кодов символов используются в различных языках, в частности русском. Каждому символу таблицы ASCII соответствует свой и только свой код.

При представлении ЧИСЛОВЫХ данных один байт интерпретируется как целое число в пределах от -127 до 128. Поскольку это очень узкий диапазон, то для представления любого как дробного, так и целого числа используется несколько байт (чаще всего четыре байта). Таким образом, если рассматривать коды букв N и E как числовые данные, то это 78 и 69 соответственно. Если же рассматривать оба байта как одно число 0100111001000101, то оно соответствует 12037. В настоящее время принят следующий стандарт:

ЦЕЛОЕ ЧИСЛО - два байта, ДРОБНОЕ ЧИСЛО - четыре байта.

Данные типа ДАТА представляются всегда восьмью байтами.

При представлении ЛОГИЧЕСКИХ данных для одного значения достаточно одного бита (0 -.F., 1 -.T.), однако чаще для представления одного значения используется один байт.

42

Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения.

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (picture element – элемент рисунка) – минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем «плотнее» расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

Цвета кодируются в двоичном коде: при использовании 16-цветного рисунка кодирование каждого пикселя осуществляется 4 битами (16=2⁴), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то можно передать 2¹⁶ = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета – так называемый режим «истинного цвета» (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

48

В компьютерах и других автоматических устройствах широко применяются электрические схемы, содержащие сотни и тысячи переключательных элементов: реле, выключателей и т.п. Разработка таких схем весьма трудоёмкое дело. Оказалось, что здесь с успехом может быть использован аппарат алгебры логики.

Переключательная схема — это схематическое изображение некоторого устройства, состоящего из переключателей и соединяющих их проводников, а также из входов и выходов, на которые подаётся и с которых снимается электрический сигнал.

Каждый переключатель имеет только два состояния: замкнутое и разомкнутое. Переключателю Х поставим в соответствие логическую переменную х, которая принимает значение 1 в том и только в том случае, когда переключатель Х замкнут и схема проводит ток; если же переключатель разомкнут, то х равен нулю.

Будем считать, что два переключателя Х и связаны таким образом, что когда Х замкнут, то разомкнут, и наоборот. Следовательно, если переключателю Х поставлена в соответствие логическая переменная х, то переключателю должна соответствовать переменная .

Всей переключательной схеме также можно поставить в соответствие логическую переменную, равную единице, если схема проводит ток, и равную нулю — если не проводит. Эта переменная является функцией от переменных, соответствующих всем переключателям схемы, и называется функцией проводимости.

Две схемы называются равносильными, если через одну из них проходит ток тогда и только тогда, когда он проходит через другую (при одном и том же входном сигнале).

Из двух равносильных схем более простой считается та схема, функция проводимости которой содержит меньшее число логических операций или переключателей.

67

Запоминающее устройство (память) компьютера предназначено для хра­нения данных и программ для их обработки. Память компьютера дискретна, она состоит из отдельных ячеек. Наименьший элемент памяти — бит — дво­ичный разряд. В нем хранится двоичный код (0 или 1). Восемь последова­тельных двоичных разрядов составляют байт. Максимальное количество байтов, которое может быть одновременно обработано командой процессора, называется машинное слово, длиной которого определяется разрядность процессора

Объем памяти компьютера измеряется в байтах и их производных: кило­байтах (1 Кб = 1024 б), мегабайтах (1Мб = 1024 Кб), гигабайтах (1Гб = = 1024 Мб) и т. д. Основными характеристиками запоминающих устройств являются быстродействие и емкость.

Память компьютера имеет многоуровневый характер. Такое сочетание запоминающих систем называется иерархией памяти компьютера.

Память компьютера по способу организации и использования можно разделить на внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя память компьютера включает в себя оперативную памяти, постоянную памяти, кэш-память.

Оперативная память (оперативное запоминающее устройство — ОЗУ или Random Access Memory— RAM) — энергозависимое, быстродействующее

запоминающее устройство, предназначенное для хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе на текущем этапе функционирования ПК. ОЗУ — энергозависимая память: при отключении напряжения питания информация, хранящаяся в ней, теряется.

Постоянная память (постоянное запоминающее устройство — ПЗУ или Read Only Memory —ROM) используется для хранения неизменяемой ин­формации: загрузочные программы ОС, программы тестирования устройств компьютера и некоторых драйверов базовой системы ввода-вывода (BIOS-Basic Input-Output System) и др. Из ПЗУ можно только считывать информацию.

Кэш-память — высокоскоростная память сравнительно большой емкости, которая является буфером между оперативной памятью и микропроцессором и позволяющая увеличить скорость выполнения операций. В кэш-памяти хранятся данные, которые микропроцессор получил и будет использовать в бли­жайшие такты своей работы. Микропроцессоры, начиная от МП 80486, имеют свою встроенную кэш-память (или кэш-память 1-го уровня). Кэш-память 2-го уровня размещается на материнской плате вне микропроцессора и хранит дан­ные и результаты, обрабатываемые процессором в текущий момент времени.

Внешняя память компьютера предназначена для долговременного хране­ния информации. Внешние ЗУ также называют накопителем.

Накопители бывают внешними (собственный корпус и источник питания), встроенными в корпус компьютера, со сменными и несменными носителями, с носителями разной формы (диски, ленты). Накопители имеют разные характеристики: максимально возможный объем хранимой информации,время доступа.

Накопители на магнитных лентах называются стримерами. В современ­ных стримерах используются специальные кассеты (картриджи) с магнит­ной лентой. Стримеры имеют разные стандарты, определяющие интерфейс с компьютером, формат магнитной ленты, методы кодирования и сжатия.

Отличительной особенностью накопителей на дисках является использо­вание в качестве носителей информации дисков разного диаметра, отличаю­щихся форм-фактором. Выпускаются носители с форм-фактором (размером) 1,8", 2,5", 3,5", 5,25".

Жесткие несменные диски называются винчестерами. Они представляют собой систему, состоящую из механического привода головок чтения-записи, нескольких носителей и контроллера, обеспечивающего работу всего уст­ройства. Магнитная головка (несколько магнитных головок в специальном позиционере) является одной из наиболее важных частей устройства. Носи­тель информации состоит из нескольких дисков, каждый из которых имеет две рабочие поверхности. При записи информации используются магнитные свойства слоя, нанесенного на поверхность.

Гибкие диски (floppy) в зависимости от размера бывают двух видов — 5,25". и 3,5". Операции чтения/записи осуществляются контактным способом,

т. е. при соприкосновении магнитной головки устройства с поверхностью носителя. У таких носителей невысокая плотность записи, скорость обмена, значительное время доступа.

Магнитооптические диски имеют различную емкость от 128 Мбайт до 640 Мбайт. Запись производится после нагревания лазером магнитного слоя до определенной температуры. Надежность хранения информации обес­печивается тем, что при обычной температуре информация не подверженадействию внешних магнитных полей.

Устройства CD-ROM используют носители емкостью до 650 Мбайт, пред­ставляющие собой диски со светоотражающим слоем на одной стороне, где хранится информация. На диск нанесена дорожка-спираль от центра к краю диска, состоящая из отражающих и не отражающих свет точек; считываниепроизводится лазерным лучом.

НакопителиCD-R позволяют лишь однократно записывать информацию на диски. Луч лазера прожигает пленку на поверхности диска, меняя его отражающую способность. Перезапись при этом невозможна. Такие диски считываются на любом приводе CD-ROM.

НакопителиCD-RW позволяют делать многократную запись на диск. Здесь используются свойство рабочего слоя переходить под воздействием лазерного луча в кристаллическое или аморфное состояние, имеющие разную отражательную способность.

НакопителиDVD предназначены для хранения видео, аудио, высокого качества, компьютерной информации большого объема. Плотность записи выше, чем у обычных CD-ROM.+

НакопителиDVD-RAM позволяют записывать и перезаписывать ин­формацию.

Накопители на сменных жестких дисках используют технологию винчес­теров. Параметры таких устройств приближаются к параметрам устройств с жесткими несъемными дисками.

В последние годы в ПК стали использоваться новые ЗУ — флэш-память. Модули или карты флэш-памяти могут устанавливаться прямо в разъемы материнской платы. Флэш-память обладает рядом преимуществ в использова­нии: высокая надежность и ударопрочность, малое энергопотребление. Одним из основных преимуществ флэш-памяти является ее компактность, поэтому она постепенно все активнее применяется для хранения и переноса данных.

Выводы. Устройства памяти являются одним из основных составля­ющих компьютера и предназначены для хранения программ и обрабаты­ваемых данных. Различают устройства внутренней и внешней памяти, отличающиеся принципами действия и характеристиками.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: