Главная » Реферат » Принципы представления данных и команд в компьютере реферат

Принципы представления данных и команд в компьютере. Принципы представления данных и команд в компьютере реферат


Принципы представления данных и команд в компьютере

Министерство образования  и науки Российской Федерации 

Федеральное государственное  автономное  образовательное учреждение

 высшего  профессионального   образования 

«Российский государственный  профессионально-педагогический университет»

Институт социологии и  права

Кафедра права

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине

«Информатика»

по теме:

Принципы представления  данных и команд в компьютере.

 

 

Студент_ Забродин М. М _______

Группа_211 ПВД______________

Курс__ 1_____________________

Преподаватель  _______________

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2012 г.

 

Содержание:

Введение…………………………………………………

  1. Представление текстовых данных…………………………
    1. Универсальная система кодирования текстовых данных……
  2. Представление изображений……………………………………..
  3. Представление звуковой информации…………………………….
  4. Представление видео………………………

Список литературы……………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 Люди имеют дело  со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно  записать его в компьютер, чтобы  затем воспользоваться им. В компьютер  можно поместить фотографию своего  друга или видеосъемку о том  как вы провели каникулы. Но  ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.

Компьютер - это электронная  машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую  можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы  вкус или запах, то компьютер мог  бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа  в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью  всего двух символов 1 и 0, которые  легко представляются сигналами.

 Вся информация с  которой работает компьютер кодируется  числами. Независимо от того, графическая,  текстовая или звуковая эта  информация, что бы ее мог обрабатывать  центральный процессор она должна  тем или иным образом быть  представлена числами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Представление текстовых данных.

 

 Любой текст состоит  из последовательности символов. Символами могут быть буквы,  цифры, знаки препинания, знаки  математических действий, круглые  и квадратные скобки и т.д.  Особо обратим внимание на  символ "пробел", который используется  для разделения слов и предложений  между собой. Хотя на бумаге  или экране дисплея "пробел" - это пустое, свободное место,  этот символ ничем не "хуже" любого другого символа. На  клавиатуре компьютера или пишущей  машинки символу "пробел" соответствует  специальная клавиша.

 Текстовая информация, как и любая другая, хранится  в памяти компьютера в двоичном  виде. Для этого каждому символу  ставится в соответствие некоторое  неотрицательное число, называемое  кодом символа, и это число  записывается в память ЭВМ  в двоичном виде. Конкретное соответствие  между символами и их кодами  называется системой кодировки.

 В современных ЭВМ,  в зависимости от типа операционной  системы и конкретных прикладных  программ, используются 8-разрядные  и 16-разрядные (Windows 95, 98, NT) коды  символов. Использование 8-разрядных  кодов позволяет закодировать 256 различных знаков, этого вполне  достаточно для представления  многих символов, используемых на  практике. При такой кодировке  для кода символа достаточно  выделить в памяти один байт. Так и делают: каждый символ  представляют своим кодом, который  записывают в один байт памяти.

 В персональных компьютерах  обычно используется система  кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный  код для обмена информации). Он  введен в 1963 г. и ставит в  соответствие каждому символу  семиразрядный двоичный код. Легко  определить, что в коде ASCII можно  представить 128 символов.

 В системе ASCII закреплены  две таблицы кодирования базовая  и расширенная. Базовая таблица  закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится  к символам с номерами от 128 до 255.

 Первые 32 кода базовой  таблицы, начиная с нулевого, отданы  производителям аппаратных средств.  В этой области размещаются  управляющие коды, которым не  соответствуют ни какие символы  языков. Начиная с 32 по 127 код размещены  коды символов английского алфавита, знаков препинания, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

 Кодировка символов  русского языка, известная как  кодировка Windows-1251, была введена  "извне" - компанией Microsoft, но, учитывая  широкое распространение операционных  систем и других продуктов  этой компании в России, она  глубоко закрепилась и нашла  широкое распространение. 

 Другая распространённая  кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) - её происхождение относится  к временам действия Совета  Экономической Взаимопомощи государств  Восточной Европы. Сегодня кодировка  КОИ - 8 имеет широкое распространение  в компьютерных сетях на территории  России и в российском секторе  Интернета. 

 Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка  символов русского языка, носит  название ISO (International Standard Organization - Международный  институт стандартизации). На практике  данная кодировка используется  редко. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Универсальная система кодирования текстовых данных.

 Если проанализировать  организационные трудности, связанные  с созданием единой системы  кодирования текстовых данных, то  можно прийти к выводу, что  они вызваны ограниченным набором  кодов (256). В то же время,  очевидно, что если, кодировать символы  не восьмиразрядными двоичными  числами, а числами с большим  разрядом то и диапазон возможных  значений кодов станет на много  больше. Такая система, основанная  на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной  - UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют  обеспечить уникальные коды для  65 536 различных символов - этого поля  вполне достаточно для размещения  в одной таблице символов большинства  языков планеты. 

 Несмотря на тривиальную  очевидность такого подхода, простой  механический переход на данную  систему долгое время сдерживался  из-за недостатков ресурсов средств  вычислительной техники (в системе  кодирования UNICODE все текстовые  документы становятся автоматически  вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства  достигли необходимого уровня  обеспечения ресурсами, и сегодня  мы наблюдаем постепенный перевод  документов и программных средств  на универсальную систему кодирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Представление изображений.

 

 Все известные форматы  представления изображений (как  неподвижных, так и движущихся) можно разделить на растровые  и векторные. В векторном формате  изображение разделяется на примитивы  - прямые линии, многоугольники, окружности  и сегменты окружностей, параметрические  кривые, залитые определенным цветом  или шаблоном, связные области,  набранные определенным шрифтом  отрывки текста и т. д. (см. рис.1). Для пересекающихся примитивов задается порядок, в котором один из них перекрывает другой. Некоторые форматы, например, PostScript, позволяют задавать собственные примитивы, аналогично тому, как в языках программирования можно описывать подпрограммы. Такие форматы часто имеют переменные и условные операторы и представляют собой полнофункциональный (хотя и специализированный) язык программирования.

 

 Рис 1. Двухмерное векторное изображение

 

 Каждый примитив описывается  своими геометрическими координатами. Точность описания в разных  форматах различна, нередко используются  числа с плавающей точкой двойной  точности или с фиксированной  точкой и точностью до 16-го  двоичного знака.

 Координаты примитивов  бывают как двух-, так и трехмерными.  Для трехмерных изображений, естественно,  набор примитивов расширяется,  в него включаются и различные поверхности - сферы, эллипсоиды и их сегменты, параметрические многообразия и др. (см. рис.2).

 

 Рис.2 Трехмерное векторное изображение

 

 Двухмерные векторные  форматы очень хороши для-представления  чертежей, диаграмм, шрифтов (или,  если угодно, отдельных букв шрифта) и отформатированных текстов.  Такие изображения удобно редактировать  - изображения и их отдельные  элементы легко поддаются масштабированию  и другим преобразованиям. Примеры  двухмерных векторных форматов - PostScript, PDF (Portable Document Format, специализированное  подмножество PostScript), WMF (Windows MetaFile), PCL (Printer Control Language, система команд принтеров,  поддерживаемая большинством современных  лазерных и струйных печатающих  устройств). Примером векторного  представления движущихся изображений  является MacroMedia Flash. Трехмерные векторные  форматы широко используются  в системах автоматизированного  проектирования и для генерации  фотореалистичных изображений методами  трассировки лучей и т. д.

 Однако преобразование  реальной сцены (например, полученной  оцифровкой видеоизображения или  сканированием фотографии) в векторный  формат представляет собой сложную  и, в общем случае, неразрешимую  задачу. Программы-векторизаторы существуют, но потребляют очень много  ресурсов, а качество изображения  во многих случаях получается  низким. Самое же главное - создание  фотореалистичных (фотографических  или имитирующих фотографию) изображений  в векторном формате, хотя теоретически  и, возможно, на практике требует  большого числа очень сложных  примитивов. Гораздо более практичным  для этих целей оказался другой  подход к оцифровке изображений,  который использует большинство  современных устройств визуализации: растровые дисплеи и многие печатающие устройства.

 В растровом формате  изображение разбивается на прямоугольную  матрицу элементов, называемых  пикселами (слегка искаженное PICture ELement - этемент картинки). Матрица  называется растром. Для каждого  пиксела определяется его яркость  и, если изображение цветное,  цвет. Если, как это часто бывает  при оцифровке реальных сцен  или преобразовании в растровый  формат (растеризации) векторных изображений,  в один пиксел попали несколько  элементов, их яркость и цвет  усредняются с учетом занимаемой  площади. При оцифровке усреднение  выполняется аналоговыми контурами  аналого-цифрового преобразователя,  при растеризации - алгоритмами анти-алиасинга.

 Размер матрицы называется  разрешением растрового изображения.  Для печатающих устройств (и  при растеризации изображений,  предназначенных для таких устройств)  обычно задается неполный размер  матрицы, соответствующей всему  печатному листу, а количество  пикселов, приходящихся на вертикальный  или горизонтальный отрезок длиной 1 дюйм; соответствующая единица  так и называется - точки на  дюйм (DPI, Dots Per Inch).

 Для черно-белой печати  обычно достаточно 300 или 600 DPI. Однако  принтеры, в отличие от растровых  терминалов, не умеют манипулировать  яркостью отдельной точки, поэтому  изменения яркости приходится  имитировать, разбивая изображение  на квадратные участки и регулируя  яркость относительным количеством  черных и белых (или цветных  и белых при цветной печати) точек в этом участке. Для  получения таким способом приемлемого  качества фотореалистичных изображений  300 DPI заведомо недостаточно, и даже  бытовым принтерам приходится  использовать гораздо более высокие  разрешения, вплоть до 2400 DPI.

 Вторым параметром  растрового изображения является  разрядность одного пиксела, которую  называют цветовой глубиной. Для  черно-белых изображений достаточно  одного бита на пиксел, для  градаций яркости серого или  цветовых составляющих изображения  необходимо несколько битов (см. рис.). В цветных изображениях  пиксел разбивается на три  или четыре составляющие, соответствующие  разным цветам спектра. В промежуточных  данных, используемых при оцифровке  и редактировании растровых изображений,  цветовая глубина достигает 48 или 64 бит (16 бит на цветовую  составляющую). Яркостный диапазон  современных Мониторов, впрочем,  позволяет ограничиться 8-ю битами, т. е. 256 градациями, на одну цветовую составляющую: большее количество градаций просто незаметно глазу.

 

 Рис. 3 Растровое изображение

 

 Наиболее широко используемые  цветовые модели - это RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий, соответствующие  максимумам частотной характеристики  светочувствительных пигментов  человеческого глаза), CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый, дополнительные  к RGB) и CMYG - те же цвета, но  с добавлением градаций серого. Цветовая модель RGB используется  в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYG - в цветной полиграфии.

 В различных графических  форматах используется разный  способ хранения пикселов. Два  основных подхода - хранить числа,  соответствующие пикселам, одно  за другим, или разбивать изображение  на битовые плоскости - сначала  хранятся младшие биты всех  пикселов, потом - вторые и так  далее. Обычно растровое изображение  снабжается заголовком, в котором  указано его разрешение, глубина  пиксела и, нередко, используемая  цветовая модель.

stud24.ru

Реферат: Организация данных в компьютере

Форматы представления текстовых данных, изображений, звуковой и видеоинформации. Понятие команд и их группы по характеру выполняемых операций. Кодовые таблицы и таблица передачи символов ASCII. Назначение и модель функционирования файловой системы. Краткое сожержание материала:

Размещено на

23

Оглавление

Введение

I. Представление данных и команд

1.1 Представление текстовых данных

1.2 Представление изображений

1.3 Представление звуковой информации

1.4 Представление видео

1.5 Представление команд

II. Кодовая таблица

III. Файловая система

3.1 Назначение и функционирование файловой системы

3.2 Файловая система FAT

Заключение

Литература

Введение

В настоящее время, в веке информационных технологий, когда потоки информации достигают предела плотности трафика каналов передачи, наряду с задачами обработки информации, возникают наиболее важные задачи ее упорядочивания, хранения и оперативности доступа к ней.

Именно поэтому понимание принципов построения и функционирования, а также грамотное создание и работа с различными структурами хранения данных (файлами, базами данных, файловыми системами), является одним из главных аспектов при подготовке специалистов. Изучение данных вопросов и закрепление практических навыков необходимо для взращивания уверенных пользователей ПК.

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том, как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.

Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера, очень хорошо, получается, работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть, представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами. Вся информация, с которой работает компьютер, кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

I. Представление данных и команд

Данные - это материальные объекты произвольной формы, выступающие в качестве средства представления информации. Преобразование и обработка данных позволяют извлечь информацию, т. е. данные служат исходным «сырьем» для получения информации. Фиксация информации в виде данных осуществляется с помощью конкретных средств общения на конкретном физическом носителе.

Нормальная форма записи числа имеет следующий вид, где т - мантисса числа; р - порядок; d - основание системы счисления.

Порядок указывает местоположение в числе точки, отделяющей целую часть числа от дробной части. В зависимости от порядка точка передвигается (плавает) по мантиссе. Такая форма представления чисел называется формой с плавающей точкой.

1.1 Представление текстовых данных

Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т.д. Особо обратим внимание на символ "пробел", который используется для разделения слов и предложений между собой. Хотя на бумаге или экране дисплея "пробел" - это пустое, свободное место, этот символ ничем не "хуже" любого другого символа. На клавиатуре компьютера или пишущей машинки символу "пробел" соответствует специальная клавиша.

Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому символу ставится в соответствие некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки. В современных ЭВМ, в зависимости от типа операционной системы и конкретных прикладных программ, используются 8-разрядные и 16-разрядные коды символов. Использование 8-разрядных кодов позволяет закодировать 256 различных знаков, этого вполне достаточно для представления многих символов, используемых на практике. При такой кодировке для кода символа достаточно выделить в памяти один байт. Так и делают: каждый символ представляют своим кодом, который записывают в один байт памяти.

1.2 Представление изображений

Все известные форматы представления изображений (как неподвижных, так и движущихся) можно разделить на растровые и векторные.

В векторном формате изображение разделяется на примитивы - прямые линии, многоугольники, окружности и сегменты окружностей, параметрические кривые, залитые определенным цветом или шаблоном, связные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т. д. Для пересекающихся примитивов задается порядок, в котором один из них перекрывает другой. Некоторые форматы, например, PostScript, позволяют задавать собственные примитивы, аналогично тому, как в языках программирования можно описывать подпрограммы. Такие форматы часто имеют переменные и условные операторы и представляют собой полнофункциональный (хотя и специализированный) язык программирования.

Рис. 1 Двухмерное векторное изображение

Каждый примитив описывается своими геометрическими координатами. Точность описания в разных форматах различна, нередко используются числа с плавающей точкой двойной точности или с фиксированной точкой и точностью до 16-го двоичного знака. Координаты примитивов бывают как двух-, так и трехмерными. Для трехмерных изображений, естественно, набор примитивов расширяется, в него включаются и различные поверхности - сферы, эллипсоиды и их сегменты, параметрические многообразия и др.

Рис. 2 Трехмерное векторное изображение

1.3 Представление звуковой информации

Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления. Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства - аналогово-цифровые преобразователи (АЦП).

Рис. 3 Звуковая информация

Существуют два способа звукозаписи:

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

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

Для того чтобы воспользоваться первым указанным способом в компьютере должна быть звуковая карта (плата). Реальные звуковые волны имеют весьма сложную форму и для получения их высококачественного цифрового представления требуется высокая частота квантования. Звуковая плата преобразует звук в цифровую информацию путем измерения характеристики звука (уровень сигнала) несколько тысяч раз в секунду. То есть аналоговый (непрерывный) сигнал измеряется в тысячах точек, и получившиеся значения записываются в виде 0 и 1 в память компьютера.

1.4 Представление видео

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

Существует множество различных форматов представления видеоданных. В среде Windows, применяется формат Video for Windows, базирующийся на универсальных файлах с расширением AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео). Суть AVI файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид, изображенный. Файл как таковой представляет собой единый блок, причем в него, как и в любой другой, могут быть вложены новые блоки. Заметим, что идентификатор блока определяет тип информации, которая хранится в блоке. Внутри описанного выше своеобразного контейнера информации (блока) могут храниться абсолютно произвольные данные, в том числе, например, блоки, сжатые разными методами. Таким образом, все AVI-файлы только внешне выглядят одинаково, а внутри могут различаться очень существенно. Еще более универсальным является мультимед...

www.tnu.in.ua

Принципы представления данных и команд в компьютере — реферат

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………….

Принципы представления данных в компьютере……………

Кодирование текстовой информации…………………………

Кодирование графической информации……………………...

Кодирование звуковой информации………………………….

Представление видео…………………………………………..

Заключение……………………………………………………..

Список используемой литературы……………………………. ВВЕДЕНИЕ

 

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав  прогноз погоды, можно записать его  в компьютер, чтобы затем воспользоваться  им. В компьютер можно поместить  фотографию своего друга или видеосъемку  о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.

 

Компьютер - это электронная  машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую  можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.

 

Вся информация с которой  работает компьютер кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая  или звуковая эта информация, что  бы ее мог обрабатывать центральный  процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

 

 

 

Принципы представления  данных в компьютере

 

Информация, хранимая в  памяти компьютера и предназначенная  для обработки, называется данными.

 Данные в компьютере  представляются в виде кода, который состоит из единиц и нулей в разной последовательности.

  Код - набор условных  обозначений для представления  информации.    Кодирование  - процесс представления информации  в виде кода. Компьютер может обрабатывать информацию, представленную только в числовом виде. Вся другая информация (звуки, изображения, видео) должна быть преобразована  в числовую форму, закодирована.

Единицей информации в компьютере является 1 бит, т.е. двоичный разряд, который принимает значение 0 или 1. Однако, компьютер редко работает с конкретными битами в отдельности. Наименьшая единица информации, с которой работает компьютер – это совокупность из восьми битов, воспринимаемая компьютером как единое целое. Эта комбинация битов называется байтом.  Байт можно трактовать иначе: как символ, как ячейку памяти, как единицу измерения оперативной и внешней памяти.

Большие наборы  байтов удобнее измерять крупными единицами:

1024 байт = 1 килобайт (1 Кб)

1024 Кбайт (или 1048576 байт) = 1 мегабайт (1Мб)

1024 Мбайт (или 1073741824 байт) = 1 гигабайт (1 Гб)

 

  Кодирование текстовой информации

Если каждому символу  алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно  кодировать и текстовую информацию. Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит.

Учитывая, что каждый бит принимает значение 0 или 1, количество их возможных сочетаний в байте  равно 

Значит, с помощью 1 байта можно получить 256 разных двоичных кодовых комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов.

Такое количество символов вполне достаточно для представления  текстовой информации, включая прописные  и заглавные буквы русского и  латинского алфавита, цифры, знаки, графические  символы и т.д.

Кодирование заключается  в том, что каждому символу  ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий  ему двоичный код от 00000000 до 11111111.

Таким образом, человек  различает символы по их начертанию, а компьютер - по их коду.

Важно, что присвоение символу конкретного кода - это  вопрос соглашения, которое фиксируется  в кодовой таблице.

Кодирование текстовой  информации с помощью байтов опирается  на несколько различных стандартов, но первоосновой для всех стал стандарт ASCII (American Standart Code for Information Interchange), разработанный в США в Национальном институте ANSI (American National Standarts Institute).

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования - базовая и расширенная.

Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

 

Первые 33 кода (с 0 до 32) соответствуют  не символам, а операциям (перевод  строки, ввод пробела и т. д.).

Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.

Коды с 128 по 255 являются национальными, т.е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют  различные символы.

        С распространением современных информационных технологий в мире возникла необходимость кодировать символы алфавитов других языков: японского, корейского, арабского, хинди, а также других специальных символов.

На смену старой системе  пришла новая универсальная – UNICODE, в которой один символ кодируется не одним, а двумя байтами.

В настоящее время  существует много различных кодовых  таблиц (DOS, ISO, WINDOWS, KOI8-R, KOI8-U, UNICODE и др.), поэтому тексты, созданные в одной  кодировке, могут не правильно отображаться в другой.

 

Кодирование графической информации

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек.

Давайте посмотрим на экран компьютера через увелечительное стекло.

В зависимости от марки и модели техники мы увидим либо множество  разноцветных прямоугольничков, либо множество разноцветных кружочков.

И те, и другие группируются по три  штуки, причем одного цвета, но разных оттенков.

Они называются ПИКСЕЛЯМИ (от английского PICture's ELement).

Пиксели бывают только трех цветов - зеленого, синего и красного.

Другие  цвета образовываются при помощи смешения цветов.

Рассмотрим самый простой случай - каждый кусочек пикселя может либо гореть (1), либо не гореть (0).

Тогда мы получаем следующий набор цветов:

Из трех цветов можно получить восемь комбинаций.

Для получения  богатой палитры цветов базовым  цветам могут быть заданы различные  интенсивности, тогда количество различных  вариантов их сочетаний, дающих разные краски и оттенки, увеличивается.

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

 

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

Величину I называют битовой глубиной или глубиной цвета.

Чем больше битов используется, тем  больше оттенков цветов можно получить.

Итак, любое графическое изображение  на экране можно закодировать c помощью  чисел, сообщив, сколько в каждом пикселе долей красного, сколько - зеленого, а сколько - синего цветов.

Также графическая информация может быть представлена в виде векторного изображения.

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий  из элементарных отрезков и дуг.

Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и  длиной радиуса.

Для каждой линии указывается ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет.

Информация о векторном изображении  кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т.е. количеством точек, из которых  оно складывается.

Чем больше разрешающая способность, т.е. чем больше количество строк  растра и точек в строке, тем выше качество изображение.

 

Кодирование звуковой информации

С начала 90-х годов  персональные компьютеры получили возможность  работать со звуковой информацией.

Каждый компьютер, имеющий  звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и воспроизводить звуковую информацию.

Звук представляет собой  звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда, тем  он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Программное обеспечение компьютера в настоящее время позволяет непрерывный звуковой сигнал преобразовывать в последовательность электрических импульсов, которые можно представить в двоичной форме.

Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в  памяти компьютера:

Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти компьютера:

Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука  аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. 

Затем полученный код  из регистра переписывается в оперативную  память компьютера.  

Качество компьютерного  звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.

В процессе кодирования  звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого такого участка устанавливается определенная величина амплитуды.

       Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду.

Частота измеряется в герцах (Гц).

Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц.  1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц).

Разрядность регистра – число бит в регистре аудиоадаптера.

Разрядность определяет точность измерения входного сигнала.

Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого  отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно.

Если разрядность равна 8 (16) , то при измерении входного сигнала  может быть получено

различных значений.

Очевидно, 16-разрядный  аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит  звук, чем 8-разрядный.

Звуковой файл - файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме.

 

Представление видео

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

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

Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики  и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда.

Но это только на первый взгляд, поскольку при использовании  традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой.

Достаточно очевидное  усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять  лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

myunivercity.ru

Глава 1. Представление данных в компьютере

1.1. Принципы представления данных

В 1946 г. американским ученым Джоном фон Нейманом были сформулированы основные принципы устройства и функционирования электронно-вычислительной машины (ЭВМ), которые в дальнейшем получили название принципов архитектуры ЭВМ Дж. фон Неймана. Согласно этим принципам, в состав ЭВМ входят следующие основные устройства: процессор, оперативная память (ОЗУ), устройство ввода, устройство вывода.

Во время работы компьютера в его оперативной памяти хранятся обрабатываемые данные и программа обработки. Этот принцип Неймана называют принципом хранимой в памяти программы. Всякая обработка данных (в том числе и организация ввода и вывода данных) осуществляется процессором.

Память компьютера обладает двумя основными свойствами: дискретностью и адресуемостью. Наименьшей частицей памяти является бит. Бит называется двоичным разрядом памяти, поскольку может хранить всего два значения: 0 и 1. Поэтому любая информация в компьютере (как данные, так и программа) представляется в двоичном виде.

Любая единица данных (число или символ), а также команда программы занимают определенное адресуемое поле памяти. Будем называть его ячейкой памяти. Используя адреса, процессор обращается к памяти, извлекая или записывая данные, выполняя очередную команду программы. В современных компьютерах наименьшей адресуемой частью памяти является байт – ячейка из восьми последовательных битов памяти. Адрес байта – это его порядковый номер. Если ячейка, в которой хранится, например, команда программы или число, составляет несколько байт, то ее адресом является адрес младшего байта, входящего в ячейку (байта с наименьшим номером).

Дж. фон Нейманом был сформулирован еще один важный принцип работы ЭВМ: представление чисел и выполнение вычислений в компьютере производется в двоичной системе счисления. Если первые ЭВМ могли работать только с числовой информацией, выполняя математические расчеты, то современные компьютеры могут работать с разнообразной информацией: числами, текстами, изображениями, звуком. Однако представление и обработка любого вида информации сводятся к двоичным числам (двоичным кодам), двоичным расчетам. По этой причине компьютерные технологии обработки информации называют цифровыми технологиями.

Использование двоичной системы счисления в ЭВМ вызывает необходимость перевода вводимых в ЭВМ десятичных чисел в двоичную систему счисления и обратного преобразования числовых данных при выводе из ЭВМ. Эти преобразования осуществляются автоматически по специальным программам перевода.

Недостатком двоичного представления чисел является быстрый рост числа цифр с увеличением значения. Зато этот недостаток компенсируется простотой двоичной арифметики. Вот как выглядят двоичные таблицы сложения и умножения:

+

0

1

×

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

10

1

0

1

Очень просто! Такую арифметику проще всего реализовать в процессоре ЭВМ. Поэтому с первых моделей ЭВМ и до современных компьютеров в них используется двоичная арифметика.

Тема «системы счисления» изучается в школьном курсе информатики. В дальнейшем мы будем исходить из того, что эта тема вам знакома и приступим непосредственно к рассмотрению вопросов, связанных с представлением данных в памяти ЭВМ.

studfiles.net

Принципы представления данных и команд в компьютере — реферат

Принципы  представления данных и команд в  компьютере

Оглавление

Принципы  представления данных в компьютере 

Кодирование текстовой информации 

Кодирование графической информации 

Кодирование звуковой информации 

Представление видео 

Список используемой литературы 1  

 

 

 

Принципы представления данных в компьютере 

Информация, хранимая в памяти компьютера и предназначенная для  обработки, называется данными. 

Данные в компьютере представляются в виде кода, который состоит из единиц и нулей в разной последовательности. 

 Код - набор условных  обозначений для представления  информации.    Кодирование - процесс представления информации в виде кода. Компьютер может обрабатывать информацию, представленную только в числовом виде. Вся другая информация (звуки, изображения, видео) должна быть преобразована  в числовую форму, закодирована.

Единицей информации в компьютере является 1 бит, т.е. двоичный разряд, который принимает значение 0 или 1. Однако, компьютер редко работает с конкретными битами в отдельности. Наименьшая единица информации, с которой работает компьютер – это совокупность из восьми битов, воспринимаемая компьютером как единое целое. Эта комбинация битов называется байтом.  Байт можно трактовать иначе: как символ, как ячейку памяти, как единицу измерения оперативной и внешней памяти.

Большие наборы  байтов удобнее измерять крупными единицами:

1024 байт = 1 килобайт (1 Кб)

1024 Кбайт (или 1048576 байт) = 1 мегабайт (1Мб)

1024 Мбайт (или 1073741824 байт) = 1 гигабайт (1 Гб) 

 

 

  Кодирование  текстовой информации

Если каждому символу  алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно  кодировать и текстовую информацию. Для хранения двоичного кода одного символа выделен 1 байт = 8 бит.

Учитывая, что каждый бит принимает значение 0 или 1, количество их возможных сочетаний в байте равно

Значит, с помощью 1 байта  можно получить 256 разных двоичных кодовых  комбинаций и отобразить с их помощью 256 различных символов.

Такое количество символов вполне достаточно для представления  текстовой информации, включая прописные  и заглавные буквы русского и  латинского алфавита, цифры, знаки, графические  символы и т.д.

Кодирование заключается  в том, что каждому символу  ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий  ему двоичный код от 00000000 до 11111111.

Таким образом, человек различает  символы по их начертанию, а компьютер - по их коду.

Важно, что присвоение символу  конкретного кода - это вопрос соглашения, которое фиксируется в кодовой таблице.

Кодирование текстовой информации с помощью байтов опирается на несколько различных стандартов, но первоосновой для всех стал стандарт ASCII (American Standart Code for Information Interchange), разработанный в США в Национальном институте ANSI (American National Standarts Institute).

В системе ASCII закреплены две  таблицы кодирования - базовая и расширенная.

Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная  относится к символам с номерами от 128 до 255. 

 

Первые 33 кода (с 0 до 32) соответствуют  не символам, а операциям (перевод  строки, ввод пробела и т. д.).

Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания.

Коды с 128 по 255 являются национальными, т.е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные  символы.       

 С распространением  современных информационных технологий  в мире возникла необходимость  кодировать символы алфавитов  других языков: японского, корейского, арабского, хинди, а также других  специальных символов.

На смену старой системе  пришла новая универсальная – UNICODE, в которой один символ кодируется не одним, а двумя байтами.

В настоящее время существует много различных кодовых таблиц (DOS, ISO, WINDOWS, KOI8-R, KOI8-U, UNICODE и др.), поэтому  тексты, созданные в одной кодировке, могут не правильно отображаться в другой.  

 

Кодирование графической информации

Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек.

Давайте посмотрим на экран компьютера через  увелечительное стекло.

В зависимости  от марки и модели техники мы увидим либо множество разноцветных прямоугольничков, либо множество разноцветных кружочков.

И те, и  другие группируются по три штуки, причем одного цвета, но разных оттенков.

Они называются ПИКСЕЛЯМИ (от английского PICture's ELement).

Пиксели бывают только трех цветов - зеленого, синего и красного.

Другие  цвета образовываются при помощи смешения цветов.

Рассмотрим  самый простой случай - каждый кусочек  пикселя может либо гореть (1), либо не гореть (0).

Тогда мы получаем следующий набор цветов:

Из трех цветов можно получить восемь комбинаций.

Для получения  богатой палитры цветов базовым  цветам могут быть заданы различные  интенсивности, тогда количество различных  вариантов их сочетаний, дающих разные краски и оттенки, увеличивается.

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

 

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

Величину I называют битовой глубиной или глубиной цвета.

Чем больше битов используется, тем больше оттенков цветов можно получить.

Итак, любое  графическое изображение на экране можно закодировать c помощью чисел, сообщив, сколько в каждом пикселе долей красного, сколько - зеленого, а сколько - синего цветов.

Также графическая информация может быть представлена в виде векторного изображения.

Векторное изображение представляет собой  графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг.

Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и длиной радиуса.

Для каждой линии указывается ее тип (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет.

Информация  о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и  обрабатывается специальными программами.

Качество  изображения определяется разрешающей  способностью монитора, т.е. количеством  точек, из которых оно складывается.

Чем больше разрешающая способность, т.е. чем  больше количество строк растра и  точек в строке, тем выше качество изображение.  

 

Кодирование звуковой информации

С начала 90-х годов персональные компьютеры получили возможность работать со звуковой информацией.

Каждый компьютер, имеющий  звуковую плату, микрофон и колонки, может записывать, сохранять и  воспроизводить звуковую информацию.

Звук представляет собой  звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой.

Чем больше амплитуда, тем  он громче для человека, чем больше частота сигнала, тем выше тон.

Программное обеспечение  компьютера в настоящее время  позволяет непрерывный звуковой сигнал преобразовывать в последовательность электрических импульсов, которые  можно представить в двоичной форме.

Процесс преобразования звуковых волн в двоичный код в памяти компьютера:

Процесс воспроизведения  звуковой информации, сохраненной в  памяти компьютера:

Аудиоадаптер (звуковая плата) – специальное устройство, подключаемое к компьютеру, предназначенное для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования (из числового кода в электрические колебания) при воспроизведении звука.

В процессе записи звука  аудиоадаптер с определенным периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины.

Затем полученный код из регистра переписывается в оперативную  память компьютера.  

Качество компьютерного  звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью.

В процессе кодирования звукового  сигнала производится его временная  дискретизация – непрерывная  волна разбивается на отдельные  маленькие временные участки  и для каждого такого участка  устанавливается определенная величина амплитуды.      

 Частота дискретизации  – это количество измерений  входного сигнала за 1 секунду.

Частота измеряется в герцах (Гц).

Одно измерение за одну секунду соответствует частоте 1 Гц.   1000 измерений за 1 секунду – 1 килогерц (кГц).

Разрядность регистра –  число бит в регистре аудиоадаптера.

Разрядность определяет точность измерения входного сигнала.

Чем больше разрядность, тем  меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно.

Если разрядность равна 8 (16) , то при измерении входного сигнала  может быть получено

   

различных значений.

 

Очевидно, 16-разрядный аудиоадаптер точнее кодирует и воспроизводит звук, чем 8-разрядный.

Звуковой файл - файл, хранящий звуковую информацию в числовой двоичной форме. 

 

Представление видео 

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

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

Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики  и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда.

Но это только на первый взгляд, поскольку при использовании  традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится  слишком большой.

Достаточно очевидное  усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком (в литературе его принято называть ключевым), а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

 

 

Список используемой литературы: 

 

http://ru.wikipedia.org/

http://www.mkgt.ru/lib/sp230103/rsoi/intr/M1/p2_2_5.htm

http://www.5byte.ru/9/0009.php

http://kuzelenkov.narod.ru/mati/book/inform/inform6.html

 

 

 

 

 

 

 

referat911.ru

Смотрите также