Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Представление различных видов информации в компьютере

Целые положительные числа представляются в компьютере в обычном двоичном виде. Каждой цифре двоичного представления соответствует один разряд памяти (бит). Если ячейка памяти, используемая для хранения целых положительных чисел, имеет N двоичных разрядов, то она может содержать числа в диапазоне 0 … 2^N-1.

Двоичные разряды в ячейках памяти нумеруются числами 0, 1, 2, …, равными соответствующим степеням основания системы счисления.

В компьютере целое число без знака представляется в виде последовательности, состоящей из 0 и 1. Незначащие нули записываются вперёд.

В восьмиразрядном компьютере минимальное целое беззнаковое число 00000000, а максимальное 11111111.

Если ячейка памяти используется для хранения как положительных, так и отрицательных чисел, то один двоичный разряд (обычно самый старший, т. е. имеющий самый большой номер) используется для хранения знака числа. Как правило, знаковый разряд содержит 0 для положительных и 1 для отрицательных чисел.

Для хранения в памяти компьютера отрицательных чисел используются три основных способа, при которых в старшем двоичном разряде хранится знак числа, а в остальных разрядах содержится:

а) в прямом коде – абсолютная величина числа;

б) в обратном коде – дополнение абсолютной величины числа до 1 (получаемое путём инвертирования каждого бита абсолютной величины числа);

в) в дополнительном коде – дополнение абсолютной величины числа до 2 (получаемое путём инвертирования каждого бита абсолютной величины числа и прибавлением к нему 1).

Нажатие любой алфавитно-цифровой клавиши на клавиатуре приводит к тому, что в компьютер посылается сигнал в виде двоичного числа, представляющего собой одно из значений кодовой таблицы

Традиционно для кодирования одного символа используется 1 байт (8 двоичных разрядов). Это позволяет закодировать N=2⁸=256 различных символов, которых обычно бывает достаточно для представления тексто­вой информации (прописные и заглавные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и т.д.).

При двоичном кодировании текстовой информации каждому символу ставится в соответствие своя уникальная последовательность из восьми нулей и единиц, свой уникаль­ный двоичный код от 00000000 до 11111111 (десятичный код от 0 до 255).

Присвоение символу конкретного двоичного кода - это вопрос согла­шения, которое фиксируется в кодовой таблице. Первые 33 кода (с 0 по 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. В настоящее время существуют несколько различных кодовых таб­лиц для русских букв, поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не всегда правильно отображаются в другой.

Кодовая таблица — это внутреннее представление символов в компьютере.

Во всём мире в качестве стандарта принята таблица ASCII (American Standard Code for Informational Interchange — Американ­ский стандартный код информационного обмена).

Стандарт ASCII кодирует первые 128 символов от 0 до 127: цифры, буквы латинского алфавита, управляющие символы. Стандартная кодировка была 7-битной. Расширенная кодировка является 8-битной и в таблице ASCII-кодов символы от 128 до 255 являются вариативными, например, в ней могут быть представлены коды русского или национального алфавитов и псевдографики.

Для сокращения записи и удобства пользования кодами символов в таблице используют шестнадцатеричную систему счисления, состо­ящую из 16 символов – 10 цифр и 6 латинских букв: А, В, С, D, Е, F.

В последнее время появился новый международный стандарт Unicode, который отводит на каждый символ не один байт, а два, и потому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а N=216=65536 раз­личных символов. Стандартная часть кодовой таблицы ASCII совпадает с началом кодировки Юникод, только перед шестнадцатеричным кодом символа добавляется ещё два нуля.

С 80-х годов интенсивно развивается технология обработки на компь­ютере графической информации. Компьютерная графика позволяет соз­давать и редактировать рисунки, схемы, чертежи, преобразовывать изо­бражения (фотографии, слайды и т.д.), представлять статистические дан­ные в форме деловой графики, создавать анимационные модели (научные, игровые и т.д.), обрабатывать «живое видео».

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

Изображение может иметь различный размер, который определяется количеством точек по горизонтали и по вертикали. В современных персо­нальных компьютерах обычно используются четыре основных размера изображения или разрешающих способностей экрана: 640*480, 800*600, 1024*768 и 1280*1024 точки.

Графический режим вывода изображения на экран определя­ется разрешающей способностью экрана и глубиной цве­та. Полная информация обо всех точках изображения, храня­щаяся в видеопамяти, называется битовой картой изобра­жения.

Пиксели – мельчай­шие фрагменты, из кото­рых состоит цифровое изображение. Высококачественные цифровые изображения обычно используют 24 бита (3 байта) для за­писи цвета каждого пик­селя. Данный метод со­держит коды для 16 млн. различных цветов и назы­вается 24-битовым, или истинным цветом (по-ан­глийски True color).

Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, ин­формация о каждой его точке (цвет точки) должна храниться в видеопа­мяти компьютера.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем рас­трового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объема одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения ин­формационный объем одной точки равен 1 биту, так как точка может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя циф­рами — 0 или 1.

Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для наи­более распространенного в настоящее время графического режима (800*600 точек, 16 бит на точку). Всего точек на экране: 800 * 600 = 480000. Необходимый объем видеопамяти: 16 бит*480000=7680000 бит=960000 байт=937,5 Кбайт.

Современные компьютеры обладают такими техническими характери­стиками, которые позволяют обрабатывать и выводить на экран, так на­зываемое «живое видео», т.е. видеоизображение естественных объектов. Видеоизображение формируется из отдельных кадров, которые сменяют друг друга с высокой частотой (не воспринимаемой глазом). Обычно час­тота кадров составляет 25 Гц, т.е. за 1 секунду сменяется 25 кадров.

Векторное изображение представляет собой совокупность графических примитивов. Каждый примитив состоит из элементарных отрезков кривых, параметры которых (координаты узловых точек, радиус кривизны и пр.) описываются математическими формулам: Для каждой линии указываются ее тип (сплошная, пунктирна, штрихпунктирная), толщина и цвет, а замкнутые фигуры дополнительно характеризуются типом заливки. Кодирование векторных изображений выполняется различными способами в зависимости от прикладной среды. В частности, формулы, описывающие отрезки кривых, могут кодироваться как обычная буквенно-цифровая информация для дальнейшей обработки специальными программами.