Presentasjon av informasjon i datamaskinen: eksempler på bruk

Hvis en person studerer datateknologi ikke overfladisk, men seriøst nok, må han sikkert vite om hvilke former for informasjon representasjon finnes på datamaskinen. Dette problemet er en av de mest grunnleggende, siden ikke bare bruken av programmer og operativsystemer, men selve programmeringen er basert i prinsippet på nettopp disse elementene.

Leksjon "Presentasjon av informasjon i datamaskinen": det grunnleggende

Generelt er en datateknikk i hvordan den oppfatter informasjon eller kommandoer, konverterer dem til filformater og gir brukeren et klargjort resultat, noe forskjellig fra de allment aksepterte konseptene.

Faktum er at alle eksisterende systemer er basert på bare to logiske operatører - "true" og "false" (true, false). I en enklere forstand er dette "ja" eller "nei".

Det er tydelig at ordene datateknologi ikke forstår, derfor i begynnelsen av utviklingen av datateknologi ble det opprettet et spesielt digitalt system med en betinget kode, hvor enheten tilsvarer setningen og null til negasjonen. Slik oppstod den såkalte binære representasjonen av informasjon i datamaskinen. Avhengig av kombinasjonene av nuller og de, bestemmes størrelsen på informasjonsobjektet.

Den minste måleenheten for denne typen størrelse er litt, noe som kan være enten 0 eller 1. Men moderne systemer med så små verdier virker ikke, og praktisk talt alle metoder for å presentere informasjon i en datamaskin blir redusert til å bruke åtte bits samtidig, noe som til sammen Lag en byte (2 til den åttende kraften). I en byte kan du således kode et hvilket som helst tegn fra 256 mulige. Og det er den binære koden som er grunnlaget for grunnlaget for ethvert informasjonsobjekt. Videre blir det klart hvordan det ser ut i praksis.

Informatikk: presentasjon av informasjon i datamaskinen. Fast punktnummer

Siden talen opprinnelig kom om tallene, la oss vurdere hvordan systemet oppfatter dem. Representasjon av numerisk informasjon i en datamaskin i dag kan betinget deles inn i prosessnummer med et fast og flytende punkt. Den første typen kan også inneholde ordinære heltall, som har null etter komma.

Det antas at tall av denne typen kan okkupert 1, 2 eller 4 byte. Den såkalte hovedbyten er ansvarlig for tegn på tallet, med null for det positive tegnet, og en for det negative. Således er for eksempel i en 2-byte-representasjon rekkevidden av verdier for positive tall i området fra 0 til 2 ¹⁶ -1, som er 65535, og for negative tall fra -2-15 til 2 ¹⁵ -1, som er lik numerisk rekkevidde fra -32768 til 32767.

Flytende punktrepresentasjon

Nå vurderer den andre typen tall. Faktum er at skolens læreplan om emnet "Presentasjon av informasjon i datamaskinen" (9. klasse) ikke omhandler flytende punktnumre . Operasjoner med dem er ganske komplekse og brukes for eksempel når du lager dataspill. Forresten, litt distraherende fra emnet, er det verdt å si at for moderne grafikkakseleratorer er en av hovedresultatindikatorene driftshastigheten med nettopp disse tallene.

Her brukes en eksponensiell form, hvor kommaseposisjonen kan variere. Som den grunnleggende formelen som viser representasjonen av et tall A, er følgende akseptert: A = m _{A *} q ^P , hvor m _A er mantissen, q ^P er basen til talesystemet, og P er rekkefølgen til tallet.

Mantissa må oppfylle kravet q ^-1 ≤ | m _A | <1, det vil si at det må være en ordentlig binær fraksjon som inneholder et tall etter desimaltegnet som er forskjellig fra null, og rekkefølgen er et heltall. Og ethvert normalisert desimalnummer kan ganske enkelt representert i eksponentiell form. Og tallene av denne typen er 4 eller 8 byte i størrelse.

For eksempel vil desimalnummeret 999.999 i henhold til formelen med normalisert mantissa se ut som 0,999999 _* 10 ³ .

Viser tekstdata: litt historie

De fleste brukere av datasystemer bruker fortsatt testinformasjon. Og presentasjonen av tekstinformasjon i datamaskinen tilsvarer de samme prinsippene for binær kode.

På grunn av det faktum at mange språk finnes i verden i dag, brukes spesielle kodesystemer eller kodetabeller til å representere tekstinformasjon. Med ankomsten av MS-DOS var kjernestandarden CP866-kodingen, og Apples datamaskiner brukte sin egen Mac-standard. På den tiden for det russiske språket ble introdusert en spesiell koding ISO 8859-5. Men med utvikling av datateknologi måtte nye standarder innføres.

Typer kodinger

Så for eksempel i slutten av 90-tallet i forrige århundre var det en universell koding Unicode, som kunne fungere ikke bare med tekstdata, men også med lyd og video. Dens særegenhet var at en bit ble tilordnet et tegn, men to.

Litt senere var det andre varianter. For Windows-systemer er kodingen av CP1251 den mest brukte, men for det samme russiske språket og bruker fortsatt KOI-8P-koding, dukket opp på slutten av 70-tallet, og på 80-tallet brukes det aktivt selv på UNIX-systemer.

Selve presentasjonen av tekstinformasjon i datamaskinen er basert på ASCII-tabellen, som inkluderer de grunnleggende og utvidede delene. Den første inneholder koder fra 0 til 127, den andre - fra 128 til 255. De første kodene i området 0-32 er imidlertid ikke tildelt symbolene som er tilordnet tastene til standardtastaturet, men til funksjonsknappene (F1-F12).

Grafiske bilder: grunnleggende typer

Når det gjelder grafikk, som er aktivt brukt i den moderne digitale verden, er det nyanser. Hvis du ser på presentasjonen av grafisk informasjon i datamaskinen, bør du først se på hovedtyper av bilder. Blant dem er det to hovedtyper - vektor og bitmap.

Vektorgrafikk er basert på bruk av primitive former (linjer, sirkler, kurver, polygoner, etc.), tekstinnlegg og fyller med en bestemt farge. Rasterbilder er basert på bruk av en rektangulær matrise, hvor hvert element kalles en piksel. For hvert slikt element kan du angi lysstyrke og farge.

Vector bilder

I dag har bruken av vektorbilder et begrenset omfang. De er gode, for eksempel når du lager tegninger og tekniske ordninger eller for todimensjonale eller tredimensjonale modeller av objekter.

Eksempler på stasjonære vektorformer kan være formater som PDF, WMF, PCL. For å flytte skjemaer, er MacroMedia Flash-standarden vanligvis brukt. Men hvis du snakker om kvalitet eller utfører mer kompliserte operasjoner enn samme skalering, er det bedre å bruke rasterformater.

Bitmap-bilder

Med rasterobjekter er situasjonen mye mer komplisert. Faktum er at presentasjonsinformasjon i en matrisebasert datamaskin innebærer bruk av ytterligere parametere-fargedybden (det kvantitative uttrykket for antall farger i paletten) i biter og størrelsen på matrisen (antallet piksler per tomme, referert til som DPI).

Det vil si at paletten kan bestå av 16, 256, 65536 eller 16777216 farger, og matrisen kan variere, selv om den vanligste oppløsningen er 800x600 piksler (480.000 piksler). Ved disse tiltakene kan du bestemme antall biter som kreves for å lagre objektet. For å gjøre dette bruker vi først formelen N = 2 ^I , hvor N er antall farger, og jeg er fargedybden.

Deretter beregnes mengden informasjon. For eksempel, beregne filstørrelsen for et bilde som inneholder 65536 farger, og en matrise på 1024x768 piksler. Løsningen er som følger:

• I = logg ₂ 65536, som er 16 bits;
• Antall piksler 1024 _* 768 = 786 432;
• Mengden minne er 16 bits _* 786 432 = 12 582 912 byte, som tilsvarer 1,2 MB.

Typer av lyd: de viktigste retningene for syntese

Presentasjonen av informasjon i en datamaskin som kalles lyd er underlagt de samme grunnleggende prinsippene som beskrevet ovenfor. Men, som for andre typer informasjonsobjekter, brukes ytterligere egenskaper også til å representere lyden.

Dessverre dukket opp lyd og reproduksjon av høy kvalitet i datateknologi i siste omgang. Men hvis det med reproduksjon fortsatt var noe på en eller annen måte, var syntesen av et virkelig lydende musikalsk instrument praktisk talt umulig. Derfor har noen plateselskaper introdusert sine egne standarder. I dag er FM-syntese og tabellbølge-metoden mest brukt.

I det første tilfellet er det underforstått at enhver naturlig lyd som er kontinuerlig, kan dekomponeres til en bestemt sekvens (kombinasjon) av de enkleste harmonikene ved hjelp av diskretiseringsmetoden og produsere informasjonsrepresentasjon i datamaskinens minne basert på koden. For avspilling brukes reverseringsprosessen, men i dette tilfellet er tap av enkelte komponenter uunngåelig, som vises på kvaliteten.

I tabellbølge-syntese antas det at det er et forhåndsskapet bord med eksempler på lydende levende instrumenter. Slike eksempler kalles prøver. I dette tilfellet brukes MIDI-kommandoer (Musical Instrument Digital Interface) ofte for avspilling, som oppfatter typen instrument, tonehøyde, lydvarighet, intensitet og dynamikk for endringer, miljøparametere og andre egenskaper fra koden. På grunn av dette er denne lyden nært tilnærmet den naturlige.

Moderne formater

Hvis tidligere WAV-standarden ble tatt som grunnlag (faktisk er selve lyden representert som en bølge), ble det over tid svært ubeleilig, i hvert fall fordi slike filer tok for mye plass på lagringsmediet.

Over tid har teknologier dukket opp som gjør det mulig å komprimere et slikt format. Følgelig har formatene selv blitt endret. Den mest kjente i dag kan kalles MP3, OGG, WMA, FLAC og mange andre.

Imidlertid forblir hovedparametrene for en lydfil frem til nå prøvefrekvensen (standarden er 44,1 kHz, selv om man kan oppfylle verdiene både over og under) og antall signalnivåer (16 bits, 32 bits). I prinsippet kan slik digitalisering tolkes som representasjon av informasjon i en datamaskin av lydtype basert på det primære analoge signalet (enhver lyd i naturen er i utgangspunktet analog).

Videoinnlevering

Hvis problemene med lyden ble løst raskt nok, så med videoen gikk alt ikke så jevnt. Problemet var at et klipp, film eller til og med et videospill er en kombinasjon av video og lyd. Det virker, som er enklere enn å kombinere bevegelige grafiske objekter med en skala? Som det viste seg, ble dette et reelt problem.

Her er poenget at fra det tekniske synspunkt, bør den første rammen av hver scene, kalt nøkkelrammen, først bli lagret, men først da for å bevare forskjellene (differansrammer). Og de mest triste, digitaliserte eller opprettede videoene viste seg å være så store at det bare var umulig å lagre dem på en datamaskin eller flyttbare medier.

Problemet ble løst når AVI-formatet dukket opp, noe som er en slags universell beholder som består av et sett med blokker hvor vilkårlig informasjon kan lagres, selv komprimert på forskjellige måter. Dermed kan selv filer av samme AVI-format variere betydelig mellom seg selv.

Og i dag kan du møte ganske mange andre populære videoformater, men for alle bruker de også sine egne indikatorer og parameterverdier, hvorav den viktigste er antall bilder per sekund.

Kodeker og dekodere

Representasjon av informasjon i datamaskinen i videoplanen er umulig å forestille seg uten bruk av kodeker og dekodere som brukes til å komprimere det innledende innholdet og dekomprimeres under avspilling. Deres veldig navn antyder at noen koder (komprimerer) signalet, det andre - tvert imot - pakker ut.

De er ansvarlige for innholdet av beholdere av noe format, samt bestemme størrelsen på den endelige filen. I tillegg spilles en viktig rolle av oppløsningsparameteren, slik den ble indikert for rastergrafikk. Men i dag kan du til og med finne UltraHD (4k).

konklusjon

Hvis vi oppsummerer noen av de ovennevnte, kan vi bare merke at moderne datasystemer først og fremst jobber med oppfatning av binær kode (de forstår bare ikke den andre). Og ved bruken er det ikke bare å presentere informasjon, men også alle kjente programmeringsspråk i dag. Dermed er det først, for å forstå hvordan alt dette fungerer, det er nødvendig å dykke inn i essensen av anvendelsen av sekvenser av seg og nuller.