Кодирование данных двоичным кодом.

Кодирование данных двоичным кодом.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления — для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки — это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания «универсальных» языков и азбук. По-видимому, безуспешность попыток их внедрения связана с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных непременно приводит к изменению общественных методов (то есть норм права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.
Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.
Своя система существует и в вычислительной технике — она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по английски — binary digit или, сокращенно, bit (бит).
Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:
00 01 10 11
Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:
000 001 010 011
100 101 110 111
Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:

N = 2^m, где:

N — количество независимых кодируемых значений;

m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Кодирование целых и действительных чисел

Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто — достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа.

19: 2 = 9 + 1

9: 2 = 4 + 1

4: 2 = 2 + 0

2: 2 = 1

Таким образом, 19₁₀ = 1011₂ .
Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65535, а 24 бита — уже более 16,5 миллионов разных значений.
Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415926 · 10₁

300 000 = 0,3 · 10₆

123 456 789 = 0,123456789 · 10₁₀
Первая часть числа называется мантиссой, а вторая — характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).

Как организованно хранение и доступ к информации на компьютере?

 

Каким образом следует записывать имя файла? Что такое ассоциированный файл? Как создавать и хранить файлы?

 

Ассоциация или ассоциирование файлов — в программном обеспечении привязывание файла (по расширению или по каким-либо другим признакам) к прикладной программе, которая обрабатывает эти файлы. При «вызове» этого файла, например, в файловом менеджере, вызовется связанная с ним программа и откроет файл.

Для многих файлов существует несколько стандартных действий: например, графический файл можно просмотреть, отредактировать или распечатать. Обычно по двойному щелчку открывается быстрая программа просмотра графики, в то время как редактирование (требующее сложных, долго загружающихся программ наподобие Photoshop и GIMP) доступно не столь легко.

 

11. Как записывается полный путь к файлу на диске?

Имя файла

В большинстве файловых систем имя файла используется для указания к какому именно файлу производится обращение. Имя файла выглядит следующим образом:

имя. расширение

Имя файла не должно содержать следующих знаков:
/ \: *? «» < > |

В различных файловых системах ограничения на имя файла сильно различаются:
В FAT16 размер имени файла ограничен 8 символами (3 символа расширения).
В FAT32 имя файла ограниченно 255 символами
В NTFS имя ограничено 255 символами Unicode
В ext3 ограничение 255 байт.

 

Расширение – определяет тип хранимой информации, обычно автоматически задается программой.

Например, исполняемый файл: exe, dat, com; текстовый: txt, doc, rtf; звуковой: mp3, mid,wav; графический: jpeg, bmp, psd и другие.

Чтобы найти файл в многоуровневой файловой структуре необходимо знать путь к файлу. Путь файла начинается с логического имени диска, затем записывается последовательность имен вложенных друг в друга папок, в последней из которых содержится нужный файл.
Пример пути файла:
С:\ Работа\Отчет

Полное имя файла = путь к файлу + имя файла
Пример полного имени файла:
С:\ Работа\Отчет\Моя_работа.doc

12,13,14,15.

Типовые организационные структуры предприятий

 

12. Основные структуры данных.

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: линейная, табличная и иерархическая. При создании любой структуры данных необходимо обеспечить решение двух задач: как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы.

Линейные структуры – это хорошо знакомые списки. Список – это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим уникальным номером в массиве (списке).

Табличные структуры данных подразделяются на двумерные и многомерные.

Двумерные табличные структуры данных (матрицы) – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером столбца и номером строки, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

Многомерные таблицы – это упорядоченные структуры данных, в которых адрес элемента определяется тремя и более измерениями. Для отыскания нужного элемента в таких таблицах необходимо знать параметры всех измерений (размерностей).

Линейные и табличные структуры являются простыми. Ими легко пользоваться, поскольку адрес каждого элемента задаётся числом (для списка), двумя числами (для двумерной таблицы) или несколькими числами для многомерной таблицы. Они также легко упорядочиваются. Основным методом упорядочения таких данных является сортировка. Недостатком простых структур данных является трудность их обновления. При добавлении, например, произвольного элемента в упорядоченную структуру возникает необходимость изменения адресных данных у других элементов.

Иерархические структуры – это структуры, объединяющие нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы. В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется маршрутом, ведущим от вершины структуры к данному элементу. Эти структуры по форме сложнее, чем линейные и табличные, но они не создают проблем с обновлением данных. Их легко развивать путём создания новых уровней. Недостатком иерархических структур является относительная трудоёмкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочения. Поэтому для упорядочения в таких структурах применяется метод предварительной индексации. При этом каждому элементу данных присваивается свой уникальный индекс, который используется при поиске, сортировке и тому подобное. В качестве примера иерархической структуры может служить система почтовых адресов.

13. Линейные структуры. Принцип организации. Достоинства и недостатки

Файлы и файловая структура

Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем.

Единицы хранения данных

В качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом. Файл — это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем. Обычно в отдельном файле хранят данные, относя­щиеся к одному типу. В этом случае тип данных определяет тип файла.

Поскольку в определении файла нет ограничений на размер, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число байтов.

 

Что такое КЕШ-память?

Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью, в ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Регистры кэш-памяти недоступны для пользователя.

В кэш-памяти хранятся данные, которые микропроцессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Быстрый доступ к этим данным позволяет сократить время выполнения очередных команд программы. Кэш память – это сверх быстрая память, которая по сравнению с оперативной памятью имеет повышенное быстродействие. Кэш память дополняет функциональное значение оперативной памяти.

При работе компьютера все вычисления происходят в процессоре, а данные для этих вычислений и их результаты хранятся в оперативной памяти. Скорость работы процессора в несколько раз превосходит скорость обмена информацией с оперативной памятью. Учитывая, что между двумя операциями процессора может выполняться одна или несколько операций с более медленной памятью, получаем, что процессор должен время от времени простаивать без работы и совокупная скорость компьютера падает.

Кэш-памятью управляет специальный контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память, т.е. кэш-контроллер загружает в кэш-память нужные данные из оперативной памяти, и возвращает, когда нужно, модифицированные процессором данные в оперативную память.

 

Внутренние устройства ПК

Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку – они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется.

 

Материнская плата

Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.

Процессор

Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора – тактовая частота. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Единственное устройство, о существовании которого знает процессор – оперативная память.

Оперативна память

Оперативная память (ОЗУ), предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. роцессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие.

 

Жесткий диск

Для длительного хранения данных и программ широко применяютсяжесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Жесткий диск – это не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость,

измеряемая в гигабайтах.

 

Видеоадаптер

Видеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снижает нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений.

 

Звуковой адаптер

Трудно представить современный компьютер молчаливым, без возможности услышать сигналы, музыку, речь. Так как наша речь

(и музыка) достаточна, сложна и это приводит к большой загрузке процессора во время её вывода, то появилась необходимость в разгрузке звукового ввода и вывода. Для этого и служит звуковая карта. Вместе со звуковой картой обычно используются специальные звуковые колонки или реже наушники.

Устройства ввода -вывода

Трекбол - это своеобразная "мышь вверх ногами". Он представляет собой шарик, как правило встраиваемый в клавиатуру, который вращают пальцами. Трекбол обычно используют в переносных компьютерах- ноутбуках. Джойстик- манипулятор, выполняемый в виде рычажка (ручки) на массивном основании. Управляющие сигналы вырабатываются движениями ручки и нажатием кнопки (или кнопок) на ней. Джойстики, как правило используют для работы с игровыми программами.

Графический планшет (дигитайзер или диджитайзер- англ. digitizer -оцифровыватель)- планшет, покрытый сеткой пьезоэлементов- элементов, вырабатывающих электрический ток при механическом воздействии. На нем размещают лист бумаги с изображением и надавливанием на определенные точки на нем вводят их координаты в компьютер. Дигитайзеры, как правило, используются для ввода карт или планов в ЭВМ..

ДИСПЛЕЙ (МОНИТОР) - ОСНОВНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ. ДИСПЛЕИ БЫВАЮТ ОСНОВАННЫМИ НА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКЕ (ОБЫЧНОМ КИНЕСКОПЕ) ИЛИ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ (LCD, англ. Liquid Crystal Display). КРОМЕ ТОГО РАЗЛИЧАЮТ ЦВЕТНЫЕ И МОНОХРОМНЫЕ (ОДНОЦВЕТНЫЕ) ДИСПЛЕИ.

ПРИНТЕР- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ НА БУМАГУ. ПРИНТЕРЫ БЫВАЮТ МАТРИЧНЫЕ, СТРУЙНЫЕ, ЛАЗЕРНЫЕ. Иногда встречаются принтеры других типов- литерные, лепестковые, светодиодные и другие. Кроме того, по формату бумаги различают "широкие" и "узкие" принтеры.

ПЛОТТЕР - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ЧЕРТЕЖЕЙ НА БУМАГУ. Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро и т.п. Бывают струйные и механические плоттеры. Устройство струйных плоттеров аналогично устройству струйных принтеров, только они имеют значительно большие размеры. В механических плоттерах пишущий узел с перьями (шариковыми, керамическими или фитильными, как во фломастерах) перемещается относительно листа ватмана с помощью механических рычагов, или (и) бумага, зажатая в прижимных устройствах, перемещается относительно пишущего узла.

МОДЕМ - УСТРОЙСТВО, ПРЕОБРАЗУЮЩЕЕ ИНФОРМАЦИЮ К ВИДУ, В КОТОРОМ ЕЕ МОЖНО ПЕРЕДАВАТЬ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ, В ЧАСТНОСТИ- ПО ТЕЛЕФОННЫМ ЛИНИЯМ. Модемы бывают внутренние (вставляемые в корпус компьютера) и внешние (представляющие собой отдельные устройства, подключаемые к компьютеру и телефонной линии). Кроме того различают телефонные модемы, позволяющие передавать только текстовые сообщения, и факс-модемы, позволяющие передавать и графические изображения.

СЕТЕВОЙ АДАПТЕР (СЕТЕВАЯ ПЛАТА)- УСТРОЙСТВО, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА К ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ. Сетевой адаптер представляет собой вставляемую в корпус компьютера плату с разъемом для подключения линии связи компьютерной сети.

 

Классификация ЭВМ..

Все компьютеры можно разделить на:

базовые настольные ПК – универсальные настольные ПК;

мобильные компьютеры – карманные (ручные) и блокнотные, или планшетные, ПК (ноутбуки), а также носимые (надеваемые) компьютеры и телефоны-компьютеры;

специализированные ПК – сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня;

суперкомпьютерные системы.

Кодирование данных двоичным кодом.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления — для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки — это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания «универсальных» языков и азбук. По-видимому, безуспешность попыток их внедрения связана с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных непременно приводит к изменению общественных методов (то есть норм права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.
Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.
Своя система существует и в вычислительной технике — она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по английски — binary digit или, сокращенно, bit (бит).
Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:
00 01 10 11
Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:
000 001 010 011
100 101 110 111
Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:

N = 2^m, где:

N — количество независимых кодируемых значений;

m — разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.