Представление данных в памяти компьютера

Для работы ЭВМ (электронно-вычислительной машины) необходимо, чтобы представление данных осуществлялось с помощью электрического тока. Такое представление выполняется электрическим сигналом высокого и низкого уровней как показано на рисунке 3.

 

 

Рисунок 3 – Кодирование данных электрическим сигналом

Такое представление данных очень удобно для реализации на аппаратном уровне различных операций и процессов, выполняемых компьютером. На аппаратном уровне электрический сигнал может быть в двух устойчивых состояниях ноль и единица.

Электрический сигнал высокого уровня изображает логическую единицу, а электрический сигнал низкого уровня – логический ноль. Последовательность сигналов, показанная на рисунке 4, соответствует двоичному представлению числа десять – 10₍₁₀₎ – 1010₍₂₎.

 

 

Рисунок -4 Двоичное представление числа 10

Один разряд в двоичной системе счисления называется бит. Восемь двоичных разрядов образуют байт. Другие единицы измерения приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Единицы измерения двоичных разрядов

Количество двоичных разрядов	Единица измерения
	бит
	байт
	параграф
8*1024	килобайт
8*1024^2	мегабайт
8*1024^3	гигабайт
8*1024^4	терабайт

 

Кодирование текстов

Для кодирования текстовых данных в ЭВМ используется специальный метод, согласно которому, каждому символу алфавита сопоставлено число. Эти соответствия сведены в специальные таблицы, называемые стандартами кодирования текстовых данных. При кодировании текста, каждый символ алфавита заменяется соответствующим ему числом. При раскодировании, наоборот числа заменяются соответствующими им символами. Для того чтобы не ошибиться при декодировании данных, числа, представляющие текст, разделены на зоны. Каждая зона имеет длину 1 байт (8 двоичных разрядов).

В настоящее время очень широкое распространение получил стандарт, называемый ASKII (American Standard Code for Information Interchange - стандартный код информационного обмена США). Этот стандарт имеет две части таблицы базовую – содержащую символы математических операций, латиницы, знаки препинания и др. и расширенную, содержащую символы национальных языков. Базовая часть всегда неизменна и использует для кодирования символов шестнадцатеричные коды 00 – 7F. Расширенная часть таблицы (коды 80 – FF) может использоваться разная. Таблица ASCII-кодов используемая в России приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Таблица ASCII-кодов

Слово “information” записанное в кодах таблицы ASCII выглядит как:

i	n	f	o	r	m	a	t	i	o	n

В двоичном представлении на код каждой буквы отводится 1 байт. Например, символ i кодируется числом 105, которое в двоичном представлении выглядит как 0110 1001.

Кодирование изображений

Рисунки – графические объекты представляются в компьютере двумя способами — как растровое или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек, используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, т.к. она может быть черной или белой. Для отображения цветной точки требуется: для 8 цветов – 3 бита; для 16 цветов – 4 бита; для 256 цветов – 1 байт.

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, штрихпунктирная), толщина и цвет. Векторные изображения кодируются как обычные буквы и цифры и обрабатываются специальными программами.

Кодирование звука

Кодирование звуков основано на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду и может быть описан числовыми параметрами. Звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют аналогово-цифровые преобразователи.

Звуковая информация может быть представлена последовательностью элементарных звуков (фонем) и пауз между ними. Каждый звук кодируется и хранится в памяти. Вывод звуков из компьютера осуществляется синтезатором, который считывает из памяти хранящийся код звука.

Управление компьютером