Общие принципы код-я информации и формы ее представления В эвм

Пр-п Фон-Неймана. В основу построения больш-ва комп-ров положены следующие общие принципы сформ-ные в 1945году Фон-Нейманом: п-п программного управ-я. Из него =>, что прогр-ма состоит из набора команд, кот-е выпол-ся процессором авто-ки друг за другом в опред-ой послед-сти. Выборка программ из памяти осущ-ется с помощью счетчика команд. П-п однородности памяти. Прог-мы и данные хранятся в одной и той же памяти комп-р не различает что хранится в данной ячейке: прог-ма, число, текст или команда. Над ком-ми м. выполнять такие же действия, как и над данными. П-п адресности. Структурно осн. память состоит из перенумерованных ячеек. Проц-ру в произвольный момент t доступна любая ячейка, следовательно сущ-ет возмо-ть давать имена областям памяти так, чтобы к заполненным в них знач-ям м. было в последствии обращаться или менять их в процессе выполнения прог-мм с испол-ем присвоенных имен. Запись инф-ции. ОЗУ ЭВМ состоит из физических устройств элементов памяти - битов, способных устойчиво нах-ся в одном из состояний условно обознач-х 0 и 1. Каж. элемент хранит один бит инф-ции. Исторически сложилось 8 бит = 1 байту, ко-й в соврем. Вычис-х сис-х явл-ся мин-ой адрес-ой областью памяти. Байты м. объед-ся в машинные слова. Маш. слово имеет адрес младшего байта. Рассмотрим принципы код-я инф-и в 2-х байтовых словах. Кодирование целых чисел.

+ые числа. В стар-й бит запис-ся 0, в остальные разряды запис-тся 2-ое предст-ие числа, начиная с младшего бита. Своб-ые левые разряды запол-ся 0.

–ые числа. Код-е + чисел наз-ся код-ем в прямом коде. - числа принято код-ть в допол-ном коде. Его м. получить по след-му алгоритму: двоичное предст-ние модуля числа инвертируют, т.е. 1"0, а 0"1. К получен-му прибавляем 1.признаком отр. числа является 1 в старшем бите. Восстановить число м. по тому же алгоритму. Все выше изложенное применимо к целым со знаком, для целых без знака не происходит резервирование бита под знак. Код-ие символов. В совр. Выч-ых сис-х каждому сим ставят в соотв-ии нек. число назыв-ое кодом символов. Код-ые символы состоят из групп: управляющие, цифры, латинские буквы и специальные символы. Су-ет несколько стандартов код-ия. Большинство современных ВС используют стандарт ASCII в кот-ом каж. символ кодируется в один байт. Т.е. можно закодирова-ть 256 сим-в кодами от 0 до 255. Сим-ы с кодами от 0 до 127 явл-ся стандар-ми, а с кодами от 127 до 255 явл-ся переменной частью кодовой таблицы и м. включать символы нац. алфавита, псевдографики. Истор-ки для больших ЭВМ первым был разработан стандарт EBC DIC занимал 12 бит. В наст. вр разработана сис-ма код-я в 2 байта – UNICOD. Может закод-ть 2¹⁶-1 символ. Код-ние команд. Коды к-д записывают в два поля, одно из кот-ых (обычно 1 байт) код-т код операции, второе наз-тся адресным. В зав-сти от ВС ком-ы бывают: без-,одно-,двух-, трех-, четырехадресные. В адресной части могут хранится: ад-са двух операндов, ад-с следующей ком-ы, адрес результата. Для экономии памяти часто исп-ют 2-х адр-ые ком-ы, кот-ые хранят лишь ад-са операндов, а рез-ат запис-ся по адресу одного из операндов.

Код-ние графической информации. Код-ие растр-х изобр-ний. Растр изоб-е предст-ет собой совокуп-ь точек (пикселей) разн. цветов(BMP, GIF и JPEG). В формате BMP задается цветность всех пикселов изоб-я. Этот формат требует много памяти. В формате GIF исп-ся спец. методы сжатия кода, причем поддер-ся только 256 цветов. Формат JPEG исп-ет методы сжатия, приводящие к потерям нек-х деталей. Кодирование векторных изображений. Вект. Изоб-е пред-ет собой совокуп-ть граф-х примитивов (точка, отрезок, эллипс…). Каж примитив описывается мат. формулами. В век графике, в отличие от раст графики, базовым объектом явл-ся линия. фрактальнаяграфика, в ко-й формир-ие изо-ий целиком основано на мат формулах, уравн-х, описывающих те или иные фигуры, поверх-и, тела. Двоичное код-ие звука. Подход к записи звука наз-ся преобр-ем в цифровую форму, оцифровыванием или дискретизацией, так как непрер-й звуковой сигнал замен-ся дискретным набором знач-й сиг-ла в нек-ые моменты вр-ни. Кол-во отсчетов сигнала в единицу t наз-ся частотой диск-ации. В нас время при записи звука в мульт-х технях прим-ся частоты 8, 11, 22 и 44 кГц.

Кодирование и декодирование.

В канале связи сое, состав-е из символов (букв) одного алф-а, м. преобр-ся в сооб-е из сим-ов (букв) др. алфавита. Правило, описывающее однозначное соотве-ие букв алфавитов при таком преоб-ии, наз-ют кодом. Саму процедуру преобр-ия сооб-я наз-ют перекодировкой. Подобное преобр-ние сооб-я м. осущ-ся в момент поступления сооб-я от ист-ка в канал связи (код-ние) и в момент приема сооб-я получ-лем (декод-е). Устр-ва, обеспеч-щие код-е и декод-е, будем наз-ть соответ-нно код-щиком и декод-ком. На рис. 3 приведена схема, иллюстрирующая процесс передачи сообщения в случае перекодировки, а также воздействия помех.

Понятие о теоремах Шеннона. Теоремы Шеннона затрагивают проблему эффективного кодирования. Первая теорема декларирует возможность создания системы эффективного кодирования дискретных сообщений, у которой среднее число двоичных символов на один символ сообщения асимптотически стремится к энтропии источника сообщений (в отсутствии помех). Вторая теорема Шеннона гласит, что при наличии помех в канале всегда можно найти такую систему кодирования, при которой сообщения будут переданы с заданной достоверностью. Международные системы байтового код-ния. Наиболее распрост-ны две такие системы: EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) и ASCII (American Standard Informa tion Interchange).