в каком виде представлена информация в компьютере
Представление информации в компьютере
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Представление информации в компьютере Ганзеев П.В. Преподаватель ГПОУ ТТТ
Представление информации Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму.
Основы хранения информации в компьютере При компьютерной обработке информации приходится иметь дело с числовой, текстовой, графической, звуковой информацией. Для сведения всех видов информации в единую информационную основу они кодируются в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц образуют машиночитаемый язык.
Основы хранения информации в компьютере Элементарное устройство памяти компьютера, которое применяется для изображения одной двоичной цифры, называется двоичным разрядом или битом. Элемент памяти компьютера, состоящий из восьми битов, называется байтом. Каждый из восьми битов байта может содержать любую из двоичных цифр независимо от остальных.
Основы хранения информации в компьютере Последовательность из восьми нулей и единиц называют двоичным числом. Для хранения двоичных чисел в компьютере используется устройство, которое принято называть ячейкой памяти.
Кодирование информации Практически всегда основой кодирования чисел в современной ЭВМ является двоичная система счисления. Системой счисления называется способ записи чисел при помощи ограниченного числа символов (цифр).
Числовая информация Исторически первым видом данных, с которыми стали работать компьютеры, были числа. В соответствии с принципами Джона Фон Неймана ЭВМ выполняет расчёты в двоичной системе счисления. Числа в памяти ЭВМ хранятся в двух форматах: в формате с фиксированной точкой и в формате с плавающей запятой. Формат с фиксированной точкой используется для хранения в памяти целых чисел, и в этом случае число занимает 16 бит.
Чтобы получить код целого положительного десятичного числа следует: перевести число N из десятичной системы счисления в двоичную; полученный результат дополнить слева незначащими нулями до 16 разрядов. Например, N = 160710 = 110010001112. Внутреннее представление этого числа в памяти компьютера будет следующим: 0000 0110 0100 0111
Числовая информация В сжатой 16-теричной форме этот код запишется так: 064716. Двоичные разряды в машинном слове нумеруются от нуля до 15 справа налево. Старший 15-й разряд в машинном представлении любого положительного числа равен нулю, поэтому максимальное целое число в такой форме равно: 0111 1111 1111 11112
Числовая информация Старший разряд в представлении любого отрицательного числа равен 1. Следовательно, он указывает на знак числа и поэтому называется знаковым разрядом. Для перехода от десятичной системы счисления к двоичной и обратно – от двоичной к десятичной – применяются специальные правила, в подавляющем большинстве ситуаций эти переходы осуществляются компьютером автоматически.
Принципы Джона Фон Неймана В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом: принцип программного управления, принцип однородности памяти, принцип адресности.
Символьная информация При хранении в компьютере любой текст рассматривается как линейная последовательность символов. Причем промежуток между отдельными символами – пробел, переход на следующую строку или страницу – также рассматриваются как специальные символы.
Символьная информация Для кодирования одного символа текстовой информации используется количество информации равное 1 байту (8 бит). При вводе в память компьютера текстовой информации происходит ее двоичное кодирование, т. е. символ преобразуется в двоичный код.
Символьная информация При выводе символа на экран компьютера производится обратный процесс – декодирование, что означает преобразование двоичного кода символа в его изображение. Таким образом, различия в начертании символов преобразуются в различия между их кодами.
Символьная информация Множество символов, используемых на ЭВМ, для внешнего представления текста называется символьным алфавитом компьютера. Списки всех используемых при записи текстов символов и соответствующих им двоичных кодов образуют кодовые таблицы.
Символьная информация Таблица кодировки – это стандарт, ставящий в соответствие каждому символу алфавита свой порядковый номер: наименьший номер – 0, наибольший – 255. Двоичный код символа – это его порядковый номер в двоичной системе счисления (от 00000000 до 11111111). Присвоение символу конкретного кода – это вопрос соглашения, которое фиксируется кодовой таблицей (например, ASCII).
Кодовые таблицы В практике программирования применяются различные кодовые таблицы. Наиболее часто используется кодовая таблица ASCII (American Standart Code for Information Interchange – стандартный американский код для обмена информацией), которая в настоящее время стала международным стандартом для персональных компьютеров. Международным стандартом является лишь первая (базовая) половина таблицы, т. е. символы от 0 до 127.
* Таблица кодировки ASCII *
* Код обмена информации ASCII Первоначально – 7 бит N=27=128 символов 0…31- всевозможные управляющие символы 32…127 – видимые на экране символы. Сейчас – 8 бит N=28 =256 символов 128…255- национальные алфавиты, псевдографика: 01000001 = буква А = 65
* Системы кодирования КОИ-7 Windows-1251 КОИ-8 ISO Unicode
Символы от 0 до 127 строчные и прописные буквы латинского алфавита, десятичные цифры, различные математические символы, знаки препинания, всевозможные скобки, коммерческие и другие символы и т. д.
Символы от 0 до 127 Символ номера 32 – пробел, т. е. пустая позиция в тексте. Все остальные сопровождаются определенными знаками.
Кодовые таблицы Вторая половина кодовой таблицы может иметь различные варианты. В первую очередь она используется для размещения национальных алфавитов, отличных от латинского.
Кодовые таблицы Для кодировки русского алфавита – кириллицы, применяются разные варианты таблиц, поэтому возникают проблемы с переносом русского текста с одного компьютера на другой, из одной программной системы в другую.
Например, согласно таблице ASCII машинный код текста, состоящего из одного слова «СИМВОЛ» следующий: 1001 0001 С 1000 1000 И 1000 1100 М 1000 0010 В 1000 1110 О 1000 1011 Л Кодовые таблицы
КОИ-7 Для представления букв русского языка (кириллицы) в рамках ASCII было предложено несколько версий. Первоначально был разработан ГОСТ под названием КОИ-7, оказавшийся по ряду причин крайне неудачным; ныне он практически не используется.
Unicode Проблема стандартизации символьного кодирования решается введением нового международного стандарта, который называется Unicode. Это 16-разрядная кодировка, т. е. в ней на каждый символ отводится 2 байта памяти. Конечно, при этом объем занимаемой памяти увеличивается в два раза. Но зато такая кодовая таблица допускает включение до 65 536 символов и в нее можно внести всевозможные национальные алфавиты.
Форматы текстовых файлов Существует много различных форматов – конкретных способов кодирования символов текста и фиксации элементов его оформления. Например, общепринятый, «понятный» большинству работающих с текстами программ формат TXT основывается на одной из кодовых таблиц для представления символов текста и практически не содержит никаких элементов его оформления. Именно поэтому с этим форматом могут работать очень многие программы. Значительно более сложным является формат RTF (Rich Text Format – богатый текстовый формат), который содержит очень много различных возможностей по оформлению текстов.
Кодирование графической информации Для обработки изображения на компьютере графическая информация должна быть представлена в цифровом формате (закодирована). Существует два способа кодирования графической информации – растровый и векторный. Различие между ними главным образом состоит в способе описания информации об изображении в графических файлах.
В векторной графике все изображения описываются в виде математических объектов (примитивов): прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр. При таком способе компьютерная модель конкретного изображения – это математическое описание контуров, которым могут быть присвоены заливки и обводки. Каждый элемент представляет собой независимый объект, который можно перемещать, масштабировать и изменять.
Векторная графика Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.
Достоинства векторной графики: объекты легко трансформируются и ими просто манипулировать, что не оказывает никакого влияния на качество изображения; файлы, содержащие векторные изображения, невелики по размеру, т. к. хранится не само изображение, а только его основные данные, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново; в программах векторной графики есть развитые средства интеграции изображений и текста, возможность создания конечного продукта.
Векторная графика используется там, где принципиальное значение имеет сохранение ясных и четких контуров. Сложность векторного принципа описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации. Кодирование зависти от прикладной среды. Векторный формат изображения создаётся в результате использования графических редакторов векторного типа, например, Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand.
Значительным недостатком векторной графики является программная зависимость: каждая программа сохраняет данные в своем собственном формате, поэтому изображение, созданное в одном векторном редакторе, как правило, не конвертируется в формат другой программы без погрешностей.
Растровый способ При использовании растрового способа изображение представляет собой прямоугольную матрицу точек (пикселов), имеющих свой цвет из заданного набора цветов (палитры). Растровое изображение чем-то напоминает мозаику, и любая графическая операция сводится к работе с отдельными элементами мозаики – пикселами.
Растровая графика Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселами, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также, как в мозаике.
Кодирование растровых изображений Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов. Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая – либо 1, либо 0).
Кодирование растровых изображений Для представления изображения в растровом виде оно разбивается на определенное количество ячеек, и каждая ячейка обозначается единицей или нулем в зависимости от того, попало в нее изображение или нет. Цифры заносятся в таблицу такой же размерности. Полученная таблица называется битовой картой.
Разрешение Физический размер ячейки выражается через разрешение (количество пикселов на единицу длины, обычно дюйм). Чем разрешение больше, тем больше ячеек в битовой карте данного размера. При визуализации число ячеек (разрешение) исходного изображения может быть равно числу ячеек (разрешению) выводного устройства, например, монитора.
Разрешение Изображение в масштабе 1:1 отображается пиксел в пиксел. Если разрешение изображения меньше разрешения устройства вывода, то исходный пиксел отображается множеством пикселов устройства и получается размытое, ступенчатое изображение.
Кодирование растровых изображений Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего (модель RGB). Для получения богатой палитры базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности.
RGB (модель) Красный (Red), Зеленый (Green) и Синий (Blue)
Кодирование растровых изображений Для четырех цветного – 2 бита. Для 8 цветов необходимо – 3 бита. Для 16 цветов – 4 бита. Для 256 цветов – 8 бит (1 байт). 4 294 967 296 цветов (True Color) – 32 бита (4 байта). Большое значение для растрового изображения имеет параметр глубины цвета – максимальное число цветов, которые могут быть в нем использованы.
Достоинства растровой графики: простота и, как следствие, техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) графической информации. Существует развитая система внешних устройств для ввода фотографий, слайдов, рисунков, акварелей и т. д. – сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры; фотореалистичность: можно получить живописные эффекты используя нерезкость, размытость, цветовые переходы и т. д. Растровое изображение имеет полутона, что позволяет кодировать и отображать рисунки с фотографической точностью.
Недостатком растровых изображений является их пиксельный характер. При увеличении масштабов растрового изображения каждый пиксел увеличивается, и растр изображения становится виден, что мешает восприятию изображения. Любая трансформация (поворот, наклон) сопровождается искажениями. Хранение растровых изображений требует существенных затрат памяти компьютера и временных ресурсов для их обработки.
Графические файлы растровых типов получаются при работе с растровыми графическими редакторами, например, Paint, Adobe PhotoShop. Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеет решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение. Файл, сохраняющий точечное изображение, легко открывается и импортируется в редакторах точечной и векторной графики.
Данные об изображении хранятся в графических файлах. Способ организации графических файлов называется графическим форматом. Размер графического файла сильно зависит от формата, выбранного для хранения изображения. Знание графических форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в допечатной подготовке изданий, подготовке изображений для Web и в компьютерной графике вообще. Форматы графических файлов
Голубой (Cyan), Пурпурный (Magenta) Желтый (Yellow) Черный (BlacK)
Двоичное кодирование звука Звук – волна с непрерывно изменяющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда, тем он громче для человека, чем больше частота, тем выше тон.
Кодирование звука Современные компьютеры «умеют» сохранять и воспроизводить звук (речь, музыку и пр.). Звук, как и любая другая информация, представляется в памяти ЭВМ в форме двоичного кода. Звук является обязательной компонентой мультимедийных продуктов. Кодирование аудиосигнала основано на временной дискретизации.
Кодирование звука В процессе кодирования звукового сигнала производится его временная дискретизация – непрерывная волна разбивается на отдельные маленькие временные участки. Качество двоичного кодирования звука определяется глубиной кодирования и частотой дискретизации.
Процесс преобразования звуковых волн в памяти компьютера Физическая природа звука – это колебания в определённом диапазоне частот, передаваемых звуковой волной, через воздух (или другую упругую среду).
Процесс воспроизведения звуковой информации, сохраненной в памяти компьютера:
Кодирование звука Результат кодирования и декодирования зависит от аудиоадаптера. Аудиоадаптер – звуковая плата, подключенная к компьютеру, предназначенная для преобразования электрических колебаний звуковой частоты в числовой двоичный код при вводе звука и для обратного преобразования при воспроизведении.
Кодирование звука В процессе записи звука аудиоадаптер с определённым периодом измеряет амплитуду электрического тока и заносит в регистр двоичный код полученной величины. Полученный код из регистра переписывается в оперативную память компьютера.
Кодирование звука Качество компьютерного звука определяется характеристиками аудиоадаптера: частотой дискретизации и разрядностью. Частота дискретизации – это количество измерений входного сигнала за 1 секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). Характерные частоты – 11; 22; 44,1.
Кодирование звука Разрядность регистра – число бит в регистре аудиоадаптера. Разрядность определяет точность измерений входного сигнала. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. Если разрядность 8 (16), то при измерении входного сигнала может быть получено 28 либо 216 различных значений. Звуковой файл хранит звуковую информацию в числовой двоичной форме. Как правило, звуковая информация подвергается сжатию.
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Курс профессиональной переподготовки
Математика и информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Номер материала: ДБ-109972
Международная дистанционная олимпиада Осень 2021
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Минпросвещения намерено включить проверку иллюстраций в критерии экспертизы учебников
Время чтения: 1 минута
Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул
Время чтения: 1 минута
В школе в Пермском крае произошла стрельба
Время чтения: 1 минута
Студенты разработали программу для предупреждения опасного поведения в школах
Время чтения: 1 минута
Большинство московских родителей поддерживают экспресс-тестирование на ковид в школах
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки предложило вузам перевести студентов на удаленку
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
В каком виде представлена информация в компьютере
Виды информации. Представление информации.
По способу восприятия информации человеком можно выделить визуальную (зрительную), аудиальную (звуковую), обонятельную (запахи) вкусовую, тактильную (осязательную), вестибулярную и мышечную информацию (рис.3).
Визуальную информацию люди воспринимают с помощью глаз. Человек может увидеть объект или явление, букву или цифру, картину или фильм, схему или карту, жест или танец. Аудиальную информацию люди воспринимают с помощью ушей. Человек может услышать произвольные звуки, шум, музыку, пение и речь. Обонятельную информацию, или запахи, человек воспринимает с помощью носа. Запах можно охарактеризовать как терпкий или пряный, приятный или неприятный, тяжелый или легкий. Вкусовую информацию человек воспринимает с помощью языка. Вкус может быть горький или сладкий, кислый или соленый. Тактильную информацию человек воспринимает кожей. Прикасаясь к предмету, можно определить его температуру (холодный или горячий) и вид поверхности (гладкая или шероховатая, мокрая или сухая). Вестибулярную информацию человек воспринимает с помощью вестибулярного аппарата, который отслеживает положение тела человека в трехмерном пространстве. Летя в самолете и не видя горизонта, человек может определить, куда и как он перемещается: вверх или вниз, вправо или влево, ускоренно или замедленно. Мышечную информацию люди воспринимают с помощью мышц. Закрыв глаза, человек не пронесет ложку с супом мимо своего рта, может дотронуться указательным пальцем до своего носа, сравнить массу гирь, одинаковых на ощупь.
Воспринимать информацию могут не только люди, но и животные, и растения. Однако в отличие от людей, восприятие информации животными и растениями имеет свои особенности. Например, слоны способны воспринимать звуки, которые не слышит человек, у собак лучше всего развито обоняние, у летучих мышей – слух, а растения могут получать информацию с помощью корней и листьев. Несмотря на эти особенности, в живой природе, так же как и в мире людей, информация играет важную роль в обеспечении жизненных процессов. Воспринимаемую с помощью органов чувств информацию человек стремится выразить так, чтобы она была понятна другим. Одну и ту же информацию, в зависимости от цели деятельности, можно выразить разными способами и представить в разной форме.
По форме представления принято выделять числовую, текстовую, графическую, звуковую и комбинированную информацию (рис. 4).
Рис. 4. Виды информации по форме представления
Например, если человек хочет выучить слова песни наизусть, то, скорее всего, он запишет стихи с помощью букв. В этом случае информация будет представлена в текстовой форме. Запомнить мелодию песни позволит прослушивание этой песни в исполнении певца или музыканта. В этом случае информация будет представлена в звуковой форме. Образ, навеянный стихами или мелодией, можно изобразить в графической форме с помощью рисунка.
Для того чтобы выяснить количество поклонников исполнителя песни, необходимо их подсчитать и результат представить в числовой форме. Каждая из этих форм представления информации имеет свои особенности. Графическая информация наиболее доступна, так как срезу передает визуальный образ.
Для представления информации человек использует различные знаки. Один и тот же знак может иметь разный смысл. Если человек наделил знак смыслом, то этот знак называют символом
Например, нарисованный овал может означать или букву «О», или цифру ноль, или химический элемент кислород, или геометрическую фигуру. В нашем примере нарисованный овал – это знак. Буква, цифра и обозначение химического элемента являются символами.
Для того чтобы понимать смысл информации, представленной с помощью символов, человеку необходимо знать не только символы, но и правила составления сообщений из этих символов. Говоря другими словами, человеку необходимо знать язык. Язык может быть разговорным, языком рисунков, мимики и жестов, языком науки и искусства.
Выделяют естественные (разговорные) и искусственные языки (рис. 5).
Естественные языки исторически сложились в процессе развития человеческой цивилизации. К естественным языкам относятся русский, английский, китайский и многие другие языки. В мире насчитывается более 10 тыс. разных языков, диалектов и наречий.
Искусственные языки специально созданы для профессионального применения в какой-либо области человеческой деятельности. Некоторые искусственные языки складывались в течение длительного исторического периода, например язык математических обозначений. С этой точки зрения они мало отличаются от естественных языков. Примерами искусственных языков являются эсперанто, языки программирования, язык математики, язык химии, язык логики, язык флажков на флоте, язык дорожных знаков.
Некоторые естественные языки имеют искусственно созданные алфавиты. Так, например, авторами русского языка являются Кирилл и Мефодий.
Представление информации с помощью определенного языка всегда связано с алфавитом. Алфавит содержит конечный набор символов, из которых можно составить как угодно много слов. Все символы в алфавите упорядочены.
Количество символов в алфавите называют мощность алфавита.
Представленную информацию можно преобразовать из одной последовательности знаков в другую, не задумываясь о смысле сообщения. Такой процесс преобразования сообщения называется кодированием. Обратный процессом кодированию является процесс декодирования. Для того чтобы выполнить кодирование или декодирование, необходимо знать правила перевода одних знаков в другие знаки. Говоря другими словами, надо знать код или шифр.
По мере развития средств появились различные способы кодирования информации. Например, кодирование с помощью азбуки (кода) Морзе (длительный сигнал – тире, короткий сигнал – точка, нет сигнала – пауза), с помощью двоичного кода (нет сигнала – 0, есть сигнал – 1). Кодирование используется для представления информации в такой форме, которая будет наиболее удобна для работы человека или технического устройства. Например, человеку удобно и привычно работать с десятичными числами, а компьютер настроен на работу с двоичными числами. Поэтому десятичное число, введенное с помощью клавиатуры компьютера, кодируется в двоичное число. При выводе числа на экран монитора происходит декодирование из двоичного числа в десятичное число. Кодирование информации необходимо не только для ее рационального представления, но и для ее эффективной защиты. Не случайно другим примером кода является пин-код сотового телефона или банковской карточки, а также код, используемый в качестве ключа от цифрового замка дорожной сумки.