Лекция 4 Форма представления информации в ЭВМ»

Лекции по предмету «Информатика»
Информация о работе
  • Тема: Лекция 4 Форма представления информации в ЭВМ»
  • Количество скачиваний: 248
  • Тип: Лекции
  • Предмет: Информатика
  • Количество страниц: 11
  • Язык работы: Русский язык
  • Дата загрузки: 2015-01-06 11:57:49
  • Размер файла: 74.15 кб
Помогла работа? Поделись ссылкой
Узнать стоимость учебной работы online!
  • Тип работы
  • Часть диплома
  • Дипломная работа
  • Курсовая работа
  • Контрольная работа
  • Решение задач
  • Реферат
  • Научно - исследовательская работа
  • Отчет по практике
  • Ответы на билеты
  • Тест/экзамен online
  • Монография
  • Эссе
  • Доклад
  • Компьютерный набор текста
  • Компьютерный чертеж
  • Рецензия
  • Перевод
  • Репетитор
  • Бизнес-план
  • Конспекты
  • Проверка качества
  • Экзамен на сайте
  • Аспирантский реферат
  • Магистерская работа
  • Научная статья
  • Научный труд
  • Техническая редакция текста
  • Чертеж от руки
  • Диаграммы, таблицы
  • Презентация к защите
  • Тезисный план
  • Речь к диплому
  • Доработка заказа клиента
  • Отзыв на диплом
  • Публикация статьи в ВАК
  • Публикация статьи в Scopus
  • Дипломная работа MBA
  • Повышение оригинальности
  • Копирайтинг
  • Другое
Узнать стоимость
Информация о документе

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

Лекция 4

Формы представления информации в ЭВМ.

Представление информации в компьютере, единицы измерения информации

В ЭВМ применяется двоичная система счисления, т.е. все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц, поэтому компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в цифровой форме.

Для преобразования числовой, текстовой, графической, звуковой информации в цифровую необходимо применить кодирование. Кодирование – это преобразование данных одного типа через данные другого типа. В ЭВМ применяется система двоичного кодирования, основанная на представлении данных последовательностью двух знаков: 1 и 0, которые называются двоичными цифрами (binary digit – сокращенно bit).

Таким образом, единицей информации в компьютере является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Восемь последовательных бит составляют байт. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных (256 = 2 в степени 8). Более крупной единицей информации является килобайт (Кбайт), равный 1024 байтам (1024 = 2 в степени 10). Еще более крупные единицы измерения данных: мегабайт, гигабайт, терабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 1024 Мбайт; 1 Тбайт = 1024 Гбайт).

Представление целых чисел
Для представления чисел в ЭВМ обычно используют битовые наборы —
последовательности нулей и единиц фиксированной длины. Организовать обработку
наборов фиксированной длины технически легче, чем наборов переменной длины.
Позиция в битовом наборе называется разрядом. В ЭВМ разрядом называют также
часть регистра (или ячейки памяти), хранящую один бит.
Для эффективности использования памяти в ЭВМ используют разные методы представления целых чисел. При этом применяется формат с фиксированной запятой.
Для положительных (без знаковых) чисел все биты ячейки памяти участвуют в указании количественного значения числа. Например, 1 байт=8 битам дает возможность задать числа в диапазоне от 00000000 до 11111111 в двоичной системе (0-255 в десятичной системе). Если же используется для кодирования машинное слово (2 байта), то возможен числовой диапазон от 0 до 216-1=65535 в десятичной системе.
В случае если нужно указать число со знаком, старший бит в двоичной системе выделяется для указания знака. При этом одним байтом можно задать числа от -128 до +127, а 16 разрядное целое со знаком позволяет указать числовой диапазон от -32768 до +32767 в десятичной системе. Для замены операции вычитания операцией сложения, отрицательные числа в памяти компьютера хранятся в дополнительном коде.
В компьютере операции над целым числами выполняются целочисленным процессорам по определенным правилам.
Формы представления целых чисел

Пусть сетка имеет в составе t двоичных разрядов. Один из разрядов (например, самый старший) резервируется для знака числа. Сам знак кодируется следующим образом: «-» соответствует 1, «+» соответствует 0. Само число представляется в двоичной системе счисления и заносится в разрядную сетку так, что его самый младший разряд помещается в самый младший разряд сетки, а последующие разряды – следом. Если число имеет меньшее количество разрядов, чем может вместить разрядная сетка, оставшиеся незаполненными разряды заполняются нулями. Таким образом, (t-1) двоичных разрядов занимаются самим числом и, возможно, дополнительными нулями и называются числовыми (в отличие от знакового разряда).

Пример 1. Пусть разрядная сетка имеет 8 двоичных разрядов. Разместить в ней двоичное число –101112. Результат показан на рисунке:
номера разрядов 7 6 5 4 3 2 1 0
содержимое разрядов 1 0 0 1 0 1 1 1

Здесь разряд 7 – знаковый, имеет значение 1, поскольку исходное число отрицательно. В разрядах 0 – 4 размещено само исходное число, разряды 5 и 6 заполнены дополнительными нулями.

Пример 2. Пусть разрядная сетка имеет 8 двоичных разрядов. Разместить в ней двоичное число 101112. Результат показан на рисунке:
номера разрядов 7 6 5 4 3 2 1 0
содержимое разрядов 0 0 0 1 0 1 1 1

Различие с предыдущим примером в значении седьмого разряда: поскольку исходное число положительно, там записан 0.

Пример 3. Пусть разрядная сетка имеет 8 двоичных разрядов. Разместить в ней двоичное число 111101112.
Поскольку размещаемое число содержит разрядов больше, чем количество числовых разрядов разрядной сетки (оно равно 7), задача не имеет решения. Возникает ситуация переполнения (overflow), которая для целых чисел приводит к логической ошибке при выполнении операции.
Представление вещественных чисел.
Представление вещественных чисел в форме с фиксированной запятой.
Форме с фиксированной запятой в разрядной сетке выделяется строго определенное число разрядов для целой и для дробной частей числа. Левый (старший) разряд хранит признак знака (0 – "+", 1 – "-") и для записи числа не используется.

Сама запятая никак не изображается, но ее место строго фиксировано и учитывается при выполнении всех операций с числами.
Пример 3. Представить число 100110,01101 в форме с фиксированной точкой.
знак 0 1 0 0 1 1 0 запятая 0 1 1 0 1 0 0 0
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
С фиксированной запятой числа изображаются в виде последовательности цифр с постоянным для всех чисел положением запятой, отделяющей целую часть от дробной(например, 32,54; 0,0036; –108,2). Форма представления чисел с фиксированной запятой упрощает аппаратную реализацию ЭВМ, уменьшает время выполнения машинных операций, однако при решении задач на машине необходимо постоянно следить за тем, чтобы все исходные данные, промежуточные и окончательные результаты находились в допустимом диапазоне представления. Если этого не соблюдать, то возможно переполнение разрядной сетки, и результат вычислений будет неверным. От этих недостатков в значительной степени свободны ЭВМ, использующие форму представления чисел с плавающей точкой, или нормальную форму. В современных компьютерах форма представления чисел с фиксированной запятой используется только для целых чисел.
Представление вещественных чисел в форме с плавающей запятой.
Для выполнения операций с большей точностью в компьютере используется формат представления чисел с плавающей запятой. При таком кодировании часть разрядов отводится для указания порядка, другая часть для указания мантиссы и один бит для указания знака. Например, при длине числа 32 бита (двойное машинное слово) 1 бит отводится для указания знака, 8 бит – указание порядка и 24 бита – для мантиссы. Это позволяет задать диапазон от 10^-38 до 10^38 .
Операции над такими числами выполняет математический сопроцессор
Для представления вещественных чисел используется логарифмическое представление, или форма с плавающей точкой, или экспоненциальная форма. Она была введена в обиход в 1937 году немецким ученым Конрадом Цузе.
Формальная запись такой формы имеет вид:
x = m× be,
где x – вещественное число,
m – мантисса числа,
b – основание системы счисления,
e – порядок (целое).

При обозначении основания b и порядка e используется, как правило, десятичная система счисления. При обозначении мантиссы m применяется, как правило, та система счисления, в которой представлено само число x.
Данная форма позволяет перемещать десятичную запятую в вещественном числе вправо и влево, не меняя истинного значения числа.

Пример 4. Выполнить представление десятичного числа 34,28 в форме с плавающей точкой, превратив его в правильную дробь (это дробь, значение которой по абсолютной величине меньше 1)
Для решения этой задачи надо десятичную запятую в числе сместить как минимум на 2 разряда влево, т.е. в таком случае уменьшить число на 2 порядка. Для сохранения первоначального значения числа введем в его запись порядок, равный +2. Имеем: 34,28 = 0,3428×10+2. Здесь 0,3428 – мантисса числа, 10 – основание системы счисления, +2 (можно просто 2) – порядок.

Пример 5. Выполнить представление в форме с плавающей запятой двоичного числа 0,1011012, превратив его в целое число.
Для решения задачи необходимо сдвинуть десятичную запятую на 6 разрядов вправо, т.е. увеличить число на 6 порядков. Для сохранения первоначального значения числа в его запись введем порядок, равный -6. Имеем: 0,1011012 = 1011012×2-6.
Для простоты обозначения числа в форме с плавающей запятой используют специальный разделитель – букву Е (от слова exponential, англ., - экспоненциальный). Тогда результаты из предыдущих примеров приобретут другой вид:
0,3428 ×102 ⇒ 0,3428Е2,
1011012 × 2-6 ⇒ 1011012Е-6.
В этой записи основание системы счисления b подразумевается равным основанию счисления для мантиссы m.
Разновидностью формы с плавающей запятой является ее нормализованный вид. Нормализованное вещественное число в форме плавающей запятой имеет мантиссу в виде правильной дроби, у которой старший дробный разряд отличен от 0. Например, 0,2345; 0,10112; 0,ADC2316.
Разрядная сетка для вещественного числа состоит из двух частей: одна предназначена для размещения порядка, другая – для мантиссы. По одному разряду в обеих частях отводится для знака - порядка и мантиссы. Перед размещением в разрядной сетке вещественное число в обязательном порядке должно быть нормализовано.
Размещение порядка выполняется аналогично размещению целого числа. При размещении мантиссы используется только ее дробная часть: старший числовой разряд размещается в самом левом числовом разряде отведенной под нее разрядной сетки. Если число разрядов мантиссы меньше, чем число разрядов сетки, оставшиеся разряды заполняются нулями. Если разрядов сетки не хватает, не размещенные двоичные цифры отбрасываются.

Пример 6. Пусть разрядная сетка имеет 14 двоичных разрядов, из них 5 разрядов отводятся под порядок, 9 – под мантиссу. Пусть под знак отводятся самые левые разряды в соответствующих частях разрядной сетки. Разместить в сетке двоичное число 0,111012Е-4.
Результат показан на рисунке:
номера разрядов 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
содержимое разрядов 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0

Здесь разряды 9 – 13 отведены под порядок, 0 – 8 – под мантиссу. Знаковые разряды, соответственно, имеют номера 13 и 8: поскольку порядок отрицателен, разряд 13 содержит 1; мантисса положительна, поэтому разряд 8 равен 0. В разрядах 9 – 11 размещено значение порядка в двоичной системе счисления. Оставшийся «лишним» разряд 12 заполнен 0. В разрядах 7 – 3 помещено значение мантиссы. Оставшиеся незанятыми разряды 0 – 2 заполнены 0.

Пример 7. Пусть разрядная сетка имеет 14 двоичных разрядов, из них 5 разрядов отводятся под порядок, 9 – под мантиссу. Пусть под знак отводятся самые левые разряды в соответствующих частях разрядной сетки. Разместить в сетке двоичное отрицательное число -0,11101101112Е4.
Результат показан на рисунке:
номера разрядов 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
содержимое разрядов 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1

Здесь знаковые разряды имеют значения, противоположные предыдущему примеру. Поскольку число разрядов мантиссы превышает вместимость разрядной сетки, часть из них потеряна: так, вместо мантиссы 0,1110110111 размещена мантисса 0,11101101. Таким образом, при размещении вещественных чисел возможна потеря информации, что приводит к неточным вычислениям на компьютере.
Форматы данных в ЭВМ
Любая информация (числа, команды, аналого-цифровые записи и др.) представляются в ЭВМ в виде двоичных кодов фиксированной или переменной длины – двоичных слов. Отдельные элементы двоичного кода называются разрядами или битами (0,1). Современные ЭВМ имеют байт-ориентированную адресацию памяти: 1 байт = 8 бит. Наибольшее распространение получили ЭВМ, имеющие длину разрядной сетки в 4 байта или 32 двоичных разряда.
Известны две формы представления чисел - с фиксированной запятой (ФЗ) и плавающей запятой (ПЗ).
Двоичные операнды в форме с ФЗ имеют вид целых чисел в дополнительном коде, у которых крайний левый разряд - знаковый.
Двоичные числа с ПЗ изображаются по-разному в ЕС ЭВМ и ПЭВМ. Общим в изображении является лишь то, что порядки чисел имеют смещения. В ЕС ЭВМ смещенный порядок занимает семь разрядов (смещение=64) и размещается в старшем байте вместе со знаковым разрядом числа, остальные разряды занимает мантисса, изображаемая в 16СС. Каждые 4 разряда мантиссы воспринимаются ЭВМ как шестнадцатеричная цифра, а порядок показывает положение запятой в шестнадцатеричной мантиссе. Мантисса изображается в прямом коде и должна быть нормализована.
В ПЭВМ смещенный порядок занимает восемь разрядов (смещение=128), крайний левый разряд сетки отводится под знак числа, остальные разряды - под мантиссу, изображаемую в 2СС. Смещенный порядок содержит информацию о положении запятой в двоичной мантиссе числа. Для повышения точности представления мантиссы её старший разряд, который в нормализованной мантиссе всегда равен «1», не заносится в разрядную сетку, а просто подразумевается.
Сравнение представления чисел в ПЭВМ и ЕС ЭВМ в форме с ПЗ показывает существенное расширение диапазона представления чисел в ЕС ЭВМ, при изображении мантиссы числа в 16СС.

Пример 2.

Отрицательное число А=-5843,39 представить:
-в форме с ФЗ в 32-разрядной сетке;
-в форме с ПЗ в 32-разрядной сетке ЕС ЭВМ и ПЭВМ.
В предыдущем примере получено двоичное изображение числа:
А=-1011011010011,011000111101(2).
1. Число в форме с ФЗ – целое, в ДК; в свободные разряды –«1»
1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 М=2-12
2. Число в форме с ПЗ в ПЭВМ
1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1
мантисса двоичная
3. Число в форме с ПЗ в EC ЭВМ
1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1
мантисса шестнадцатеричная


Для кодирования нечисловой информации используется следующий алгоритм: все возможные значения кодируемой информации нумеруются и эти номера кодируются с помощью двоичного кода.

Кодирование текстовой информации.

Например, для представления текстовой информации используется таблица нумерации символов или таблица кодировки символов, в которой каждому символу соответствует целое число (порядковый номер). Восемь двоичных разрядов могут закодировать 256 различных символов.

Существующий стандарт ASCII США ANСII (American National Code for Information Interchange) – Американский национальный код для обмена информацией (8 – разрядная система кодирования) содержит две таблицы кодирования – базовую и расширенную. Первая таблица содержит 128 основных символов, в ней размещены коды символов английского алфавита, а во второй таблице кодирования содержатся 128 расширенных символов.

Так как в этот стандарт не входят символы национальных алфавитов других стран, то в каждой стране 128 кодов расширенных символов заменяются символами национального алфавита. В настоящее время существует множество таблиц кодировки символов, в которых 128 кодов расширенных символов заменены символами национального алфавита.

Так, например, кодировка символов русского языка Windows – 1251 используется для компьютеров, которые работают под ОС Windows. Другая кодировка для русского языка – это КОИ – 8 (Код Обмена Информацией), которая также широко используется в компьютерных сетях и российском секторе Интернет.
ASCII-коды

Наиболее распространенным является код ASCII (American Standard Code for Information Interchange), который используется для внутреннего представления символьной информации в операционной системе MS DOS, в Блокноте операционной системы Windows’xx, а также для кодирования текстовых файлов в Интернет. Структура кода представлена в таблице (обозначения столбцов и строк выделены полужирно).

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
0 ... ... 0 @ P р А Р а ... ... ... р Ё
1 ... ... ! 1 A Q a q Б С б ... ... ... с ё
2 ... ... " 2 B R b r В Т в ... ... ... т Є
3 ... ... # 3 C S c s Г У г ... ... ... у є
4 ... ... $ 4 D T d t Д Ф д ... ... ... ф Ї
5 ... ... % 5 E U e u Е Х е ... ... ... х ї
6 ... ... & 6 F V f v Ж Ц ж ... ... ... ц Ў
7 ... ... 7 G W g w З Ч з ... ... ... ч ў
8 ... ... ( 8 H X h x И Ш и ... ... ... ш °
9 ... ... ) 9 I Y i y Й Щ й ... ... ... щ ∙
A ... ... * : J Z j z К Ъ к ... ... ... ъ •
B ... ... + ; K [ k { Л Ы л ... ... ... ы √
C ... ... , < L l | М Ь м ... ... ... ь №
D ... ... - = M ] m } Н Э н ... ... ... э ¤
E ... ... . > N ^ n ~ О Ю о ... ... ... ю ■
F ... ... / ? O _ o ¤ П Я п ... ... ... я

Таблица кодов содержит 16 столбцов и 16 строк; каждая строка и столбец пронумерованы в шестнадцатеричной системе счисления цифрами от 0 до F. Шестнадцатеричное представление ASCII-кода складывается из номера столбца и номера строки, в которых располагается символ. Так, например, ASCII-код символа 1 есть число 3116, что по правилам перевода означает 1100012. В двоичной системе код представляется восемью разрядами, т.е. двоичный ASCII-код символа 1 есть 001100012.
Данная таблица делится на две части: столбцы с номерами от 0 до 7 составляют стандарт кода – неизменяемую часть; столбцы с номерами от 8 до F являются расширением кода и используются, в частности, для кодирования символов национальных алфавитов. В столбцах с номерами 0 и 1 находятся управляющие символы, которые используются, в частности, для управления принтером. Столбцы с номерами от 2 до 7 содержат знаки препинания, арифметических действий, некоторые служебные символы, а также заглавные и строчные буквы латинского алфавита. Расширение кода включает символы псевдографики, буквы национальных алфавитов и другие символы.
В приведенной таблице в качестве национального выбран русский алфавит. Пустые ячейки означают, что они не используются, а ячейки с многоточием содержат символы, которые умышленно не показаны.

Пример 1. С помощью таблицы ASCII-кодов закодировать сообщение "группа", используя шестнадцатеричное представление кода.
Результат: A3 E0 E3 AF AF A0 (для простоты коды символов разделены пробелами)

В настоящее время существует универсальная система UNICODE, основанная на 16 – разрядном кодировании символов. Эта 16 – разрядная система обеспечивает универсальные коды для 65536 различных символов, т.е. в этой таблице могут разместиться символы языков большинства стран мира.
Кодирование графических данных.
Представление графической информации.
Для кодирования графической информации все изображение делиться на равные участки – пиксели. Чем больше пикселей, тем качественнее представление графического изображения. Каждый пиксель задается двоичным кодом цвета дискретизированной области. В основном применяют кодировки RGB (Red-Green-Blue) - для устройств, работающих по принципу излучения (мониторы), CMYK (Cyan-Yellow-Magenta-Black) - для устройств, работающих по принципу отражения от белого (печать на бумагу).
В системе RGB при глубине цвета 24 бита, состояние пикселя задается 24 битами, из которых 8 бит используется для задания интенсивности красного, 8 бит – интенсивности зеленого и последние 8 бит - интенсивности синего. Таким образом, три цвета, каждый из которых имеет 256 уровней интенсивности, смешиваются в разных соотношениях, и получается 224 различных цветов.
Не трудно подсчитать объем памяти необходимый для хранения изображения на экране монитора разрешением 800х600 точек при глубине цвета 24 бит.
800*600*3байта=1440000 байт=1.44 Мбайт.
В таком виде сохраняется информация в графических файлах с расширением BMP. Но для уменьшения занимаемого объема применяются различные методы сжатия типа JPG, GIF и т. д.

Для кодирования графических данных применяется, например, такой метод кодирования как растр. Для кодирования графической информации все изображение делиться на равные участки – пиксели. Чем больше пикселей, тем качественнее представление графического изображения. Координаты точек (пикселей) и их свойства описываются с помощью целых чисел, которые кодируются с помощью двоичного кода. Так черно-белые графические объекты могут быть описаны комбинацией точек с 256 градациями серого цвета, т.е. для кодирования яркости любой точки достаточно 8 - разрядного двоичного числа.

Режим представления цветной графики в системе RGB с использованием 24 разрядов (по 8 разрядов для каждого из трех основных цветов) называется полноцветным. Для поноцветного режима в системе CMYK необходимо иметь 32 разряда (четыре цвета по 8 разрядов).
ОСНОВНЫМ НЕДОСТАТКОМ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ БОЛЬШОЙ ОБЪЕМ ПАМЯТИ, ТРЕБУЕМЫЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ. Это объясняется тем, что нужно запомнить цвет каждого пикселя, общее число которых может быть очень большим. Например, одна фотография среднего размера в памяти компьютера занимает несколько Мегабайт, т.е. столько же, сколько несколько сотен (а то и тысяч) страниц текста.
ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ В ПАМЯТИ ЭВМ СОХРАНЯЕТСЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КАЖДОГО ГРАФИЧЕСКОГО ПРИМИТИВА- ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА (НАПРИМЕР, ОТРЕЗКА, ОКРУЖНОСТИ, ПРЯМОУГОЛЬНИКА И Т.П.), ИЗ КОТОРЫХ ФОРМИРУЕТСЯ ИЗОБРАЖЕНИЕ. В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ОТРИСОВКИ ОКРУЖНОСТИ ДОСТАТОЧНО ЗАПОМНИТЬ ПОЛОЖЕНИЕ ЕЕ ЦЕНТРА, РАДИУС, ТОЛЩИНУ И ЦВЕТ ЛИНИИ. По этим данным соответствующие программы построят нужную фигуру на экране дисплея. Понятно, что такое описание изображения требует намного меньше памяти (в 10 - 1000 раз) чем в растровой графике, поскольку обходится без запоминания цвета каждой точки рисунка. ОСНОВНЫМ НЕДОСТАТКОМ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ НЕВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ С ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫМИ ХУДОЖЕСТВЕННЫМИ ИЗОБРАЖЕНИЯМИ, ФОТОГРАФИЯМИ И ФИЛЬМАМИ. Природа избегает прямых линий, правильных окружностей и дуг. К сожалению, именно с их помощью (поскольку эти фигуры можно описать средствами математики, точнее- аналитической геометрии) и формируется изображение при использовании векторной графики. Попробуйте описать с помощью математических формул, картины И.Е. Репина или Рафаэля! (Но не "Черный квадрат" К. Малевича!) ПОЭТОМУ ОСНОВНОЙ СФЕРОЙ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ ОТРИСОВКА ЧЕРТЕЖЕЙ, СХЕМ, ДИАГРАММ И Т.П.
Представление звуковой информации.

В электронных устройствах регистрации звука формируется непрерывно меняющиеся во времени напряжение или ток, т.е. аналоговый электрический сигнал. Для записи этого сигнала в компьютер необходима дискретизация этого сигнала по уровню и по времени. Эту функцию выполняю специальные электронные устройства – аналогово-цифровые преобразователи. Через каждый короткий промежуток времени в виде двоичного числа регистрируется уровень сигнала. Таким образом, звуковой сигнал представляет собой поток двоичных чисел.

Обычно глубина кодирования (дискретизация по уровню) составляет 16 бит (65536 уровней), а частота дискретизации 24000 раз в секунду. Можно подсчитать поток информации при таком качестве звука
16 бит*24000 с-1=2 байта*24000 с-1=48000 байт в секунду=48 Кбайт/с
При воспроизведении звука цифровыми устройствами, поток чисел обратно представляются в аналоговый сигнал при помощи цифро-аналогового преобразователя.
Универсальный звуковой формат файла без сжатия это WAV. Наиболее распространенный формат со сжатием - MP3, МР4 и т.п.

Представление видео - информации.
Видео представляет собой поток последовательно сменяющихся кадров изображений. Следовательно, представление видео в ЭВМ сводится к представлению потока графической информации. Телевизионный формат воспроизведения видео использует разрешение кадра 720*576 точек с 24 битовой глубиной цвета. Скорость воспроизведения составляет 25 кадров в секунду. Объем передаваемой при этом информации составляет:
24бита*720*576*25=248832000 бит/с или приблизительно 30 Мбайт/с.
Это составляет очень большой поток данных, поэтому при хранении и передачи видео используют разные методы сжатия (MPEG, AVI). В современных цифровых видеокамерах запись видео выполняется в цифровой форме после предварительного сжатия.



Вопросы к лекции 4 «Форма представления информации в ЭВМ».

1. Определение кодирования. какая система кодирования применяется в ЭВМ? (стр. 1)
2. Сколько положительных (без знаковых чисел) можно задать с помощью
8 бит? (стр. 1)
3. Какой бит в 8-битовой системе используется для указания знака?
Как обозначается положительный, а как отрицательный знак целого числа ?
Какие числа можно при этом задать с помощью 8-ми бит? (стр. 1)
4. Как число в двоичной системе счисления (СС) заносится в разрядную сетку: в какой разряд сетки заносится младший разряд и как последующие
разряды? Рассмотреть примеры 1, 2, 3. (стр. 2)
Если число превышает количество разрядов в сетке, то что происходит в этом случае?
(стр. 2)
5. Как представляются вещественные числа в форме с фиксированной запятой?
Как учитывается положение запятой?
Рассмотреть пример 3. Какие недостатки имеет форма представления чисел с фиксированной запятой? (стр. 2-3)
6. Как выглядит формальная запись вещественного числа? Пояснить каждый символ. Что дает данная запись? (Данная форма позволяет перемещать запятую в вещественном числе вправо или влево не меняя истинного значения числа). Рассмотреть примеры 4, 5 (стр. 3-4)
7. Понятие нормализованного вида числа (стр. 4)
8. Что представляет собой разрядная сетка для вещественного числа? (стр. 4)
9. Как размещается мантисса и порядок числа в разрядной сетке? (стр. 4)
Что происходит, если число разрядов мантиссы меньше, чем число разрядов сетки? Что происходит, если число разрядов мантиссы больше, чем число разрядов сетки? (стр. 4-5)
Рассмотреть примеры 6, 7. (стр. 4-5)
10. Как представляется текстовая информации в ЭВМ? (стр. 6)
Пояснить стандарт ASCII. (стр. 6). Сколько разрядов использует данный стандарт? Сколько символов можно закодировать с его помощью?
Как пользоваться таблицей ASCII? (стр. 7).
Рассмотреть пример кодирования слова «группа» (стр. 7)
Закодировать слово «бит»
11. Сколько разрядов использует универсальная система UNICODE?
Сколько символов можно закодировать с его помощью? (стр. 8)
12. Понятие растрового метода кодирования графических данных (стр. 8)
Как описываются при этом координаты точек? Сколько разрядов используется для описания точек в черно-белой графике? Сколько разрядов используется для создания точки в цветной графике системы RGB? Сколько разрядов используется для создания точки в цветной графике системы CMYK?
Основной недостаток растрового метода. (стр. 8).
13. Понятие векторного метода создания графических изображений. Основной недостаток этого метода. (стр. 8).
14. Что требуется произвести в компьютере для записи в него аналогового звукового сигнала? Что требуется произвести, чтобы можно было воспроизвести аналоговый звуковой сигнал из цифрового устройства?
(стр. 9-10). Для чего требуется сжатие звуковых файлов? (стр. 10).
15. Что представляет собой видеоинформация? привести расчет передаваемого объема информации в секунду. (стр. 10)