Команды в компьютере доклад

Обновлено: 17.04.2024

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.
Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.
Вся информация с которой работает компьютер кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

Содержание

Введение…………………………………………………
Представление текстовых данных…………………………
Универсальная система кодирования текстовых данных……
Представление изображений……………………………………..
Представление звуковой информации…………………………….
Представление видео………………………
Список литературы……………………………………..

Работа содержит 1 файл

инфо 3.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Институт социологии и права

Принципы представления данных и команд в компьютере.

Студент_ Забродин М. М _______

Екатеринбург 2012 г.

Представление текстовых данных…………………………

Универсальная система кодирования текстовых данных……

Компьютер - это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера очень хорошо получается работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами.

Вся информация с которой работает компьютер кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, знаки математических действий, круглые и квадратные скобки и т.д. Особо обратим внимание на символ "пробел", который используется для разделения слов и предложений между собой. Хотя на бумаге или экране дисплея "пробел" - это пустое, свободное место, этот символ ничем не "хуже" любого другого символа. На клавиатуре компьютера или пишущей машинки символу "пробел" соответствует специальная клавиша.

Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому символу ставится в соответствие некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Конкретное соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки.

В персональных компьютерах обычно используется система кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информации). Он введен в 1963 г. и ставит в соответствие каждому символу семиразрядный двоичный код. Легко определить, что в коде ASCII можно представить 128 символов.

В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств. В этой области размещаются управляющие коды, которым не соответствуют ни какие символы языков. Начиная с 32 по 127 код размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

Кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена "извне" - компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение.

Другая распространённая кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) - её происхождение относится к временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Сегодня кодировка КОИ - 8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.

Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского языка, носит название ISO (International Standard Organization - Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.

1.1 Универсальная система кодирования текстовых данных.

Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время, очевидно, что если, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом то и диапазон возможных значений кодов станет на много больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной - UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов - этого поля вполне достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспечения ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования.

Все известные форматы представления изображений ( как неподвижных, так и движущихся) можно разделить на растровые и векторные. В векторном формате изображение разделяется на примитивы - прямые линии, многоугольники, окружности и сегменты окружностей, параметрические кривые, залитые определенным цветом или шаблоном, связные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т. д. (см. рис.1). Для пересекающихся примитивов задается порядок, в котором один из них перекрывает другой. Некоторые форматы, например, PostScript, позволяют задавать собственные примитивы, аналогично тому, как в языках программирования можно описывать подпрограммы. Такие форматы часто имеют переменные и условные операторы и представляют собой полнофункциональный (хотя и специализированный) язык программирования.

Рис 1. Двухмерное векторное изображение

Каждый примитив описывается своими геометрическими координатами. Точность описания в разных форматах различна, нередко используются числа с плавающей точкой двойной точности или с фиксированной точкой и точностью до 16-го двоичного знака.

Координаты примитивов бывают как двух-, так и трехмерными. Для трехмерных изображений, естественно, набор примитивов расширяется, в него включаются и различные поверхности - сферы, эллипсоиды и их сегменты, параметрические многообразия и др. (см. рис.2).

Рис.2 Трехмерное векторное изображение

Двухмерные векторные форматы очень хороши для- представления чертежей, диаграмм, шрифтов (или, если угодно, отдельных букв шрифта) и отформатированных текстов. Такие изображения удобно редактировать - изображения и их отдельные элементы легко поддаются масштабированию и другим преобразованиям. Примеры двухмерных векторных форматов - PostScript, PDF (Portable Document Format, специализированное подмножество PostScript), WMF (Windows MetaFile), PCL (Printer Control Language, система команд принтеров, поддерживаемая большинством современных лазерных и струйных печатающих устройств). Примером векторного представления движущихся изображений является MacroMedia Flash. Трехмерные векторные форматы широко используются в системах автоматизированного проектирования и для генерации фотореалистичных изображений методами трассировки лучей и т. д.

Однако преобразование реальной сцены (например, полученной оцифровкой видеоизображения или сканированием фотографии) в векторный формат представляет собой сложную и, в общем случае, неразрешимую задачу. Программы-векторизаторы существуют, но потребляют очень много ресурсов, а качество изображения во многих случаях получается низким. Самое же главное - создание фотореалистичных (фотографических или имитирующих фотографию) изображений в векторном формате, хотя теоретически и, возможно, на практике требует большого числа очень сложных примитивов. Гораздо более практичным для этих целей оказался другой подход к оцифровке изображений, который использует большинство современных устройств визуализации: растровые дисплеи и многие печатающие устройства.

В растровом формате изображение разбивается на прямоугольную матрицу элементов, называемых пикселами (слегка искаженное PICture ELement - этемент картинки). Матрица называется растром. Для каждого пиксела определяется его яркость и, если изображение цветное, цвет. Если, как это часто бывает при оцифровке реальных сцен или преобразовании в растровый формат (растеризации) векторных изображений, в один пиксел попали несколько элементов, их яркость и цвет усредняются с учетом занимаемой площади. При оцифровке усреднение выполняется аналоговыми контурами аналого-цифрового преобразователя, при растеризации - алгоритмами анти-алиасинга.

Размер матрицы называется разрешением растрового изображения. Для печатающих устройств (и при растеризации изображений, предназначенных для таких устройств) обычно задается неполный размер матрицы, соответствующей всему печатному листу, а количество пикселов, приходящихся на вертикальный или горизонтальный отрезок длиной 1 дюйм; соответствующая единица так и называется - точки на дюйм (DPI, Dots Per Inch).

Для черно-белой печати обычно достаточно 300 или 600 DPI. Однако принтеры, в отличие от растровых терминалов, не умеют манипулировать яркостью отдельной точки, поэтому изменения яркости приходится имитировать, разбивая изображение на квадратные участки и регулируя яркость относительным количеством черных и белых (или цветных и белых при цветной печати) точек в этом участке. Для получения таким способом приемлемого качества фотореалистичных изображений 300 DPI заведомо недостаточно, и даже бытовым принтерам приходится использовать гораздо более высокие разрешения, вплоть до 2400 DPI.

Рис. 3 Растровое изображение

Наиболее широко используемые цветовые модели - это RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий, соответствующие максимумам частотной характеристики светочувствительных пигментов человеческого глаза), CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый, дополнительные к RGB) и CMYG - те же цвета, но с добавлением градаций серого. Цветовая модель RGB используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYG - в цветной полиграфии.

В различных графических форматах используется разный способ хранения пикселов. Два основных подхода - хранить числа, соответствующие пикселам, одно за другим, или разбивать изображение на битовые плоскости - сначала хранятся младшие биты всех пикселов, потом - вторые и так далее. Обычно растровое изображение снабжается заголовком, в котором указано его разрешение, глубина пиксела и, нередко, используемая цветовая модель.

Принципы кодирования информации в персональных компьютерах. Характеристика распространенных систем кодировки для представления текстовых данных, растровых и векторных изображений, а также звуковой информации. Особенности форматов кодирования видеоданных.

Рубрика	Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	11.12.2013
Размер файла	18,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Тема: Принципы представления данных и команд в компьютере

Представление информации в компьютере

Представление текстовых данных

Представление звуковой информации

Представление информации в компьютере

Люди имеют дело с множеством информации. Прочитав статью в газете, можно записать ее в компьютер, чтобы затем ею воспользоваться. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том, как вы провели лето. Но ввести в компьютер вкус шоколада или мягкость покрывала никак нельзя.

Компьютер - это электронная машина (ЭВМ), которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы.

Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и ними.

У компьютера хорошо получается работать с числами. Все числа в компьютере закодированы "двоичным кодом", то есть, представлены с помощью всего двух символов 1 и 0[1], которые легко представляются сигналами. Вся информация в компьютере кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая.

Представление текстовых данных

Любой текст состоит из последовательности символов. Символами могут быть буквы, цифры, знаки препинания, и т.д. Текстовая информация, как и любая другая, хранится в памяти компьютера в двоичном виде. Для этого каждому символу ставится в соответствие некоторое неотрицательное число, называемое кодом символа, и это число записывается в память ЭВМ в двоичном виде. Соответствие между символами и их кодами называется системой кодировки.

В современных ЭВМ, в зависимости от типа операционной системы и конкретных прикладных программ, используются 32-разрядные и 64-разрядные коды символов.

Другая распространённая кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) - её происхождение относится к временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского языка, носит название ISO (International Standard Organization - Международный институт стандартизации).

Если создание единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу что, очевидно, если кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом то и диапазон возможных значений кодов станет на много больше.

Представление изображений

Все известные форматы представления изображений можно разделить на растровые и векторные. В векторном формате изображение разделяется на примитивы - прямые линии, многоугольники, окружности и сегменты окружностей, параметрические кривые, залитые определенным цветом или шаблоном, связные области, набранные определенным шрифтом отрывки текста и т. д. (см. рис.). Для пересекающихся примитивов задается порядок, в котором один из них перекрывает другой.

Двухмерные векторные форматы очень хороши для представления чертежей, диаграмм, шрифтов (или, если угодно, отдельных букв шрифта) и отформатированных текстов.

Такие изображения удобно редактировать - изображения и их отдельные элементы легко поддаются масштабированию и другим преобразованиям.

Примеры двухмерных векторных форматов - PDF (Portable Document Format), WMF (Windows MetaFile), PCL (Printer Control Language). Примером векторного представления движущихся изображений является MacroMedia Flash.

Трехмерные векторные форматы широко используются в системах автоматизированного проектирования. В растровом формате изображение разбивается на прямоугольную матрицу элементов, называемых пикселами. Матрица называется растром.

Для каждого пиксела определяется его яркость и, если изображение цветное, цвет. Если, как это часто бывает при оцифровке реальных сцен или растеризации векторных изображений, в один пиксел попали несколько элементов, их яркость и цвет усредняются с учетом занимаемой площади.

Размер матрицы называется разрешением растрового изображения. Для печатающих устройств обычно задается неполный размер матрицы, соответствующей всему печатному листу, а количество пикселов, приходящихся на вертикальный или горизонтальный отрезок длиной 1 дюйм; соответствующая единица так и называется - точки на дюйм (DPI, Dots Per Inch).

Вторым параметром растрового изображения является разрядность одного пиксела, которую называют цветовой глубиной. Для черно-белых изображений достаточно одного бита на пиксел, для градаций яркости серого или цветовых составляющих изображения необходимо несколько битов (см. рис.). В цветных изображениях пиксел разбивается на три или четыре составляющие, соответствующие разным цветам спектра.

Наиболее широко используемые цветовые модели - это RGB (Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий), CMY (Cyan, Magenta, Yellow - голубой, пурпурный, желтый, дополнительные к RGB) и CMYG - те же цвета, но с добавлением градаций серого.

В различных графических форматах используется разный способ хранения пикселов. Два основных подхода - хранить числа, соответствующие пикселам, одно за другим, второй- разбивать изображение на битовые плоскости - сначала хранятся младшие биты всех пикселов, потом - вторые и так далее.

Представление звуковой информации

Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом.

В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальный устройства - аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП).

Метод таблично волнового (Wave-Table) синтеза работает так: в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментах.

В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звучания.

Представление видео

Простейшей работой с видео является просмотр кинофильмов и видеоклипов, видеоигр. Более правомерно данным термином называть создание и редактирование такой информации с помощью компьютера.

Что представляет собой фильм с точки зрения информатики? Прежде всего, это сочетание звуковой и графической информации. Кроме того, для создания на экране эффекта движения используется технология быстрой смены статических картинок.

Исследования показали, что если за одну секунду сменяется более 10-12 кадров, то человеческий глаз воспринимает изменения на них как непрерывные.

В любительской киносъемке используется частота 16 кадров/сек., в профессиональной - 24.

Традиционный кадр на кинопленке "докомпьютерной" эпохи выглядел так, как показано на рис.1. Основную его часть, разумеется, занимает видеоизображение, а справа сбоку отчетливо видны колебания на звуковой дорожке. Имеющаяся по обоим краям пленки перфорация служит для механической протяжки ленты в киноаппарате с помощью специального механизма.

Казалось бы, если проблемы кодирования статической графики и звука решены, то сохранить видеоизображение уже не составит труда.

Но это только на первый взгляд, поскольку, как показывает разобранный выше пример, при использовании традиционных методов сохранения информации электронная версия фильма получится слишком большой. Достаточно очевидное усовершенствование состоит в том, чтобы первый кадр запомнить целиком, а в следующих сохранять лишь отличия от начального кадра (разностные кадры).

Существует множество различных форматов представления видеоданных.

Например универсальный формат базирующийся на расширении AVI (Audio Video Interleave - чередование аудио и видео).

Суть AVI файлов состоит в хранении структур произвольных мультимедийных данных, каждая из которых имеет простой вид, изображенный на рис.2. Файл как таковой представляет собой единый блок, причем в него, как и в любой другой, могут быть вложены новые блоки. Заметим, что идентификатор блока определяет тип информации, которая хранится в блоке.

Внутри блока могут храниться абсолютно произвольные данные, в том числе, например, блоки, сжатые разными методами. Таким образом, все AVI-файлы только внешне выглядят одинаково, а внутри могут различаться очень существенно. Еще более универсальным является мультимедийный формат Quick Time, первоначально возникший на компьютерах Apple. По сравнению с описанным выше, он позволяет хранить независимые фрагменты данных, причем даже не имеющие общей временной синхронизации, как этого требует AVI.

Существую так же системы сжатия видеоизображений, допускающие некоторые незаметные для глаза искажения изображения с целью повышения степени сжатия. компьютер информация кодировка

Наиболее известным стандартом подобного класса служит MPEG (Motion Picture Expert Group), который разработан и постоянно развивается созданным в 1988 году Комитетом международной организации ISO/IEC (International Standards Organization/International Electrotechnical Commission) по стандартам высококачественного сжатия движущихся изображений.

Методы, применяемые в MPEG, непросты для понимания и опираются на достаточно сложную математику. Прежде всего, обрабатываемый сигнал из RGB-представления с равноправными компонентами преобразуется в яркость и две "координаты" цветности. Цветовые компоненты менее важны для восприятия и их можно проредить вдвое.

Кроме того, производится специальные математические преобразования, несколько загрубляющее изображение в мелких деталях. На субъективном восприятии изображение это практически не сказывается.

Наконец, специальными методами ликвидируется сильная избыточность информации, связанная со слабыми отличиями между соседними кадрами. Полученные в результате всех описанных процедур данные дополнительно сжимаются общепринятыми методами, подобно тому, как это делается при архивации файлов.

А еще существует технология под названием DivX (Digital Video Express). Благодаря DivX удалось достигнуть степени сжатия, позволившей сжать 4,7 Гб DVD-фильма до 650 Мб.

И хотя это достижение, к сожалению, чаще всего используется для пиратского копирования, сам по себе этот факт не умаляет достоинств этой технологии. Как и то, что самая первая версия сжатия DivX была сработана французскими хакерами из MPEG-4 - современные версии DivX уже не имеют к этому событию никакого отношения.

Заключение

Таким образом, рассмотрев принципы хранения в ЭВМ различных видов информации, можно сделать важный вывод о том, что все они так или иначе преобразуются в числовую форму и кодируются набором нулей и единиц. Благодаря такой универсальности представления данных, если из памяти наудачу извлечь содержимое какой-нибудь ячейки, то принципиально невозможно определить, какая именно информация там закодирована: текст, число или картинка.

Список литературы

1. Информатика. Базовый курс: учебное пособие для втузов/ под ред. Симоновича С.В. - СПб: Питер, 2007.

2. Информатика: учебник/ Б.В. Соболь. (и др.) - Ростов н/Д: Феникс, 2006.

3. Информатика: базовый курс: учеб. Для студентов вузов / О. А. Акулов, Н. В. Медведев - М.: Омега-Л, 2008.

4. Острейковский В.А. Информатика: Учеб. Для вузов. - М: Высш. шк., 2006.

8. Информатика: Базовый курс/ Симонович С.В.и др. - СПб.: Питер, 2007.

9. Информатика. Базовый курс: учебное пособие для втузов/ под ред. Симоновича С.В. - СПб: Питер, 2007.

Подобные документы

Рассмотрение понятия и методов обработки данных; единицы их представления. Сущность информации; ее основные свойства - объективность, достоверность, доступность и актуальность. Принципы кодирования целых и действительных чисел, а также текстовых данных.

контрольная работа [432,2 K], добавлен 10.02.2012

Форматы представления текстовых данных, изображений, звуковой и видеоинформации. Понятие команд и их группы по характеру выполняемых операций. Кодовые таблицы и таблица передачи символов ASCII. Назначение и модель функционирования файловой системы.

реферат [150,3 K], добавлен 24.12.2013

Описание устройств ввода графической, звуковой информации, их назначение, классификация, конструкция, характеристики. Графические планшеты, сканнеры. Анализ способов представления и кодирования информации. Программные средства для архивации данных.

контрольная работа [31,2 K], добавлен 22.11.2013

Понятие и сущность процесса кодирования информации, его закономерности и направления использования на современном этапе. Порядок составления и содержание таблицы кодировки. Методика и инструменты компьютерного представления изображений, а также звука.

презентация [896,4 K], добавлен 22.10.2013

Кодирование как процесс представления информации в виде кода. Кодирование звуковой и видеоинформации, характеристика процесса формирования определенного представления информации. Особенности универсального дружественного интерфейса для пользователей.

ГОСТ

Представление информации и команд в компьютере — это отображение информационных данных и команд в формате битового набора, то есть совокупности нулей и единиц.

Введение

Сегодня в век информационных технологий, когда информационные потоки подходят к определённому пределу плотности трафика каналов передачи, вместе с задачами информационной обработки, стоят и самые важные задачи ее упорядочивания, сохранения и обеспечения к ней оперативного доступа.

Именно поэтому знание принципов формирования и работы, а также оптимальное создание и работа с разными структурами хранения информационных данных, тот есть, с файлами, базами данных, файловыми системами, считается одним из наиболее важных аспектов.

Компьютер является электронной системой, работающей с информацией в виде сигналов. Компьютер способен работать лишь с такой информацией, которую возможно преобразовать в сигналы. Компьютер способен отлично работать с числовой информацией. Любое число в компьютере представлено своим двоичным кодом, то есть, закодировано при помощи только двух символов единица и нуль, которые достаточно просто могут быть представлены в виде сигналов. Весь информационный набор, который использует компьютер, может быть закодирован совокупностью чисел. Вне зависимости от типа информации (графика, текст или звук), что бы её смог обработать центральный процессор она должна быть отображена в виде набора чисел.

Основные способы представления информации и команд в компьютере

Информационными данными являются материальные объекты произвольной формы, которые выступают как средство представления информации. Преобразование и обработка данных даёт возможность извлечения информации, то есть, данные считаются исходным материалом для извлечения информации. Зафиксировать информацию в виде данных можно при помощи определённых средств общения на конкретном физическом носителе.

Готовые работы на аналогичную тему

Суть обработки информации в компьютере может считаться взаимодействие исходных данных, которые являются операндами, и потока команд, находящихся в программе, с целью выработки на выходе результирующего итогового потока. Взаимодействие операндов и команд в компьютере включает процедуры их хранения, выборки для исполнения, собственно исполнения операции взаимодействия и далее сохранение результатов, которые могут являться промежуточными или окончательными.

Хранение и выборка информации предполагают некоторый заданный метод обращения к командам и операндам, и, следовательно, применение адресной информации, то есть, кода адреса, признаков поиска и тому подобное. Сам компьютер, его внутренние устройства и системы, а также режимы их работы должны как-то идентифицироваться, то есть, должна быть представлена информация о текущем состоянии блоков компьютера в видовом формате и режимах их функционирования. Коды состояний и адресные данные представляют собой внутренние потоки операндов.

Главными видами операндов, которые являются информационными единицами, считаются:

Операнды, представляющие числовой тип.
Операнды, представляющие символьный тип, то есть коды символов.
Операнды, представляющие логический тип.

Существуют также дополнительные типы операндов, к которым могут быть отнесены следующие типы:

Операнды, которые являются битовыми полями.
Операнды, которые являются битовыми и байтовыми строчками.
Операнды, которые являются символьными (тестовыми) строчками.
Операнды, которые являются адресами (кодами адресов) и указателями.
Операнды, которые представляют собой коды состояний и коды команд.

Есть ещё производные типы операндов, являющиеся информационными единицами, к которым можно отнести следующие:

Операнды, которые являются массивами данных (различных кодов).
Операнды, которые являются файлами с графическими изображениями, аудио- и видеоинформацией.

Все эти типы операндов в компьютере могут быть представлены в определённых формах, а именно, в стандартной или нестандартной форме.

Известны следующие стандартные числовые формы:

Числа с фиксированной запятой.
Числа с плавающей запятой.
Логические формы.

При этом числа с фиксированной запятой подразделяются на следующие типы:

Тип целых чисел с различными основаниями системы счисления, а именно, числа, имеющие основание два (q=2), и реже основание восемь и шестнадцать. Помимо этого, у них может присутствовать или отсутствовать знак, а также они могут быть двоично-десятичными в разных кодах.
Тип дробных чисел.
Тип смешанных чисел.

Нестандартными формами чисел считаются следующие формы:

Форма чисел, которые представлены в системе счисления, отличной от двоичной, например, в троичной.
Форма чисел, которые имеют переменные основания, а также имеют иррациональные основания.
Форма чисел в непозиционных системах счисления.
Логарифмическая форма представления чисел.
Другие формы.

Команды в компьютере представляют собой коды, которые содержат информацию, требуемую для управления машинными операциями. Операцией является преобразование информации, которое выполняется под воздействием одной команды. Содержанием машинной операции может быть запоминание, трансляция, арифметические и логические преобразования различных машинных слов (операндов).

По типу исполняемых операций необходимо различать следующие главные группы команд:

Команды арифметических операций для чисел с фиксированной и плавающей запятой.
Команды десятичных арифметических действий.
Команды логических операций (И, ИЛИ и других).
Команды, выполняющие пересылку.
Команды, реализующие операции ввода-вывода.
Команды, предназначенные для управления очерёдностью выполнения команд (команды передачи управления) и другие.

Программа управления работой компьютера состоит из последовательности команд. Командой является информация, которая обеспечивает выработку управляющих сигналов, реализуемых в устройстве управления процессора, для исполнения компьютером определенных действий.

В основе любого компьютера лежит тактовый генератор, вырабатывающий через равные интервалы времени электрические сигналы, которые используются для приведения в действие всех устройств компьютерной системы. Управление компьютером сводится к управлению распределением сигналов между устройствами. Такое управление производится автоматически, с помощью программного управления.

Программный принцип работы компьютера

Главной особенностью конструкции компьютера является программный принцип работы. Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что

1) программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;

2) команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языка, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией .

Общие принципы работы компьютера сформулированы учёными Ч. Бэббиджем и Дж. Фон Нейманом. Согласно этим принципам, любой компьютер образуют 3 основных компонента.

Арифметико – логическое устройство

Устройство управления

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)

Устройства ввода и вывода информации

1) Классификация по назначению

Классификация по назначению связана с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают:

большие ЭВМ
мини – ЭВМ
микро – ЭВМ
ПК

Большие ЭВМ

Это самые мощные компьютеры, которые применяются для обслуживания очень крупных организаций и целых отраслей народного хозяйства. Штат обслуживания больших ЭВМ достигает нескольких десятков человек. На базе таких ЭВМ создают вычислительные центры (ВЦ).

Структура ВЦ

От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Мини – ЭВМ используются крупными предприятиями, научными учреждениями, ВУЗами. Мини – ЭВМ применяются для управления производственными процессами (например, в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочее место).

Мини - ЭВМ, 10.2 inch одноместный сенсорного экрана.

Микро – ЭВМ используются на предприятиях, в крупных ВЦ для выполнения вспомогательных операций.

ПК – компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с ПК работает один человек. ПК используются в учебном процессе, для организации надомной трудовой деятельности и много другого. Категории ПК (по международным стандартам):

массовый ПК (consumer PC)
деловой ПК (Office PC)
портативный ПК (Mobile PC)
рабочая станция (Workstation PC)
развлекательный ПК (Entertainment PC)

Echo III - мощный игровой мини-ПК.

2) Классификация по уровню специализации

3) Классификация по совместимости

Существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются различными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. Поэтому совместимость различных компьютеров между собой – очень важный вопрос, связанный с взаимозаменяемостью узлов и приборов; возможностью переноса программ с одного компьютера на другой и возможностью совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными. Виды совместимости:

Причины популярности ПК

невысокая стоимость;
простота использования, обеспеченная диалоговым и интерактивным взаимодействием с программами, их удобным интерфейсом (меню, пиктограммы и т.п.);
персональность, т.е. возможность взаимодействия без посредников и ограничений;
высокие возможности по обработке информации;
возможность и простота ремонта;
возможности расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров, когда один и тот же компьютер может быть оснащён различными периферийными устройствами и разным ПО;
наличие программного обеспечения, охватывающего почти все сферы человеческой деятельности;
наличие систем для разработки новых программ.

Открыл и обосновал почти все основные принципы

архитектуры современных

(в течение 70 лет, после его смерти работу продолжил его сын) такую машину (названную им аналитической) на базе

механических устройств. Основоположник

Аналитическая машина Бэббиджа(19в)

1830-1846 гг. Чарльз Беббидж разрабатывает проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (!). Машина состоит из пяти устройств - арифметического устройства (АУ), запоминающего устройства (ЗУ), устройства управления (УУ), ввода и вывода (все как в первых ЭВМ, появившихся 100 лет спустя). АУ строилось на основе зубчатых колес Для ввода программы и данных использовались перфокарты . Предполагаемая скорость вычислений: сложение и вычитание за 1 сек, умножение и деление - за 1 мин.

По сохранившимся описаниям и чертежам энтузиасты из Лондонского музея науки построили эту машину и она состояла из 4 тыс. стальных деталей и весила 3 тонны

Первый станок с числовым программным управлением – ткацкий станок Жаккара (1804 г.)

В 1801 году француз Жозеф-Мари Жаккар сконструировал ткацкий станок, который является первым станком с числовым программным управлением.

Перфокарты – маленькие кусочки картона с пробитыми в них отверстиями – вставлялись в станок, который считывал закодированный этими отверстиями узор и переплетал нити ткани в соответствии с ним.

Такая ткань называется с тех пор жаккардовой.

Этот станок приводился в действие водяным колесом; он на 140 лет старше первого компьютера.

Ада Байрон, леди Лавлейс, дочь поэта Байрона, первая женщина-программист (1815–1852 гг.)

Сотрудница Беббиджа. Заложила вместе с ним основы программирования.

Автор первой работы по программированию.

Единственная работа Ады Лавлейс, С ней она вошла в историю науки

-75%

Читайте также: