Обновлено: 05.07.2024

Как мы хорошо знаем, вычислительная техника первоначально возникла как средство автоматизации вычислений, о чем совершенно недвусмысленно говорит название ЭВМ. Следующим видом обрабатываемой информации стала текстовая. Сначала тексты просто поясняли труднообозримые столбики цифр, но затем машины все более и более существенным образом стали преобразовывать текстовую информацию. Обязательной частью программного обеспечения стал текстовой редактор. Естественно, что оформление текстов достаточно быстро вызвали у людей стремление дополнить их графиками и рисунками. Делались попытки частично решить эти проблемы в рамках символьного подхода: вводились специальные символы для рисования таблиц и диаграммам (их называли псевдографическими; вспомните панели знаменитого Norton Commander, которые созданы именно этим способом). Но практические потребности людей в графике делали ее появление среди видов компьютерной информации неизбежной. Числа, тексты и графика образовали некоторый относительно замкнутый набор, которого было достаточно для многих решаемых на компьютере задачи. Наконец, относительно недавно постоянный рост быстродействия вычислительной техники создал широкие технические возможности для обработки звуковой информации, а также для быстро сменяющихся изображений (видео) - компьютер стал мультимедийным.

Основные принципы двоичного кодирования четко и понятно сформулированы в пособии для учителя [1]. Пусть мы хотим произвести кодирование в двоичном алфавите A некоторой величины, имеющей конечное множество значений B. B - это, разумеется, тоже своеобразный алфавит, поэтому в наиболее абстрактном виде задача состоит в формулировке правил замены символов алфавита B символами алфавита A. Правила эти можно сформулировать следующим образом:

двоичный алфавит A содержит только два символа - 0 и 1;

каждой букве алфавита B ставится в соответствие определенный (вообще говоря, произвольный) двоичный код;

двоичные коды различных букв алфавита B обязательно должны быть различны, иначе нарушится однозначность кодирования;

двоичные коды букв данного алфавита B должны иметь одинаковое число двоичных букв (например, число 1 в 32-разрядной машине дополнительно содержит слева 31 незначащий ноль и только затем единичку).

И еще один вопрос хочется обсудить, прежде чем переходить к конкретным видам информации. Речь идет о дискретной и непрерывной (часто говорят аналоговой) информации. Это довольно сложный философский вопрос, поэтому мы постараемся не углубляться в него сильно без особой необходимости.

Итак, согласно строгому определению математического словаря [2], "дискретность (от лат. discretus - разделенный, прерывистый) - прерывность; противопоставляется непрерывности. Напр., дискретное изменение к.-л. величины во времени - это изменение, происходящее через определенные промежутки времени (скачками); система целых (в противоположность системе действительных чисел) является дискретной".

Заметим, что в приведенной цитате указано на связь дискретности с системой целых чисел, и это можно считать подтверждением положения о том, что дискретные значения можно пронумеровать.

Для большей наглядности дополним данное определение рядом примеров. Дискретными являются показания цифровых измерительных приборов, например, вольтметра (сравните со "старыми", стрелочными приборами). Очевидным (в самом изначальном смысле этого слова!) образом дискретной является распечатка матричного принтера, а линия, проводимая графопостроителем, напротив, является непрерывной. Дискретным является растровый способ представления изображений, тогда как векторная графика по своей сути непрерывна. Дискретна таблица значений функции, но когда мы наносим точки из нее на миллиметровую бумагу и соединяем плавной линией, получается непрерывный график. Механический переключатель диапазонов в приемниках был сконструирован так, чтобы он принимал только фиксированные положения, а вот регулятор громкости вращался плавно, т.е. непрерывно (возможно, не самый наглядный пример, т.к. сейчас, наверное, некоторые школьники уже с трудом представляют себе иные регулировки, кроме цифровых).

Тем не менее, все не так просто. То, что фотографии в старых газетах дискретны, видят и соглашаются все. А в современном красочном глянцевом журнале? А распечатка картинки на лазерном принтере - она дискретна или непрерывна (все-таки, она состоит из частичек специального порошка, а они маленькие, но конечные по размеру; да и сама характеристика dpi - количество точек на единицу площади наводит на сомнения в непрерывности картинки, хотя глаз упорно не видит дискретности)? Если еще в этот момент вспомнить, что твердые тела состоят из мельчайших атомов, а глаз, воспринимающий изображение, имеет чувствительные маленькие палочки и колбочки, то все вообще станет туманным и неоднозначным…

Видимо, чтобы не запутаться совсем, надо принять правило, что в тех случаях, когда рассматривая величина имеет настолько большое количество значений, что мы не в состоянии их различить, то практически ее можно считать непрерывной. Например, пока dpi сканера значительно хуже, чем у лазерного принтера, напечатавшего эту картинку, он не увидит ее "зернистости" и нам приходится считать картинку непрерывной. Аналогично издали современный жилой массив кажется нам сплошной стеной, но, подойдя к нему поближе, мы начинаем различать отдельные дома и даже пространство между ними.

Какое отношение приведенные выше рассуждения имеют к хранению информации в компьютере? Самое непосредственное! Компьютер по определению способен хранить только дискретную информацию. Его память, как бы велика она не была, состоит из отдельных битов, а значит дискретна. А из этого немедленно следует, что существует проблема преобразования естественной информации в пригодную для компьютера дискретную форму. В литературе ее называют проблемой дискретизации или квантования информации.

Названная проблема всегда рассматривается при изложении принципов хранения звуковой информации, но обычно умалчивается во всех остальных случаях. Только в одном учебнике [1] удалось найти упоминание о дискретизации как об общей проблеме кодирования. Причем простое и доступное объяснение сопровождалось довольно удачным рисунком, аналог которого приводится ниже. Непрерывная величина ассоциируется с графиком функции, а дискретная - с таблицей ее значений. При рассмотрении этих двух объектов разной природы делается вывод о том, что с уменьшением интервала дискретизации (или, что то же самое, с увеличением количества точек в таблице) различия между ними существенно уменьшаются. Последнее означает, что при таких условиях дискретизированная величина хорошо описывает исходную (непрерывную).

Теперь, когда наиболее общие принципы преобразования информации при вводе в компьютер нам понятны, рассмотрим как реализуются эти принципы для конкретных видов информации.

Целые числа. Как мы уже знаем, этот тип информации является дискретным и преобразуется для хранения в компьютере довольно просто: достаточно перевести число в двоичную систему счисления. Некоторые особенности будет иметь кодирование целых отрицательных чисел, но мы их рассмотрим в вопросе, связанном с представлением числовой информации.

Вещественные числа. В отличие от целых, вещественные числа являются непрерывными. Следствием из этого является возможность дальнейшего деления любого сколь угодно малого числа, что приводит, вообще говоря, к бесконечному числу разрядов в изображении числа .Для того, чтобы в ЭВМ как-то представить числа в виде конечного набора двоичных цифр, приходится ограничиваться определенной точностью и младшие разряды просто игнорировать. Отсюда могут возникать некоторые принципиальные проблемы, например, при сравнении двух вещественных значений на равенство. Хорошо известен, например, следующий "счетный" эффект. Возьмем отрезок от 0 до 1 и разделим его на N равных частей, например, на 1000; тогда величина каждой части h=1/N. Выполним по отрезку ровно N шагов, вычисляя каждый раз значение аргумента по формуле X=X+h. По идее, последнее значение X=Nh должно равняться единице, однако на практике точного равенства, как правило, не будет, а значение X будет чуть-чуть меньше. Учтите на будущее этот парадокс и всячески старайтесь избегать сравнения вещественных чисел на равенство.

Символы. Это еще одна дискретная величина, поскольку компьютер оперирует с определенным ограниченным набором символов. Такой набор вполне можно назвать алфавитом машины, а в алфавите все символы имеют свои фиксированные позиции. Отсюда основная идея хранения символов в памяти ЭВМ состоит в замене каждого из них номером в алфавите, т.е. числом.

Помимо такого очевидного достоинства, как компактность хранения, замена символа его номером имеет и определенные недостатки. В частности, текст может быть правильно воспроизведен на другом компьютере только в том случае, если алфавиты обоих компьютеров совпадают. И если для латинских букв, на которые существует единый стандарт, это совсем не жесткое требование, то с русскими текстами дело обстоит заметно хуже. Достаточно сказать, что даже в пределах одного компьютера кодировка русских букв в операционных системах MS-DOS и Windows различна. Несколько утешает тот факт, что задача перекодировки текста является очень простой, и, если правильно указать исходную и требуемую кодировку, прекрасно решается автоматически.

При выводе символа компьютер по номеру определяет, как его надо изобразить на экране или на бумаге. Раньше для каждого символа хранилась его растровая картинка, т.е. некоторая матрица из черных и белых точек, окрашенных в соответствии с начертанием символа. Учитывая, что размеры всех символов были одинаковыми, ориентироваться в такой таблице (ее было принято по научному называть знакогенератором) компьютеру было нетрудно. Главным недостатком подобного метода вывода текста было то, что начертания букв и их размер оказывались жестко зафиксированными. На первых порах с этим мирились, но постоянное увеличение обработки текстов на компьютере потребовало новых принципов организации шрифтов. На современном этапе для каждого символа хранится не его начертание, а своеобразная программа, его порождающая (векторный способ создания изображений). Геометрические параметры этих "программ" могут легко изменяться, что обеспечивает быстрое и удобное масштабирование шрифтов.

Графика. Как известно каждому пользователю компьютера, любое графическое изображение состоит из отдельных точек, называемых пикселями. Отсюда становится понятным, что сохранить изображение фактически означает сохранить цвета его пикселей. Если принять конечное (ограниченное) число цветов, то информация немедленно становится дискретной и решение задачи сохранения графики становится похожей на только что рассмотренную задачу сохранения текста. Нужно каким-либо образом пронумеровать все цвета (создать своеобразный "алфавит цветов"), после чего достаточно просто сохранять номера цветов. В отличие от алфавита символов, который является стандартным, с цветами это не совсем так. Например, в фотографии летнего леса много оттенков зеленого цвета, а для кадра с облаками характерны белые и голубые тона. Отсюда следует, что набор используемых цветов (часто его называют палитрой) для этих изображений будет абсолютно разным. Поэтому некоторые графические форматы сохраняют палитру вместе с изображением, что позволяет существенно уменьшить количество цветов и, следовательно, размер файла.

Хочется подчеркнуть еще один момент. Для того, чтобы естественное изображение (например, рисунок художника на холсте) с непрерывным распределением цветов стало доступным компьютеру узором пикселей, необходимо использовать какое-либо специальное устройство, которое способно такое преобразование осуществить. Всем, конечно, известны примеры таких устройств: речь идет о сканере или цифровой камере. Однако не все задумываются над тем, что все эти устройства производят процесс дискретизации графического изображения, т.е. аналого-цифровое преобразование.

Как и для символов, помимо описанного выше "поточечного" (растрового) хранения изображения, существует еще и векторный метод. Для него сохраняется не полная матрица пикселей, а программа его рисования. Кодирование этой программы существенным образом зависит от программного обеспечения. По своим принципам оно гораздо ближе к кодированию программ, чем данных. Подчеркнем, что векторные изображения, как правило, создаются именно на компьютере, а задача векторизации естественного изображения очень сложна и дает не слишком хорошие результаты.

Звук. Звуковая информация также является величиной непрерывной, и, следовательно, для ввода в ЭВМ нуждается в дискретизации. Причем дискретизация должна производится как по времени, так и по величине интенсивности звука. Первый процесс означает, что замеры интенсивности должны производится не непрерывно, а через определенные промежутки времени, а второй - что интенсивность звука, которая в природе может принимать какие угодно значения, должна быть "подтянута" ("округлена") к ближайшему из стандартного набора фиксированных значений. При такой процедуре мы снова получаем последовательность целых чисел, которые и сохраняются в памяти ЭВМ. Таким образом, и в случае звука информацию удается описать определенным образом сформированной последовательностью чисел, что автоматически решает проблему кодирования.

Итак, рассмотрев представление различных видов информации в ЭВМ, мы можем сделать следующие выводы.

С точки зрения "готовности" к сохранению в память компьютера, информация делится на две категории - дискретная и непрерывная. Компьютер способен хранить и обрабатывать только первую, поэтому вторую предварительно необходимо каким-то способом преобразовать. Строго говоря, информация при дискретизации искажается, поэтому к качеству этого процесса предъявляются высокие требования.

Не нуждаются в дискретизации целые числа и символы, а вещественные числа, графическая и звуковая информация для ввода в компьютер требуют определенных процедурах ввода, которые преобразуют эти виды информации в дискретную форму.

Информация любого вида хранится в компьютере в двоичном виде.

Процесс кодирования любого вида информации фактически представляет собой его преобразование тем или иным способом в числовую форму.

В памяти машины не существует принципиального различия между закодированной информацией различных типов. Над всеми видами данных, включая дополнительно и саму программу, процессор способен производить арифметические, логические и прочие операции, которые содержатся в системе его команд.

Основная литература

1. Касаткин В.Н. Информация, алгоритмы, ЭВМ. М.: Просвещение, 1991, 192 с.

2. Математический энциклопедический словарь. / Гл. ред. Ю.В. Прохоров. М.: Сов. энциклопедия, 1988, 847 с.

3. Еремин Е.А. Как работает современный компьютер. Пермь: Изд.-во ПРИПИТ, 1997, 176 с. (необходимая часть книги доступна в Интернет по адресу

Учебный материал данной темы относится к содер­жательной линии базового курса - линии компьютера. При рассмотрении этой темы необходимо также рассмотреть материал о системах счисления. Если этот материал изу­чался в предыдущих классах, то следует провести краткое его повторение, а если нет, то подробно остановиться на двоичной системе счисления и решить соответствующие задачи по переводу чисел из одной системы в другую.

Числа в памяти компьютера могут храниться в двух форматах - в формате с фиксированной точкой и в форма­те с плавающей точкой. Здесь под точкой подразумевает­ся знак разделения целой и дробной части числа. Формат с фиксированной точкой используется для записи в памяти компьютера целых чисел. В этом случае одно число зани­мает одно машинное слово в памяти. Формат с плавающей точкой применяется для представления, как целых чисел, так и чисел с дробной частью. Математики такие числа на­зывают действительными, а программисты - веществен­ными. Более подробно этот материал изучается при обу­чении программированию.

Символьная информация (синоним текстовая) чаще всего обрабатывается на современных персональных ком­пьютерах. В информатике под текстом понимают любую последовательность символов определённого алфавита. Причем, безразлично из каких символов состоит текст -это могут быть буквы, числа, формулы, таблицы и т.п. Для представления текста в компьютере используется опреде­лённое множество символов, которое называется сим­вольным алфавитом компьютера.

Учителю следует вначале ознакомить учащихся с ос­новными понятиями символьного алфавита компьютера:

Алфавит компьютера включает 256 символов.

Каждый символ занимает в памяти 1 байт.

Международным стандартом для персональных компьютеров принята таблица кодировки символов ASCII. Часто используется также кодовая таблица КОИ-8.

Первая половина кодовой таблицы отводится для специальных управляющих символов и латинского алфавита, а вторая половина - для национальных алфавитов.

Более подробно этот материал излагается в учебнике

Кушниренко А.Г. [24]. Учителю удобно объяснять матери­ал, опираясь на плакат с кодовой таблицей.

Для представления графической информации ис­пользуются два способа - растровый и векторный. Суть обоих способов состоит в разбиении графического изо­бражения на части, которые легко описать тем или иным способом. (Рассмотрение фрактального способа представ­ления графической информации целесообразно лишь в профильном обучении).

Растровый способ состоит в разбиении изображения на маленькие одноцветные элементы, которые называют­ся видеопикселями. Сливаясь, видеопиксели дают общую картину изображения. В этом случае графическая инфор­мация представляет собой перечисление и описание в оп­ределённом порядке цветов этих элементов - пикселей. При объяснении этого материала учителю следует под­робно остановиться на семи основных цветах радуги и трех базовых цветах: синем, красном, зелёном. К этому време­ни учащиеся ещё не знакомы с основными понятиями оп­тики из курса физики, которая будет ими изучаться позд­нее, поэтому следует привлекать аналогии и примеры из жизненного опыта учащихся. Говоря о видеопикселях, можно показать учащимся, что при близком рассмотрении на экране цветного телевизора видно огромное количест­во точек, из которых и образуется изображение. Хорошо видно видеопиксели на экране современных тонких жид­кокристаллических мониторов. Типичным примером так­же является подбор маляром необходимого колера при смешивании красок или подборе цвета побелки. Если есть возможность, то можно продемонстрировать опыт разло­жения белого света в спектр с помощью призмы, а также обратный процесс, который показывал ещё Ньютон.

После того как учащиеся научились оперировать восьмицветной палитрой, можно рассказать, что для управления яркостью добавляют ещё биты для каждого базового цвета. Это позволяет не только управлять ярко­стью, но и получать дополнительные цвета и оттенки. На­пример, для получения палитры из 256 цветов, красный и зелёный цвета кодируют 3 битами каждый, а синий цвет -2 битами. Тогда будем иметь для красного и зелёного цве­та по 8 уровней интенсивности, а для синего - 4

уровня. Комбинируя все уровни интенсивности, получаем 256 цветов: 8 х 8 х 4 = 256.

Для получения так называемой естественной палит­ры цветов применяют кодирование 24 битами, что позво­ляет иметь палитру из более чем 16 миллионов цветов.

Векторный способ предполагает разбиение всякого изображения на геометрические элементы: отрезки пря­мой, эллиптические дуги, фрагменты прямоугольников, окружностей и эллипсов, области однородной закраски и т.п. При таком способе видеоинформация будет представ­лять собой математическое описание всех перечисленных элементов изображения в системе координат, связанной с экраном монитора. Тогда для описания, например, окруж­ности, достаточно указать только её радиус и координаты центра, для отрезка прямой - координаты концов, для об­ласти закраски - цвет закраски и ограничивающие линии. Векторное представление более удобно для штриховых рисунков, схем и чертежей.

Учителю следует обратить внимание учащихся на то, что распространённый графический редактор Corel Draw является векторным, а растровыми являются графические редакторы Paint и Adobe PhotoShop. В составе текстового процессора Word имеется простейший векторный графи­ческий редактор. Нужно отметить, что растровый способ является более универсальным, и применим всегда, неза­висимо от характера изображения.

В этом месте учителю следует провести профориен­тацию учащихся и рассказать, что профессиональные ком­пьютерные дизайнеры используют в своей работе оба спо­соба для представления графической информации.

6.5. Представление звуковой информации в компьютере

Представление звука в памяти компьютера основано на принципе дискретизации, т.е. в разбиении звуковых ко­лебаний на конечные малые элементы с определенным диапазоном частот, что аналогично разбиению графиче­ского изображения на пиксели. Звук - это механические колебания воздуха, воспринимаемые нервными оконча­ниями человеческого уха. Обычно звуки с помощью мик­рофона преобразуют в колебания электрического тока и получают аналоговый сигнал, который затем необходимо преобразовать в дискретный (цифровой) сигнал. Такое преобразование и основано на принципе дискретизации.

Процесс преобразования звука в двоичный код в компьютере идёт по схеме:

Звук — микрофон — переменный ток — звуковая плата — двоичный код — память ЭВМ

Обратный процесс - воспроизведение звука из памя­ти компьютера идёт по схеме:

Память ЭВМ —двоичный код —звуковая плата— — переменный ток — акустическая система —

Звуковая плата или аудиоадаптер (иначе называемая аналого-цифровым преобразователем) - это специальное устройство, преобразующее при записи звука электриче­ские колебания звуковой частоты в числовой двоичный код. Она используется и для обратного преобразования при воспроизведении звука. На вход звуковой платы пода­ется непрерывный аналоговый сигнал от микрофона, ам­плитуда которого измеряется через определённые про­межутки времени, а на выходе получают численные зна­чения амплитуды этого сигнала. Эти промежутки времени называются шагом дискретизации, а количество измере­ний амплитуды звука в секунду называют частотой дискре­тизации.

Численные значения амплитуды сигнала измеряют и представляют в двоичном коде. С помощью одного байта можно закодировать 256 значений амплитуды звукового сигнала. Так как звуковой сигнал меняется непрерывно, то всегда имеется бесконечно много значений его амплиту­ды, поэтому запись по принципу дискретизации всегда производится с какой-то погрешностью.

Таким образом, при записи звука применяется двой­ная дискретизация - по частоте и по амплитуде звука, а это требует большого объема памяти. Например, на обычный стандартный звуковой компакт-диск звук записывают с па­раметрами: 44100 Гц / 16 бит / стерео. Эти параметры оз­начают, что при такой записи в одну секунду производится 44100 замеров амплитуды звукового сигнала, а значения этих замеров амплитуды записываются в 16-ти битном ко­де, т.е. используется 2 16 = 65536 значений амплитуды сиг­нала. Сама запись звука проводится в режиме стерео, т.е. двумя микрофонами по двум каналам.

Рассказывая о принципе дискретизации звука, учите­лю следует обязательно использовать методический при­ем - аналогию и привести следующие примеры:

Пример второй. Учитель в ходе беседы задает во­прос - каким образом номеруют размеры верхней одеж­ды? Верхняя одежда, выпускаемая швейными фабриками, имеет две фиксированные дискретные величины - размер и рост. Число размеров достаточно велико, например, 46, 48, 50, 52 и др. Каждый размер одежды выпускается для нескольких ростов людей: 1-й рост, 2-й рост, 3-й рост, 4-й рост, 5-й рост (роста больше 5-ти обычно не встречаются). Это пример дискретизации по двум величинам. При по­купке верхней одежды всегда называется необходимый размер и рост. Хотя рост и полнота людей представляют собой почти непрерывный ряд множества значений, ис­пользуемое при пошиве одежды небольшое число дис­кретных значений размера и роста с достаточно большим шагом дискретизации оказываются вполне приемлемыми для удовлетворения потребностей большинства людей в одежде массового спроса. Обычно лишь малой части по­купателей требуется небольшая подгонка купленной оде­жды по фигуре. Швейные фабрики регулярно проводят массовые замеры параметров фигуры людей и вносят не­большие коррективы в размеры и роста выкроек одежды. Если требуется чтобы платье, костюм или пальто точно подходили по фигуре человеку, то приходится их заказы­вать в ателье по индивидуальному заказу.

Рисунок 6.3 иллюстрирует принцип дискретизации звуковых сигналов, когда из аналогового звукового сигна­ла получается ряд дискретных сигналов.

Как видно из этого краткого рассмотрения, для запи­си даже простых звуков необходимо иметь большие объ­емы памяти. Поэтому массовые персональные компьюте­ры стали мультимедийными, т.е. способными обрабаты­вать звуковую и видеоинформацию, сравнительно недав­но - чуть более 10 лет назад, в середине 1990 годов, когда появились компьютеры с большой оперативной и внешней памятью.

Звуковой сигнал после дискретизации

Рис. 6.3. Дискретизация при записи звукового сигнала

Контрольные вопросы и задания

Какие информационные процессы изучаются в базовом курсе информатики?

Приведите примеры, иллюстрирующие понятия: носи­тель информации, хранилище информации, передача ин­формации, шум и защита от шума.

Расположите в порядке возрастания информационной ёмкости следующие носители информации: ОЗУ, ПЗУ, ре­гистры процессора, магнитная лента, магнитный диск, ла­зерный диск, флеш-память, симкарта.

Приведите особенности биологической памяти челове­ка, как хранилища информации.

Можно ли говорить, что компьютер может работать с любой информацией, с которой имеет дело человек?

Приведите примеры поиска какой-либо информации в школе и в домашних условиях, а также алгоритмы такого поиска.

Какой методический приём следует использовать при изучении процесса передачи информации?

Какую аналогию можно привести при изучении дискрет­ной связи?

Приведите примеры способов борьбы с шумами при разговоре по телефону.

10. Каким словом или именем передают по телефону бук-
ву Ы, если слово передают по буквам?

Какие основные принципы организации таблиц сим­вольной кодировки следует объяснить ученикам?

Предложите аналогии, поясняющие учащимся принцип растрового и векторного представления изображений.

Предложите рисунок, схему или чертеж, поясняющий смысл процесса дискретизации для представления звука в памяти компьютера.

Глава 7. Методика изучения аппаратных средств компьютерной техники

7.1. Методика изучения архитектуры компью­тера

7.1.1. Понятие об архитектуре компьютера

В школьном курсе информатики и ИКТ устройство компьютера изучается на уровне архитектуры, под которой понимается описание устройства и принципов его работы без подробностей технического характера. Описание архи­тектуры - это такое представление об устройстве и функ­ционировании компьютера, которое достаточно для поль­зователя, в том числе и программиста. Здесь можно при­вести аналогию с архитектурой здания, - когда говорят о ней, то отмечают форму здания, его этажность, назначе­ние, но такие подробности как: толщина стен, материал кирпичей, особенности их кладки и т.п., для него не суще­ственны. Различным пользователям требуется различный уровень знания архитектуры компьютера. Как это ни уди­вительно, архитектура современных компьютеров в осно­ве своей остается неизменной уже более полувека! Такой феномен не часто встретишь даже в обычной архитектуре, где стили и вкусы быстро меняются, тем более с появлени­ем новых строительных материалов. Однако уже сменяет­ся четвертое поколение компьютеров, а принципиальное строение подавляющего большинства из них остается не­изменным.

В базовом курсе принята следующая схема раскры­тия архитектуры:

основные устройства, входящие в состав ЭВМ, и вы­полняемые функции;

организация внутренней и внешней памяти:

особенности архитектуры персонального компьютера;

типы и свойства устройств, входящих в состав персо­нального компьютера.

Для продвинутых пользователей и в профильных курсах рассматриваются программное управление работой компьютера, структура процессора, состав команд процес­сора, структура программы и алгоритм её выполнения процессором (цикл работы процессора).

7.1.2. Методика изучения архитектуры ЭВМ фон Неймана

Состав и структура однопроцессорной ЭВМ.

Использование двоичной системы счисления в машинной арифметике.

Адресуемость памяти ЭВМ.

Совместное хранение данных и программ в общей памяти ЭВМ.

Структура машинной команды.

Состав системы команд процессора.

Цикл работы процессора (алгоритм выполнения программы процессором).

В базовом курсе информатики следует лишь кратко рассмотреть принципы фон Неймана, а более подробно -в профильных курсах. Изучая эти принципы с учащимися, учителю следует также осветить некоторые вопросы по истории создания первых ЭВМ и особенностям работы на них. Например, в первых ЭВМ для представления данных использовали десятичный код, а программа задавалась путем установки вручную проводных перемычек и пере­ключателей на специальной коммутационной панели. Для машины Е1\11АС эта процедура занимала несколько дней, в то время как собственно счёт выполнялся всего лишь не­сколько минут, но и за это время успевало перегореть не­сколько электронных ламп! В те времена срок службы электронных ламп составлял около 1000 часов, а их в ма­шине насчитывалось 17468 штук.

Нейман первым предложил, чтобы программа также хранилась в двоичном коде в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Это давало принципиальную возможность ЭВМ самой определять для себя программу действий в соответствии с результатами вычислений.

Основными блоками ЭВМ с архитектурой по Нейману являются:

устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ), объединяемые в цен­тральный процессор;

устройства ввода и вывода информации.

Схема архитектуры такой ЭВМ показана на рис. 7.1.

Нейман сформулировал также основополагающие принципы организации и работы логического устройства ЭВМ. Структура ЭВМ, предложенная Нейманом, оказалась очень удачной и реализовывалась многие годы на первых двух поколениях машин.

Изучая с учащимися архитектуру ЭВМ, учитель дол­жен иметь в виду необходимость проведения профориен-тационной работы. Программистам и, в особенности, сис­темным программистам требуется наиболее глубокое зна­ние архитектуры ЭВМ и принципов фон Неймана.

7.1.3. Использование при обучении Учебного компьютера

Более подробно методика использования Учебного компьютера описана в методическом пособии: Семакин И.Г. Преподавание базового курса информатики в сред­ней школе: Методическое пособие / И.Г. Семакин, Т.Ю. Шеина. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004.

Похожие документы:

Предисловие - 9 - раздел 1 общие вопросы методики преподавания информатики и икт в школе - 11 -

Предисловие - 9 - Раздел 1. Общие вопросы методики преподавания информатики и ИКТ в школе - 11 - Глава 1. Предмет информатики в школе -11 - Информатика как наука и как учебный предмет - 11 - История введения предмета информатика в отечественной .

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ

Отчет профессионального образования за 2008 год

. вопросы . 11 . Раздел № . информатики и ИКТ (Босова Л.Л., г. Коломна, УМЦ РУО 22 января 2008 г.). Проблемы преподавания информатики и ИКТ в школе . Методика преподавания математики в средней школе. Общая методика . 56. Предисловие // Научные школы Московского .

Инструктивно-методическое письмо «о преподавании учебного предмета (4)

Основная образовательная программа начального общего образования мбоу новинской сош на 2012 – 2015 уч г

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

Реферат

1. Информация, информатика,

Понятие об информации

Несмотря на то, что человеку постоянно приходится иметь дело с информацией (он получает ее с помощью органов чувств), строгого научного определения, что же такое информация, не существует. В тех случаях, когда наука не может дать четкого определения какому-то предмету или явлению, люди пользуются понятиями.

Понятия отличаются от определений тем, что разные люди при разных обстоятельствах могут вкладывать в них разный смысл. В бытовом смысле под информацией обычно понимают те сведения, которые человек получает от окружающей природы и общества с помощью органов чувств. Наблюдая за природой, общаясь с другими людьми, читая книги и газеты, просматривая телевизионные передачи, мы получаем информацию.

Математик рассмотрит это понятие шире и включит в него те сведения, которые человек не получал, а создал сам с помощью умозаключений. Биолог же пойдет еще дальше и отнесет к информации и те данные, которые человек не получал с помощью органов чувств и не создавал в своем уме, а хранит в себе с момента рождения и до смерти. Это генетический код, благодаря которому дети так похожи на родителей.

Итак, в разных научных дисциплинах и в разных областях техники существуют разные понятия об информации. Нам же, приступая к изучению информатики, надо найти что-то общее, что объединяет различные подходы. И такая общая черта есть. Все отрасли науки и техники, имеющие дело с информацией, сходятся в том, что информация обладает четырьмя свойствами. Информацию можно: создавать, передавать (и, соответственно, принимать), хранить и обрабатывать.

Каждая дисциплина решает эти вопросы по-разному. В нашем учебном пособии мы рассмотрим те средства, которые для этого предоставляет информатика.

Информатика — это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, обработки и передачи информации средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Из этого определения видно, что информатика очень близка к технологии, поскольку отвечает на вопрос как.

• Как принимать и хранить информацию?

• Как обрабатывать информацию и преобразовывать ее в форму, удобную для человека?

• Как использовать вычислительную технику с наибольшей эффективностью?

• Как использовать достижения других наук для создания новых средств вычислительной техники?

• Как управлять техническими средствами с помощью программ?

Поэтому не случайно предмет, изучением которого занимается информатика, нередко называют информационной технологией или компьютерной технологией.

Важным в нашем определении является то, что у информатики есть как бы две стороны. С одной стороны, она занимается изучением устройств и принципов действия средств вычислительной техники, а с другой стороны — систематизацией приемов и методов работы с программами, управляющими этой техникой.

Краткая история информатики

Так из-за спорного определения в молодой зарождающейся науке произошел раскол. Сегодня кибернетика продолжает изучать связь между психологией и математической логикой, разрабатывает методы создания искусственного интеллекта, но наряду с ней уже действует другая, отделившаяся от нее наука. Она занимается проблемами применения средств вычислительной техники для работы с информацией. В Великобритании и США эту науку называют computer science (наука о вычислительной технике). Во Франции она получила другое название — informatique (информатика). Оттуда это название и пришло к нам в Украину и Россию, а также в некоторые другие страны Восточной Европы.

Информация аналоговая и цифровая

Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки делают это по-разному. Например, в философии различают информацию объективную и субъективную. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

Для криминалистики, например, очень важно, что информация бывает полной и неполной, истинной и ложной, достоверной и недостоверной. Юристы рассматривают информацию как факты. Физики же рассматривают информацию как сигналы — для них наиболее важна передача информации, поскольку физика изучает законы природы, лежащие в основе распространения сигналов разных видов (оптических, звуковых, электромагнитных и других). Биология изучает методы обмена информацией между животными, генетика изучает передачу информации по наследству с помощью генов, а лингвистика изучает методы кодирования и выражения информации языковыми методами.

Каждая наука, занимающаяся вопросами, связанными с информацией, вводит свою систему классификации. Для информатики самым главным вопросом является то, каким образом используются средства вычислительной техники для создания, хранения, обработки и передачи информации, поэтому у информатики особый подход к классификации информации. В информатике отдельно рассматривают аналоговую информацию и цифровую. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном работает с цифровой информацией.

Человек так устроен, что воспринимает информацию с помощью органов чувств. Свет, звук и тепло — это энергетические сигналы, а вкус и запах – это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Мы не найдем двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и не услышим двух абсолютно одинаковых звуков — это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам — ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.

Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как она становится цифровой. Мы легко различим разницу в одной и той же ноте, если исполнить ее на фортепиано и на флейте, хотя на бумаге эти ноты выглядят одинаково.

Разница между аналоговой информацией и цифровой прежде всего в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая — дискретна. Если у художника в палитре только одна зеленая краска, то непрерывную бесконечность зеленых цветов листьев он передаст очень грубо, и все деревья на картине будут иметь одинаковый цвет. Если у художника три разные зеленые краски, то передача цвета уже будет чуть более точной. Для большей точности передачи аналоговой информации о живой природе художники смешивают разные краски и получают большое количество оттенков.

Преобразование информации из аналоговой формы в цифровую называют аналогово-цифровым преобразованием (АЦП).

Примеры аналоговой информации известны нам из школьного курса математики. Графики непрерывных функций выражают аналоговую информацию.

1. На рисунке показан график функции Y=X 2 . Это график непрерывной функции.

2. Тот же самый график после преобразования в цифровую форму выглядит иначе — намного грубее.

3. Погрешность, которая возникает при таком преобразовании, называется погрешностью оцифровки.

4. Преобразование можно сделать менее грубым, если столбики диаграммы поставить почаще (так уменьшается дискретность).

5. Чем меньше дискретность, тем ближе цифровая информация к аналоговой и меньше погрешность оцифровки.

Вы видите, что при уменьшении дискретности на диаграмме становится больше столбиков. Если дискретность сделать очень маленькой, то точность представления непрерывной аналоговой информации в виде последовательности чисел можно сделать очень высокой, но и столбиков в диаграмме будет больше. Поэтому чем ближе цифровая информация приближается по качеству к аналоговой, тем больше вычислений приходится выполнять компьютеру, а значит, тем больше информации ему надо хранить и обрабатывать.

Чем мощнее компьютер, тем больше информации он может обработать в единицу времени. Чем быстрее компьютер обрабатывает информацию, тем выше качество изображения, лучше звук и точнее результаты расчетов, но тем дороже обходится людям прием, передача и обработка информации.

Устройства аналоговые и цифровые

Органы чувств человека так устроены, что он способен принимать, хранить и обрабатывать аналоговую информацию. Многие устройства, созданные человеком, тоже работают с аналоговой информацией.

1. Телевизор — это аналоговое устройство. Внутри телевизора есть кинескоп. Луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану. Чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает. Изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно.

2. Монитор компьютера тоже похож на телевизор, но это устройство цифровое. В нем яркость луча изменяется не плавно, а скачком (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если он есть, мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображения на экране монитора получаются более четкими, чем на экране телевизора.

3. Проигрыватель грампластинок — аналоговое устройство. Чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук.

4. Телефон — тоже аналоговое устройство. Чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит наш собеседник.

К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры — они работают с информацией, представленной в цифровой форме. Цифровыми также являются музыкальные проигрыватели лазерных компакт-дисков, поэтому музыкальные компакт-диски можно воспроизводить на компьютере.

Недавно началось создание цифровой телефонной связи, а в ближайшие годы ожидается и появление цифрового телевидения. В некоторых городах Украины и России уже работают цифровые телевизионные станции. После того как телевидение станет цифровым, качество изображения на экране телевизора намного улучшится — оно станет ближе к качеству изображения на экране компьютерного монитора.

Понятие о кодировании информации

Информация передается в виде сигналов. Когда мы разговариваем с другими людьми, то улавливаем звуковые сигналы. Если мы смотрим в окно, наш глаз принимает световые потоки, отраженные от объектов окружающей природы. Световой поток — это тоже сигнал.

А как же информация хранится? Для того чтобы информацию сохранить, ее надо закодировать. Любая информация всегда хранится в виде кодов. Когда мы что-то пишем в тетради, мы на самом деле кодируем информацию с помощью специальных символов. Эти символы всем знакомы — они называются буквами. И система такого кодирования тоже хорошо известна — это обыкновенная азбука. Жители других стран те же самые слова запишут по-другому (другими буквами) — у них своя азбука. Можно сказать, что у них другая система кодирования. В некоторых странах вместо букв используют иероглифы — это еще более сложный способ кодирования информации.

Хранить можно не только текстовую и звуковую информацию. В виде кодов хранятся и изображения. Если посмотреть на рисунок с помощью увеличительного стекла, то видно, что он состоит из точек — это так называемый растр. Координаты каждой точки можно запомнить в виде чисел. Цвет каждой точки тоже можно запомнить в виде числа. Эти числа могут храниться в памяти компьютера и передаваться на любые расстояния. По ним компьютерные программы способны изобразить рисунок на экране или напечатать его на принтере. Изображение можно сделать больше или меньше, темнее или светлее, его можно повернуть, наклонить, растянуть. Мы говорим о том, что на компьютере обрабатывается изображение, но на самом деле компьютерные программы изменяют числа, которыми отдельные точки изображения представлены в памяти компьютера.

Хранение цифровой информации. Бит

Вы уже знаете, что компьютеры предпочитают работать с цифровой информацией, а не с аналоговой. Так происходит потому, что цифровую информацию очень удобно кодировать, а значит, ее удобно хранить и обрабатывать.

Спрашивается, а до каких же пор можно делить информацию? Буква — это самая маленькая часть информации? Оказывается, нет. Существует много различных букв, и, для того чтобы компьютер мог различать буквы, их тоже надо кодировать. В телеграфной азбуке, например, буквы кодирую г с помощью точек и тире:

Точки и тире — это действительно самая малая часть информации, но в информатике кодом телеграфной азбуки не пользуются. Вместо точек и тире применяют нули и единицы — такой код называется двоичным. По-английски двоичный знак звучит как binary digit Сокращенно получается bit (бит).

Бит — это наименьшая единица информации, которая выражает логическое значение. Да или Нет и обозначается двоичным числом 1 или 0.

Если какая-то информация представлена в цифровом виде, то компьютер легко превращает числа, которыми она закодирована, в последовательности нулей и единиц, а дальше уже работает с ними. Вы тоже можете преобразовать любое число в двоичную форму. Делается это следующим образом.

1. Берем, например, число 29. Поскольку это число нечетное, отнимаем от него единицу, записываем ее отдельно, а число делим пополам. Получилось 14.

3. Число 7 — опять нечетное. Отнимаем от него единицу, записываем ее отдельно и делим число пополам. Получается 3.

4. Число 3 — нечетное. Отнимаем единицу, записываем ее отдельно, и результат делим пополам — получаем 1.

5. Последнюю единицу уже не делим, а просто записываем слева от полученного результата.

6. Смотрим на результат. У нас получилось двоичное число 11101 — это и есть двоичный код числа 29.

Как видите, преобразовать число в двоичный код совсем не трудно. Отнять единичку и поделить число пополам может каждый, хотя приятной эту работу не назовешь. Для человека эта работа очень утомительна. Зато компьютер, который выполняет сотни миллионов операций в секунду, преобразовывает числа в двоичный код так быстро, что это совершенно не заметно со стороны.

Когда какая-то операция выполняется незаметно, говорят, что она выполняется прозрачно. Мы думаем, что компьютер работает с текстами, графикой, музыкой и видео, а на самом деле он работает с нулями и единицами, но для нас эта работа прозрачна, мы ее не замечаем и можем о ней не думать.

От битов к байтам

Бит — очень удобная единица для хранения информации в компьютере, но не очень удобная для обработки информации. Если мы покупаем в магазине хлеб, то продавец может выдать нам каждый батон отдельно, упаковав его в полиэтиленовый пакет. Но если мы покупаем орехи, разве он станет упаковывать отдельно каждый орех?

Бит — очень маленькая единица информации. Работать с каждым битом отдельно, конечно, можно, но это малопроизводительно. Обработкой информации в компьютере занимается специальная микросхема, которая называется процессор. Эта микросхема устроена так, что может обрабатывать группу битов одновременно (параллельно). В начале 70-х годов, еще до появления персональных компьютеров, были карманные электронные калькуляторы, в которых процессор мог одновременно работать с четырьмя битами. Такие процессоры называли четырехразрядными.

Один из первых персональных компьютеров (Altair, 1974 г.) имел восьмиразрядный процессор, то есть он мог параллельно обрабатывать восемь битов информации. Это в восемь раз быстрее, чем работать с каждым битом отдельно, поэтому в вычислительной технике появилась новая единица измерения информации — байт. Байт — это группа из восьми битов.

Мы знаем, что один бит может хранить в себе один двоичный знак — 0 или 1. Это наименьшая единица представления информации — простой ответ на вопрос Да или Нет. А что может хранить байт?

На первый взгляд кажется, что раз в байте восемь битов, то и информации он может хранить в восемь раз больше, чем один бит, но это не так. Дело в том, что в байте важно не только, включен бит или выключен, но и то, в каком месте стоят включенные биты. Байты 0000 0001, 0000 1000 и 1000 0000 — не одинаковые, а разные.

Это должно быть понятно, если вспомнить, что числа 723, 732, 273, 237, 372 327 различны, хоть и записываются одинаковыми цифрами. Значения чисел зависят не только от того, какие цифры в них входят, но и от того в каких позициях эти цифры стоят.

Если учесть что важны не только нули и единицы, но и позиции, в которых они стоят, то с помощью одного байта можно выразить 256 различных единиц информации (от 0 до 255).

0000 0001 = 1

Всегда ли байты состояли из восьми битов? Нет, не всегда. Еще в 60-е годы, когда не было персональных компьютеров и все вычисления проводились на больших электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), байты могли быть какими угодно. Наиболее широко были распространены ЭВМ, у которых байт состоял из шести битов, но были и такие, у которых он состоял из четырех и даже из семи битов.

Восьмибитный байт появился достаточно поздно (в начале семидесятых годов), но быстро завоевал популярность. С тех пор понятие о байте, как о группе из восьми битов, является общепризнанным.

Кодирование текстовой информации байтами

Одним битом можно закодировать два значения: Да или Нет (1 или 0).

Двумя битами можно закодировать уже четыре значения: 00, 01, 10, 11.

Тремя битами кодируются 8 разных значений.

Добавление одного бита удваивает количество значений, которое можно закодировать. При восьми битах уже можно закодировать 256 разных значений. Нетрудно догадаться, что если бы в байте было 9 битов, то одним байтом можно было бы закодировать 512 разных значений, а если бы в нем было 10 битов, то 1024 и т. д.

Актуальность темы в том, что вычислительная техника первоначально возникла как средство автоматизации вычислений. Следующим видом обрабатываемой информации стала текстовая. Сначала тексты просто поясняли труднообозримые столбики цифр, но затем машины все более существенным образом стали преобразовывать текстовую информацию. Оформление текстов достаточно быстро вызвали у людей стремление дополнить их графиками и рисунками. Делались попытки частично решить эти проблемы в рамках символьного подхода: вводились специальные символы для рисования таблиц и диаграммам. Но практические потребности людей в графике делали ее появление среди видов компьютерной информации неизбежной. Числа, тексты и графика образовали некоторый относительно замкнутый набор, которого было достаточно для многих решаемых на компьютере задачи. Постоянный рост быстродействия вычислительной техники создал широкие технические возможности для обработки звуковой информации, а также для быстро сменяющихся изображений. Все это обусловило и развитие способов представления и кодирования различных видов информации в компьютере.

Объектом изучения, представленным в теоретической части являются данные в компьютере.

Цель работы – рассмотреть форматы данных их представление и кодирование в компьютере.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

• Рассмотреть существующие форматы данных;
• Рассмотреть представление различных типов данных в компьютере и описать способы кодирования информации.

Задача, поставленная в практической части - это расчет платежей клиента по кредиту, будет решаться в программной среде MS Excel. Цель решения данной задачи состоит в определении сумм погашения кредита по месяцам для отслеживания своевременности и точности выплат клиента банку.

1. Теоретическая часть

1.1 Форматы данных

Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

В процессе обработки информация может менять структуру и форму. Признаком структуры являются элементы информации и их взаимосвязь. Формы представления информации могут быть различны. Основными из них являются: символьная; текстовая; графическая; световых или звуковых сигналов; радиоволн; электрических и нервных импульсов; магнитных записей; жестов и мимики; запахов и вкусовых ощущений и так далее.

В повседневной практике такие понятия, как информация и данные, часто рассматриваются как синонимы. На самом деле между ними имеются существенные различия.

Данными называется информация, представленная в удобном для обработки виде. Данные могут быть представлены в виде текста, графики, аудиовизуального ряда. Представление данных называется языком информатики, представляющим собой совокупность символов, соглашений и правил, используемых для общения, отображения, передачи информации в электронном виде.

1.2. Представление информации в компьютере

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

1.2.1. Компьютерное кодирование текста

Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Количество символов в алфавите называется его мощностью.

Для разных типов ЭВМ и операционных систем используются различные таблицы кодировки, отличающиеся порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Международным стандартом на персональных компьютерах является таблица кодировки ASCII.

Принцип последовательного кодирования алфавита заключается в том, что в кодовой таблице ASCII латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений.

Стандартными в этой таблице являются только первые 128 символов, т. е. символы с номерами от нуля (двоичный код 00000000) до 127 (01111111). Сюда входят буквы латинского алфавита, цифры, знаки препинания, скобки и некоторые другие символы. Остальные 128 кодов, начиная со 128 (двоичный код 10000000) и кончая 255 (11111111), используются для кодировки букв национальных алфавитов, символов псевдографики и научных символов.

Сейчас существует несколько различных кодовых таблиц для русских букв (КОИ-8, СР-1251, СР-866, Mac, ISO), причем тексты, созданные в одной кодировке, могут неправильно отображаться в другой. Решается такая проблема с помощью специальных программ перевода текста из одной кодировки в другую. В операционной системе Windows пришлось передвинуть русские буквы в таблице на место псевдографики, и получили кодировку Windows 1251 (Win-1251).

1.2.2. Компьютерное кодирование графики

Графический формат — это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки.

Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части - растровую и векторную графику.

Для представления графической информации растровым способом используется так называемый точечный подход. На первом этапе вертикальными и горизонтальными линиями делят изображение. Чем больше при этом получилось элементов (пикселей), тем точнее будет передана информация об изображении.

Как известно из физики, любой цвет может быть представлен в виде суммы различной яркости красного, зеленого и синего цветов. Поэтому надо закодировать информацию о яркости каждого из трех цветов для отображения каждого пикселя. В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран.

Таким образом, растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселями (pixel, от англ. picture element), а код пикселя содержит информацию о его цвете.

Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 - белый, 0 - черный.

Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксель недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 - черный, 10 - зеленый, 01 - красный, 11 - коричневый.

На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов: красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций (Таблица 1):

Читайте также:

  
• Стилистические фигуры как средства речевой выразительности реферат
  
• Темперамент и индивидуальный стиль деятельности реферат
  
• Психологизм романа достоевского преступление и наказание реферат
  
• Страховой рынок и закономерности его развития реферат
  
• Реферат на тему ногайская орда