הצגת מידע במחשב: להשתמש בדוגמאות

אם אדם עוסק במחקר של טכנולוגיית מחשוב הוא לא שטחי, אבל ברצינות, זה חייב בוודאי להיות מודע למה הם שונים הצורות של מידע במחשב. שאלה זו היא יסוד, כי לא רק השימוש במערכות תוכנת הפעלה, אלא גם את תכנות הוא עקרוני המבוסס על אחז אלה.

"הצגת המידע במחשב" שיעור: את היסודות

באופן כללי, ציוד מחשב הדרך שהיא תופסת את המידע או פקודות, ממיר אותם לתוך הפורמטים של קבצים ומספק למשתמש את התוצאה המוגמרת שונה במקצת מן במושגים המקובלים.

העובדה שכל המערכות קיימות בהתבסס על שני מפעילים לוגיים - "נכון" ו "» שווא (נכון, שקר). במובן מסוים פשוט זה הוא "כן" או "לא".

מובן כי מדעי מחשב מילות אינם מבינים מדוע מערכת דיגיטלית מיוחדת עם קוד מותנה נוצרה בשחר של טכנולוגיית מחשב, שבו האישור של היחידה הרלוונטית, לבין ההכחשה - אפס. זה בדיוק מה שנראה הייצוג הבינארי שנקרא מידע במחשב. בהתאם לשילוב של אחדים ואפסים נחושים וגודל אובייקט הנתונים.

היחידה הקטנה ביותר מהסוג זה היא הגודל קצת - קצת, אשר יכולה להיות בעל ערך של 0 או 1. עם זאת, מערכות מודרניות עם כמויות קטנות כאלה אינן עובדים, וכמעט כל הדרכים להצגת המידע במחשב מופחתות באמצעות רק שמונה ביטים, אשר יחד מהווים בתים (2 בחזקת השמיני). לפיכך, בתוך בית אחד יכול להתבצע בכל קידוד תווים של 256 אפשרי. וזה קוד בינארי הוא הסלע של כל אובייקט המידע. זה יובן, איך זה נראה בפועל.

מידענות: מתן מידע במחשב. מספר נקודה קבועה

מאז אותו במקור מדבר במספרים, אנו רואים כיצד המערכת מתייחסת אליהם. ייצוג מידע מספרי במחשב היום ניתן לחלק מספרים עיבוד עם נקודה קבועה ו צף. הסוג הראשון ניתן לייחס גם מספרים שלמים רגילים, אשר לאחר הנקודה העשרונית שווה אפס.

הוא האמין כי המספרים של סוג זה יכול לקחת 1, 2, או 4 בתים. הבייט הראש שנקרא אחראי הסימן של המספר, בעוד סימן חיובי מתאים אפס, ושלילי - יחיד. לכן, למשל, ייצוג 2-בייט של טווח ערכים עבור מספרים חיוביים בטווח שנע בין 0 ל 2 ¹⁶ -1, המהווה 65,535, ועבור מספרים שליליים - -2 ¹⁵ עד 2 ¹⁵ -1, אשר שווה מגוון מספר מ -32,768 כדי 32,767.

ייצוג נקודה צפה

עכשיו רואים את סוג המספרים השני. עובדת שיעורי לימודים בבית הספר על "דיווח במחשב" (כיתה 9) מספרי נקודה צופה אינם נחשבים. תפעול איתם הם מורכבים למדי ומשמשים, למשל, במשחקי מחשב. אגב, קצת מוסח מהנושא, ייאמר כי עבור כרטיסים גרפיים מודרני אחד האינדיקטורים המרכזיים של ביצועים היא המהירות של עסקות היא עם מספרים כאלה.

כאן אנו משתמשים בצורה מעריכית, שבה העמדה של הנקודה העשרונית ניתן לשנות. כפי הנוסחה הבסיסית, מראה ייצוג של כל מספר של קיבל _{^{הבאים: A = m * q P}} , כאשר _A מ - היא מַנטִיסָה, q ^P - הוא בשורש, ו P - סדר המספרים.

המנטיסה חייב לענות על הדרישה של q ^-1 ≤ | מ _א | <1, אז בטח יש שבריר בינארי נכון המכיל את הספרה אחרי הנקודה העשרונית, שונה מאפס, ואת הסדר - מספר שלם. וכל מספר עשרוני מנורמל יכול להיות די קל לדמיין בצורה מעריכית. וגם מספר מסוג זה יש בגודל של 4 או 8 בתים.

לדוגמא, המספר העשרוני 999,999 פי נוסחא עם מַנטִיסָה מנורמל ייראה 0.999999 _~ 10 ^3.

הצגת נתוני טקסט: קצת היסטוריה

ויותר מכל משתמשי מערכות מחשב עדיין להשתמש במידע מבחן. ולהציג את המידע הטקסטואלי במחשב מתאים לאותם עקרונות קוד בינארי.

עם זאת, בשל העובדה כי היום אנחנו יכולים לסמוך הרבה שפות בעולם, כדי לייצג מידע טקסט משתמש במערכת קידודים מיוחדים או טבלאות קוד. עם כניסתו של MS-DOS נחשב לסטנדרט בסיסי קידוד CP866, ומחשבים אפל מקינטוש ישתמשו תקן משלה. בעוד קידוד ISO 8859-5 מיוחד הוצג לשפה הרוסית. עם זאת, עם התפתחות הטכנולוגיה המחשב צורך להציג סטנדרטים חדשים.

מגוון של קידודים

לדוגמה, ב 90-ies המאוחרות של המאה הקודמת חלה אוניברסלי קידוד של Unicode, אשר יכול להתמודד לא נתוני טקסט בלבד, אלא גם אודיו ווידאו. המוזרות שלה היא תו בודד הוקצה יותר מאחת, אבל שני.

מעט מאוחר יותר, ישנם זנים אחרים. עבור מערכות מבוססות Windows, הנפוצים ביותר הוא CP1251 קידוד, אבל עבור השפה הרוסית ועדיין משמש קוי-8P - קידוד, אשר הופיע 70 של המנוח, וכן 80 של שימשו באופן פעיל גם במערכות מבוססות UNIX.

המידע אותו מאוד בייצוג טקסטואלי של מחשב מבוסס על שולחן ASCII, כולל בסיס ומנה מורחבת. הראשון כולל קודים מ 0 ל 127, והשני - מ 128 ל 255. עם זאת, את קודי הטווח הראשונים 0-32 נסוגו מעבר הסימנים המוקצים למקשים של מקלדת סטנדרטית מקשי הפונקציות (F1-F12).

גרפיקה: הסוגים העיקריים של

עבור הגרפיקה, שנמצא בשימוש נרחב בעולם הדיגיטלי של היום, יש כמה ניואנסים. אם אתה מסתכל על הייצוג הגרפי של מידע בתוך מחשב, אתה צריך קודם כל לשים לב הסוגים העיקריים של תמונות. ביניהם שני סוגים עיקריים - וקטור סריקה.

גרפיקה וקטורית מבוסס על השימוש בצורות פרימיטיביות (קווים, עיגולים, עקומות, פוליגונים, וכן הלאה. ד), תיבות טקסט וממלא צבע מסוים. מפות סיביות מבוססות על שימוש מטריצה מלבנית, כל רכיב אשר נקראה פיקסל. בנוסף, עבור כל רכיב, אתה יכול להגדיר את הבהירות וצבע.

תמונת וקטור

היום, שימוש וקטור יש אזור מצומצם. הם טובים, למשל, בעת יצירת ציורים ודיאגרמות טכניות, או עבור שני ממדי או תלת ממדי מודלים של חפצים.

דוגמאות צורות וקטור נייחות פורמטים כגון PDF, WMF, PCL. להעברת צורות בעיקר בשימוש סטנדרטי פלאש מקרומדיה. אבל אם אנחנו מדברים על איכות או בביצוע פעולות מורכבות יותר באותו קנה מידה, עדיף להשתמש בפורמטים raster.

מפות סיביות

עם אובייקטי סריקה זה הרבה יותר מסובך. העובדה כי הצגת המידע מטריקס המחשב מבוסס כרוכה בשימוש פרמטרים נוספים - עומק צבע (ביטוי כמותי של צבעי צבעים) ב ביטים, ואת גודל המטריצה (מספר פיקסלים לאינץ ', המכונים DPI).

כלומר, הצבעים יכולים להכיל 16, 256, 65,536 או 16,777,216 צבעים, ואת מטריקס יכול להשתנות, אך הנפוץ ביותר נקרא ברזולוציה של 800x600 פיקסלים (480 000 פיקסלים). על פי אינדיקטורים אלה כדי לקבוע את מספר הסיביות הנדרש לאחסון האובייקט. בשביל זה אנחנו הראשונים להשתמש בנוסחה N = 2 ^לי, שבו N - הוא מספר הצבעים, ואני - הוא עומק צבע.

אז חשב את כמות המידע. לדוגמה, כדי לחשב את הגודל של התמונה קובץ המכיל 65,536 צבעים מטריצה של 1024x768 פיקסלים. הפתרון הוא כדלקמן:

• I = log ₂ 65,536, כלומר 16 ביטים;
• מספר הפיקסלים 1024 _* 768 = 786 432;
• קיבולת זיכרון היא 16 ביטים _* 786 432 = 12 582 912 בייטים, אשר תואמים 1.2 Mb.

מגוון אודיו: הכיוון העיקרי של סינתזה

הצגת מידע בתוך המחשב, קרא שמע, כפופים לאותם עקרונות בסיסיים אשר תוארו לעיל. אבל, כמו עבור כל צורה אחרת של מידע אובייקטים לייצג את הצליל, מדי, השתמשו תכונות נוספות שלהם.

למרבה הצער, באיכות גבוהה רביית קול הופיעה טכנולוגיית מחשב מאוד אחרון. עם זאת, אם יש ההשמעה הסתדרה יותר גרוע, הסינתזה של כלי נגינה אמיתיים שנשמע הייתה כמעט בלתי אפשרית. לכן, כמה חברות תקליטים הציגו סטנדרטים משלהם. כיום, הנפוץ ביותר, סינתזת FM ושיטת שולחן-גל.

במקרה הראשון זה אומר שכל צליל טבעי, שהיא רציפה, ניתן לפרק את רצף מסוים (רצף של) ההרמוניות הפשוטה בשיטת דגימה ולהפיק הצגת המידע בזיכרון המחשב המבוסס על הקוד. כדי לשחק השימוש בתהליך הפוך, אבל במקרה הזה, אובדן בלתי נמנע של חלק מהרכיבים המופיעים על איכות.

כאשר סינתזה שולחן-גל ההנחה היא כי יש טבלה שנוצרה מראש עם דוגמאות לקול כלים חיים. דוגמאות כאלה נקראות דגימות. במקביל לשחק בצוות MIDI (ממשק דיגיטלי כלי נגינה) משמש לעתים קרובות מספיק כדי לתפוס מן סוג הקוד של מכשיר, מגרש, משך, עוצמת קול ודינמיקה של שינוי, גדרות סביבה ומאפיינים אחרים. בזכות סוג זה של צליל קרוב מספיק קרוב טבעי.

פורמטים מודרניים

בעוד בעבר כבסיס WAV רגיל נלקח (למעשה, מאוד קול הוא בצורת גל), לאורך זמן זה הפך מאוד לא נוח, ולו רק בשל העובדה כי קבצים כאלה לכבוש מקום רב מדי על מדיית האחסון.

במשך הזמן, טכנולוגיות לדחוס את הפורמט הזה. בהתאם לכך, השתנה ומעצבת עצמם. היום הידועה ביותר יכול להיקרא MP3, OGG, WMA, FLAC ועוד רבים אחרים.

עם זאת, עד כה את הפרמטרים העיקריים של כל קובץ קול נשאר תדר הדגימה (44.1 kHz הוא סטנדרטי, למרות הערכים ניתן למצוא מעל ומתחת), ומספר רמות אות (16 סיביות, 32 סיביות). באופן עקרוני, digitizing כזה יכול להתפרש כייצוג של המידע במחשב מהסוג אקוסטי על פי האיתות הראשונית האנלוגית (באופי של כל צליל הוא במקור אנלוגי).

וידאו מצגת

אם בעיות הקול נפתרו במהירות מספיקה, הכל הווידאו לא היה כל כך חלק. הבעיה הייתה כי קליפ, סרט או משחק וידאו הם שילוב של וידאו ושמע. נראה כי מה יכול להיות יותר פשוט לשלב אובייקטים נעים תמונה עם סולם? כפי שהתברר, זו הייתה בעיה אמיתית.

כל מה שחשוב הוא כי מנקודת מבט טכני, בתחילה לזכור את הפריים הראשון של כל סצנה, נקרא מפתח, ורק אז לשמר את ההבדלים (הבדל מסגרות). ומה יותר כואב, דיגיטציה או יצרו קטעי וידאו השיג גודל כזה לאחסן אותם במחשב או במדיה הנשלפים היו פשוט בלתי אפשריים.

הבעיה נפתרה כאשר הופיע בפורמט AVI המייצגת מיכל אוניברסלי מסוים, המורכב מסדרה של בלוקים אשר עשוי להיות מאוחסן בתוך מידע שרירותי, ולכן אפילו דחוס בדרכים שונות. לפיכך, אפילו את הקבצים של אותו פורמט AVI לזה יכול להשתנות במידה ניכרת.

והיום אתה יכול לפגוש הרבה פורמטי וידאו פופולריים אחרים, אבל לכל אחד מהם השתמש פרמטרים וערכים פרמטרים משלהם, ובמרכזם מספר הפריימים לשניים.

Codecs ומפענח

הצגת המידע על המחשב כמו בתכנית אי אפשר לדמיין ללא השימוש של קודקים מפענחים המשמשים הדחיסה והפריסה של התוכן הראשוני במהלך השמעה. שם מאוד שלהם עולה כי כמה לקודד (לדחוס) את האות, השני - להיפך - היא פרקה.

זהו הם שאחראים את תכולת המכולות בכל גודל, כמו גם לקבוע את גודל הקובץ הסופי. בנוסף, התפקיד החשוב שמילאו את הפרמטר רזולוציה, כמצוין עבור סריקה וגרפיקה. אבל היום אנחנו אפילו יכולים לפגוש UltraHD (4k).

מסקנה

אם במידה מסוימת לסכם האמור לעיל, ניתן לציין רק כי מערכות המחשב המודרני בתחילה לעבוד באופן בלעדי על התפיסה של קוד בינארי (אחרת הם פשוט לא מבינים). והשימוש בו מבוסס לאי מסירת מידע בלבד, אלא גם את כל היום שפות תכנות הידועה. לכן, בתחילה, כדי להבין איך זה עובד, יש צורך להבין את מהות השימוש רצפים של אחדים ואפסים.