Præsentation af oplysninger i computeren: Eksempler på brug

Hvis en person studerer computerteknologi ikke overfladisk, men alvorligt nok, skal han helt sikkert vide, hvilke former for informationsrepræsentation der eksisterer i computeren. Dette problem er en af de mest grundlæggende, da ikke kun brugen af programmer og operativsystemer, men programmeringen selv er principielt baseret på netop disse elementer.

Lektion "Præsentation af information i computeren": det grundlæggende

Generelt er en computerteknik i hvordan den opfatter informationer eller kommandoer, konverterer dem til filformater og giver brugeren et klargjort resultat, noget forskelligt fra de almindeligt accepterede begreber.

Faktum er, at alle eksisterende systemer er baseret på kun to logiske operatører - "true" og "false" (true, false). I en enklere forstand er dette "ja" eller "nej".

Det er klart, at ordene datateknologi ikke forstår, da der i begyndelsen af udviklingen af computerteknologi blev skabt et særligt digitalt system med en betinget kode, hvor enheden svarer til udsagnet og nul til negationen. Sådan viste den såkaldte binære repræsentation af oplysninger i computeren. Afhængigt af kombinationerne af nuller og dem bestemmes størrelsen af informationsobjektet også .

Den mindste måleenhed for denne type størrelse er en smule, som kan være enten 0 eller 1. Men moderne systemer med sådanne små værdier virker ikke, og stort set alle metoder til præsentation af informationer i en computer reduceres til at bruge otte bits på én gang, hvilket i sum Lav en byte (2 til den ottende effekt). I en byte kan du således kode ethvert tegn fra 256 mulige. Og det er den binære kode, som er grundlaget for grundlaget for ethvert informationsobjekt. Endvidere vil det være klart, hvordan det ser ud i praksis.

Informatik: Præsentation af information i computeren. Fast punktnumre

Siden talen oprindeligt kom på tallene, lad os overveje, hvordan systemet opfatter dem. Repræsentation af numeriske oplysninger i en computer i dag kan betinges opdelt i behandlingsnumre med et fast og flydende punkt. Den første type kan også indeholde almindelige heltal, som har en nul efter kommaen.

Det antages, at tal af denne type kan optage 1, 2 eller 4 bytes. Den såkaldte hovedbyte er ansvarlig for tegn på tallet, med et nul for det positive tegn, og et for det negative. Således er for eksempel i en 2-byte-repræsentation værdien af værdier for positive tal i området fra 0 til 2 ¹⁶ -1, hvilket er 65535 og for negative tal fra -2-15 til 2 ¹⁵ -1, hvilket er lig med det numeriske område fra -32768 til 32767.

Flydende punktrepræsentation

Overvej nu den anden type tal. Faktum er, at skolens læseplan om emnet "Præsentation af information i computeren" (9. klasse) ikke omhandler svingningstal . Operationer med dem er ret komplekse og bruges f.eks. Ved oprettelse af computerspil. Forresten, lidt distraherende fra emnet, er det værd at sige, at for moderne grafikacceleratorer er en af de vigtigste præstationsindikatorer hastigheden af operationer med netop disse tal.

Her anvendes en eksponentiel form, hvor kommas position kan variere. Som den grundlæggende formel, der viser repræsentationen af et tal A, accepteres følgende: A = m _{A *} q ^P , hvor m _A er mantissaen, q ^P er bunden af talesystemet, og P er rækkefølgen af tallet.

Mantissa skal opfylde kravet q ^-1 ≤ | m _A | <1, det vil sige, det skal være en ordentlig binær fraktion indeholdende et ciffer efter decimaltalet, som er forskelligt fra nul, og ordren er et helt tal. Og ethvert normaliseret decimaltal kan ganske enkelt repræsenteres i en eksponentiel form. Og tallene af denne type er 4 eller 8 byte i størrelse.

For eksempel vil decimaltallet 999.999 ifølge formlen med normaliseret mantissa ligne 0,999999 _* 10 ³ .

Viser tekstdata: lidt historie

De fleste brugere af computersystemer bruger stadig testoplysninger. Og præsentationen af tekstoplysninger i computeren svarer til de samme principper for binær kode.

På grund af det faktum, at mange sprog findes i verden i dag, bruges specielle kodningssystemer eller kodeborde til at repræsentere tekstinformation. Med fremkomsten af MS-DOS var kernestandarden CP866-kodning, og Apples computere brugte deres egen Mac-standard. På det tidspunkt blev det russiske sprog indført en speciel kodning ISO 8859-5. Men med udviklingen af computerteknologi skulle nye standarder indføres.

Typer af kodninger

Så for eksempel i slutningen af 90'erne i forrige århundrede var der en universel kodning Unicode, som kunne fungere ikke kun med tekstdata, men også med lyd og video. Dens særegenhed var, at en bit blev tildelt et tegn, men to.

Lidt senere var der andre sorter. For Windows-systemer er kodningen af CP1251 den mest anvendte, men for det samme russiske sprog og bruger stadig KOI-8P-kodning, dukkede op i slutningen af 70'erne, og i 80'erne blev det aktivt brugt selv på UNIX-systemer.

Præsentationen af tekstoplysninger i computeren er baseret på ASCII-tabellen, som indeholder de grundlæggende og udvidede dele. Den første indeholder koder fra 0 til 127, den anden - fra 128 til 255. De første koder i området 0-32 er dog ikke tildelt de symboler, der er tildelt tasterne til standardtastaturet, men til funktionsknapperne (F1-F12).

Grafiske billeder: Grundtyper

Hvad angår grafik, som bruges aktivt i den moderne digitale verden, er der nuancer. Hvis du ser på præsentationen af grafiske oplysninger på din computer, skal du først se på hovedtyperne af billeder. Blandt dem er der to hovedtyper - vektor og bitmap.

Vektor grafik er baseret på anvendelse af primitive former (linjer, cirkler, kurver, polygoner osv.), Tekstindsatser og fyldes med en bestemt farve. Rasterbilleder er baseret på brugen af en rektangulær matrix, hvor hvert element kaldes en pixel. For hvert sådant element kan du indstille lysstyrken og farven.

Vector billeder

I dag har brugen af vektorbilleder et begrænset omfang. De er gode, for eksempel når man laver tegninger og tekniske ordninger eller til todimensionale eller tredimensionale modeller af objekter.

Eksempler på stationære vektorformer kan formateres som PDF, WMF, PCL. Til flytning af formularer anvendes MacroMedia Flash-standarden generelt. Men hvis du taler om kvalitet eller udfører mere komplekse operationer end den samme skalering, er det bedre at bruge rasterformater.

Bitmap-billeder

Med rasterobjekter er situationen meget mere kompliceret. Faktum er, at præsentation af oplysninger i en matrixbaseret computer involverer brug af yderligere parametre-farvedybden (det kvantitative udtryk for antallet af farver i paletten) i bit og størrelsen af matrixen (antallet af pixels pr. Tomme, betegnet DPI).

Det vil sige, paletten kan bestå af 16, 256, 65536 eller 16777216 farver, og matrixen kan variere, selv om den mest almindelige opløsning er 800x600 pixels (480.000 pixels). Ved disse foranstaltninger kan du bestemme antallet af bits, der kræves for at gemme objektet. For at gøre dette bruger vi først formlen N = 2 ^I , hvor N er antallet af farver, og jeg er farvedybden.

Derefter beregnes mængden af oplysninger. For eksempel beregne filstørrelsen for et billede, der indeholder 65536 farver og en matrix på 1024x768 pixels. Løsningen er som følger:

• I = log ₂ 65536, som er 16 bits;
• Antal pixels 1024 _* 768 = 786 432;
• Mængden af hukommelse er 16 bits _* 786 432 = 12 582 912 bytes, hvilket svarer til 1,2 MB.

Typer af lyd: de vigtigste retninger af syntese

Præsentationen af information i en computer kaldet lyd er underlagt de samme grundlæggende principper som beskrevet ovenfor. Men som for enhver anden form for informationsobjekter anvendes yderligere egenskaber også til at repræsentere lyden.

Desværre optrådte højkvalitets lyd og gengivelse i computerteknologi i den sidste tur. Men hvis der med reproduktion stadig var ting på en eller anden måde, var syntesen af et virkelig lydende musikinstrument praktisk talt umuligt. Derfor har nogle pladeselskaber indført deres egne standarder. I dag anvendes FM-syntese og tabulærbølge-metode mest udbredt.

I det første tilfælde antages det, at enhver naturlig lyd, der er kontinuerlig, kan nedbrydes til en bestemt sekvens (kombination) af de enkleste harmonikere ved hjælp af diskretiseringsmetoden og frembringe informationsrepræsentation i computerens hukommelse baseret på koden. Til gengivelse anvendes omvendt proces, men i dette tilfælde er tabet af nogle komponenter uundgåeligt, hvilket vises på kvaliteten.

I tabelbølgesyntese antages det, at der er en forudoprettet tabel med eksempler på lydende levende instrumenter. Sådanne eksempler kaldes prøver. I dette tilfælde bruges MIDI-kommandoer (Musical Instrument Digital Interface) ofte til afspilning, som opfatter typen af instrument, tonehøjde, lydvarighed, intensitet og dynamik af ændringer, miljøparametre og andre karakteristika fra koden. På grund af dette er denne lyd nøje tilnærmet den naturlige.

Moderne formater

Hvis tidligere WAV-standarden blev taget som basis (faktisk er selve lyden som en bølge), blev det over tid meget ubelejligt, i det mindste fordi sådanne filer tog for meget plads på lagermediet.

Over tid er der vist teknologier, der gør det muligt at komprimere et sådant format. Derfor har formaterne selv ændret sig. Den mest berømte i dag kan kaldes MP3, OGG, WMA, FLAC og mange andre.

Imidlertid forbliver hovedparametrene for en lydfil stadig prøveudtagningsfrekvensen (standarden er 44,1 kHz, selv om man kan opfylde værdierne både over og under) og antallet af signalniveauer (16 bits, 32 bits). I princippet kan sådan digitalisering fortolkes som repræsentation af information i en computer af lydtype baseret på det primære analoge signal (enhver lyd i naturen er oprindeligt analog).

Videoindsendelse

Hvis problemerne med lyden blev løst hurtigt nok, så gik videoen ikke så glat med videoen. Problemet var, at et klip, en film eller endog et videospil er en kombination af video og lyd. Det virker, hvilket er nemmere end at kombinere bevægelige grafiske objekter med en skala? Som det viste sig, blev dette et reelt problem.

Her er pointen, at fra det tekniske synspunkt, skal den første ramme af hver scene, kaldet nøglerammen, først gemmes, men først da for at bevare forskellene (differensrammer). Og de mest triste, digitaliserede eller oprettede videoer viste sig at være så store, at det simpelthen ikke var muligt at gemme dem på en computer eller et flytbart medium.

Problemet blev løst, da AVI-formatet optrådte, hvilket er en slags universalbeholder bestående af et sæt blokke, hvor vilkårlig information kan lagres, selv komprimeret på forskellige måder. Således kan ens filer af samme AVI-format variere betydeligt indbyrdes.

Og i dag kan du møde et par andre populære videoformater, men for dem alle også deres egne indikatorer og parameterværdier, hvoraf den største er antallet af billeder pr. Sekund.

Codecs og dekodere

Repræsentation af information i computeren i videoplanen er umulig at forestille sig uden brug af codecs og dekodere, der bruges til at komprimere det oprindelige indhold og dekomprimeres under afspilning. Deres meget navn tyder på, at nogle kode (komprimere) signalet, det andet - tværtimod - pakke ud.

De er ansvarlige for indholdet af containere af ethvert format, samt bestemme størrelsen på den endelige fil. Derudover spilles en vigtig rolle af opløsningsparameteren, som det blev angivet for rastergrafik. Men i dag kan du endda finde UltraHD (4k).

konklusion

Hvis vi opsummerer nogle af ovenstående, kan vi kun bemærke, at moderne computersystemer oprindeligt arbejder udelukkende på opfattelsen af binær kode (de forstår simpelthen ikke den anden). Og på brugen er det ikke kun at præsentere information, men også alle kendte programmeringssprog i dag. Således er det for at forstå, hvordan alt dette virker, nødvendigt at dyve ind i kernen i anvendelsen af sekvenser af dem og nuller.