Prezentarea informațiilor în computer: exemple de utilizare

Dacă o persoană studiază tehnologia informatică nu superficială, dar suficient de serios, trebuie să știe cu siguranță despre ceea ce există forme de informații

Lecția "Prezentarea informațiilor în computer": elementele de bază

În general, tehnologia informatică prin modul în care percepe informații sau comenzi le transformă în formate de fișiere și le oferă utilizatorului un rezultat gata, oarecum diferit de conceptele general acceptate.

Ideea este că toate sistemele existente se bazează numai pe doi operatori logici - "adevărat" și "fals" (adevărat, fals). Într-un sens mai simplu, acesta este "da" sau "nu".

Se înțelege că știința cuvinte de calculator nu înțelege de ce un sistem digital special, cu codul condițională a fost creat la începutul tehnologiei de calculator, în care aprobarea unității în cauză, și negarea - zero. Așa a apărut așa-numita reprezentare binară a informațiilor din computer. În funcție de combinațiile de zerouri și de cele, dimensiunea obiect informativ.

Cea mai mică unitate de acest tip este dimensiunea un pic - biți, care poate avea o valoare de 0 sau 1. Cu toate acestea, sistemele moderne cu astfel de cantități mici nu sunt de lucru, și aproape toate căile de prezentare a informației în calculator sunt reduse la utilizarea doar opt biți, care, împreună alcătui un octet (2 până la a opta putere). Astfel, într-un singur octet este posibil să codificați orice caracter din cele 256 posibile. Și exact cod binar este fundamentul fundamentelor oricărui obiect informativ. În plus, va fi clar cum arată în practică.

Informatică: prezentarea informațiilor în computer. Numere cu puncte fixe

Din moment ce vorbirea a apărut inițial despre numere, vom lua în considerare modul în care sistemul le percepe. Reprezentarea informațiilor numerice în calculatorul de astăzi poate fi divizată condițional sub formă de numere de procesare cu un punct fix și mobil. Primul tip poate include și numere întregi obișnuite, care au un zero după virgulă.

Se crede că numerele de acest tip pot ocupa 1, 2 sau 4 octeți. Așa-numitul octet principal este responsabil pentru semnul numărului, cu un semn pozitiv corespunzător la zero și unul negativ. Astfel, de exemplu, într-o reprezentare de 2 octeți, intervalul de valori pentru numerele pozitive este între 0 și 2¹⁶-1, care este de 65535, iar pentru numere negative - de la -2¹⁵ până la 2¹⁵-1, care este egal cu intervalul numeric de la -32768 la 32767.

Reprezentarea în virgulă mobilă

Acum ia în considerare al doilea tip de numere. Adevărul este că programa școlară pe tema "Prezentarea informațiilor în calculator" (gradul 9) numere cu virgulă mobilă nu ia în considerare. Operațiile cu ele sunt destul de complexe și sunt folosite, de exemplu, atunci când se creează jocuri pe calculator. Apropo, puțin distractor de subiect, merită spus că pentru acceleratoarele grafice moderne, unul dintre principalii indicatori de performanță este viteza de operare cu exact aceste numere.

Aici este utilizată o formă exponențială, în care poziția virgulei poate varia. Ca formula de bază reprezentând reprezentarea oricărui număr A, se acceptă următoarele: A = m_{A *} q^P, unde m_A Este mantisa, q^P Este baza sistemului numeric, iar P este ordinea numărului.

Mantisa trebuie să îndeplinească cerința q^-1le-m_A| |<1, adică trebuie să fie o fracție binară corespunzătoare care conține o cifră după zecimală, care diferă de zero și ordinea este un număr întreg. Și orice număr zecimal normalizat poate fi pur și simplu reprezentat într-o formă exponențială. Iar numerele de acest tip au dimensiuni de 4 sau 8 octeți.

De exemplu, numărul zecimal 999.999 conform formulei cu mantisa normalizată va arăta ca 0.999999_*10³.

Afișarea datelor de text: un pic de istorie

Cei mai mulți utilizatori de sisteme informatice utilizează încă informații de testare. Și prezentarea informațiilor textuale în computer corespunde acelorași principii de cod binar.

Cu toate acestea, datorită faptului că multe limbi pot fi găsite în lumea de astăzi, sisteme de codare speciale sau tabele de coduri sunt folosite pentru a reprezenta informații textuale. Odată cu apariția MS-DOS, standardul principal a fost codarea CP866, iar computerele Apple și-au folosit propriul Mac standard. La acea vreme, pentru limba rusă a fost introdusă o codificare specială ISO 8859-5. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea tehnologiei informatice, trebuiau introduse noi standarde.

Tipuri de codificări

Deci, de exemplu, la sfârșitul anilor 90 ai secolului trecut un universal Codare Unicode, care ar putea funcționa nu numai cu date text, ci și audio și video. Particularitatea lui a fost că un bit a fost atribuit unui singur personaj, dar doi.

Puțin mai târziu, au existat și alte soiuri. Pentru sistemele bazate pe Windows, cel mai utilizat este de codificare CP1251, dar pentru limba rusă și este încă folosit de Koi-8P - codificare, care a apărut la sfârșitul anilor 70, și 80 au fost utilizate în mod activ, chiar și în sistemele bazate pe UNIX.

Aceeași prezentare a informațiilor textuale în computer se bazează pe tabelul ASCII, care include componentele de bază și cele extinse. Prima include codurile de la 0 la 127, al doilea - de la 128 la 255. Cu toate acestea, primele coduri gama 0-32 retrase dincolo de simboluri care sunt atribuite tastelor de o tastatură standard și tastele funcționale (F1-F12).

Imagini grafice: tipuri de bază

În ceea ce privește grafica, care este utilizată în mod activ în lumea digitală modernă, aici există nuanțe. Dacă vă uitați la prezentarea informațiilor grafice pe computer, mai întâi ar trebui să acordați atenție principalelor tipuri de imagini. Dintre acestea există două tipuri principale - vector și raster.

Grafica grafică se bazează pe utilizarea formelor primitive (linii, cercuri, curbe, poligoane etc.), inserții de text și umpluturi cu o anumită culoare. Imaginile raster se bazează pe utilizarea unei matrice dreptunghiulare, fiecare element al căreia se numește pixel. Pentru fiecare element, puteți seta luminozitatea și culoarea.

Imagini Vector

Astăzi, utilizarea imaginilor vectoriale are un domeniu limitat. Ele sunt bune, de exemplu, atunci când creați desene și scheme tehnice sau pentru modele bidimensionale sau tridimensionale de obiecte.

Exemple de forme vectoriale staționare pot fi formate precum PDF, WMF, PCL. Pentru formele mutante, standardul MacroMedia Flash este utilizat în general. Dar dacă vorbiți despre calitate sau dacă efectuați operații mai complexe decât aceeași scalare, este mai bine să utilizați formate raster.

Imagini bitmap

Cu obiecte raster, situația este mult mai complicată. Faptul că prezentarea informațiilor în matricea bazată pe calculator presupune utilizarea unor parametri suplimentari - adâncimea de culoare (expresie cantitativă a culorilor paletei) în biți și dimensiunea matricei (numărul de pixeli per inch, denumite DPI).

Aceasta este, paleta poate consta din 16, 256, 65.536 sau 16.777.216 culori, iar matricea poate varia, dar cele mai comune este numită o rezoluție de 800x600 pixeli (480 000 pixeli). Pentru aceste măsuri, puteți determina numărul de biți necesari pentru a stoca un obiect. Pentru aceasta, folosim mai întâi formula N = 2^eu, în care N este numărul de culori și eu sunt adâncimea de culoare.

Apoi se calculează cantitatea de informații. De exemplu, calculați dimensiunea fișierului pentru o imagine care conține 65536 de culori și o matrice de 1024x768 pixeli. Soluția este după cum urmează:

• I = log₂65536, care este de 16 biți;
• numărul de pixeli 1024 _* 768 = 786,432;
• cantitatea de memorie este de 16 biți _* 786 432 = 12 582 912 octeți, ceea ce corespunde la 1,2 MB.

Tipuri de audio: principalele direcții de sinteză

Prezentarea informațiilor într-un computer numit audio este supusă acelorași principii de bază descrise mai sus. Dar, ca și în cazul oricărui alt tip de obiecte de informație, se folosesc, de asemenea, caracteristici suplimentare pentru a reprezenta sunetul.

Din nefericire, sunetul și reproducerea de înaltă calitate au apărut în tehnologia informatică chiar în ultimul rând. Cu toate acestea, dacă în procesul de reproducere lucrurile erau încă într-un fel, sinteza unui instrument muzical foarte sonor a fost practic imposibilă. Prin urmare, unele companii de discuri au introdus propriile standarde. Astăzi, sinteza FM și metoda valului de masă sunt cele mai utilizate pe scară largă.

În primul caz, înseamnă că orice sunet natural, care este continuă, poate fi descompus într-o anumită secvență (secvență), cele mai simple armonici folosind o metodă de prelevare a probelor și de a produce prezentarea de informații în memoria calculatorului pe baza codului. Pentru redare, se folosește procesul invers, însă, în acest caz, pierderea unor componente este inevitabilă, ceea ce este indicat de calitate.

Atunci când se presupune sinteza de masă val care există un tabel de pre-create cu exemple de sunetul instrumentelor vii. Astfel de exemple sunt numite mostre. În același timp, pentru a juca echipa MIDI (Musical Instrument Digital Interface) este folosit suficient de des pentru a percepe de tipul de cod de instrument, smoală, durata, intensitatea sunetului și dinamica de schimbare, setările de mediu și de alte caracteristici. Datorită acestui fapt, acest sunet este aproape apropiat de cel natural.

Formate moderne

Întrucât anterior baza pentru WAV standard a fost luată (de fapt, foarte sunet și este sub forma unui val), în timp, a devenit foarte incomod, în cazul în care numai din cauza faptului că astfel de fișiere ocupă prea mult spațiu pe suportul de stocare.

De-a lungul timpului, au apărut tehnologii care fac posibilă comprimarea unui astfel de format. În consecință, formatele în sine s-au schimbat. Cele mai celebre astăzi pot fi numite MP3, OGG, WMA, FLAC și multe altele.

Cu toate acestea, până în prezent principalii parametri ai oricărui fișier de sunet rămâne frecvența de eșantionare (44,1 kHz este standard, deși valorile pot fi găsite mai sus și mai jos), iar numărul de nivele de semnal (16 biți, 32 de biți). În principiu, o astfel de codificare digitală pot fi interpretate ca o reprezentare a informației în calculator de tip acustic bazat pe semnalul analogic primar (în natura oricărui sunet este inițial analogic).

Trimiterea video

În cazul în care problemele de sunet au fost rezolvate destul de repede, atunci cu video totul nu a mers atât de ușor. Problema a fost că un clip, un film sau chiar un joc video este o combinație de video și sunet. Se pare că este mai ușor decât combinarea obiectelor grafice în mișcare cu o scară? După cum sa dovedit, aceasta a devenit o problemă reală.

Aici este punctul în care, din punct de vedere tehnic, primul cadru al fiecărei scene, numit cadru cheie, ar trebui să fie amintit inițial, și numai atunci ar trebui să fie menținute diferențele (cadre diferență). Clipurile cele mai tristă, digitalizate sau create s-au dovedit a fi atât de mari încât era imposibil să le stocheze pe un computer sau pe un suport amovibil.

Problema a fost rezolvată atunci când a apărut formatul AVI, care este un fel de container universal, constând dintr-un set de blocuri în care informațiile arbitrare pot fi stocate, chiar comprimate în moduri diferite. Astfel, chiar fișierele din același format AVI pot diferi semnificativ între ele.

Și astăzi puteți întâlni destul de multe alte formate video populare, dar pentru toate acestea, de asemenea, utilizați propriile indicatoare și valori ale parametrilor, principalul care este numărul de cadre pe secundă.

Codecuri și decodoare

Reprezentarea informațiilor în computer în planul video este imposibil de imaginat fără utilizarea codecurilor și a decodoarelor utilizate pentru a comprima conținutul inițial și a decomprima în timpul redării. Numele lor chiar sugerează că unii codifică (comprimă) semnalul, al doilea - dimpotrivă - să despacheteze.

Acestea sunt responsabile pentru conținutul de containere de orice format și, de asemenea, determină dimensiunea fișierului final. În plus, un rol important îl are parametrul de rezoluție, așa cum este indicat pentru grafica raster. Dar astăzi puteți găsi chiar și UltraHD (4k).

concluzie

Dacă rezumăm câteva dintre cele de mai sus, putem constata doar că sistemele informatice moderne funcționează inițial exclusiv pe percepția codului binar (pur și simplu nu înțeleg cealaltă). Iar utilizarea sa se bazează nu numai pe prezentarea informațiilor, ci și pe toate limbile de programare cunoscute astăzi. Astfel, inițial, pentru a înțelege modul în care funcționează toate acestea, este necesar să se adâncească în esența aplicării secvențelor dintre cele și zerouri.