Predstavitev informacij v računalniku: primeri uporabe

Če oseba računalniško tehnologijo ne izobražuje površno, vendar resno, mora gotovo vedeti, kaj obstaja oblike informacij

Lekcija "Predstavljanje informacij v računalniku": osnove

Na splošno je računalniška tehnologija, tako kot zaznava informacije ali ukaze, jih pretvori v oblike datotek in daje uporabniku pripravljen rezultat, nekoliko drugačen od splošno sprejetih konceptov.

Bistvo je, da vsi obstoječi sistemi temeljijo le na dveh logičnih operaterjih - "true" in "false" (true, false). V preprostejšem smislu je to "da" ali "ne".

Jasno je, da beseda računalniška tehnologija ne razume, zato je na začetku razvoja računalniške tehnologije ustvarjen poseben digitalni sistem s pogojno kodo, v kateri enota ustreza izjavi in ​​nič do negacije. Tako se je pojavila tako imenovana binarna predstavitev informacij v računalniku. Odvisno od kombinacij ničel in velikosti informacijski objekt.

Najmanjša enota te vrste je velikost malo - malo, kar ima lahko vrednost 0 ali 1. Vendar pa sodobni sistemi s tako majhnih količinah, ki ne delajo, in skoraj vse načine prikazovanja podatkov v računalnik se zmanjša z uporabo le osem bitov, ki skupaj pomeni zlogov (2 do osmega moči). Tako lahko v enem samem bajtu treba kakršne koli znakov kodiranja 256 možne. In točno binarna koda je temelj temeljev katerega koli informacijskega objekta. Nadalje bo jasno, kako izgleda v praksi.

Informatika: predstavitev informacij v računalniku. Številke fiksnih točk

Ker je govor sprva prišel do številk, bomo preučili, kako jih sistem zaznava. Ponazoritev numeričnih informacij v računalniku je mogoče pogojno razdeliti na številko obdelave s fiksno in plavajočo točko. Prvi tip lahko vključuje tudi navadna cela števila, ki imajo nič po zarezi.

Menijo, da lahko številke te vrste zasedejo 1, 2 ali 4 bajta. Tako imenovani glavni bajt je odgovoren za znak števila, s pozitivnim znakom, ki ustreza nič, in negativno - eno. Tako je na primer v 2-bajtni predstavitvi obseg vrednosti za pozitivne številke med 0 in 2¹⁶-1, kar je 65535, za negativna števila - od -2¹⁵ do 2¹⁵-1, kar je enako številskemu obsegu od -32768 do 32767.

Predstavitev plavajoče točke

Zdaj razmislite o drugi vrsti številk. Dejstvo je, da šolski kurikulum na temo »Predstavitev informacij v računalniku« (9. razred) številke s plavajočo vejico ne upošteva. Operacije z njimi so precej zapletene in se uporabljajo, na primer pri ustvarjanju računalniških iger. Mimogrede, malo moteče od teme, je vredno povedati, da je za sodobne grafične pospeševalnike eden od glavnih kazalnikov uspešnosti hitrost delovanja z natančno navedenimi številkami.

Tukaj se uporablja eksponentna oblika, v kateri se lahko položaj vejice razlikuje. Kot osnovna formula, ki prikazuje predstavitev katere koli številke A, se sprejme naslednje: A = m_{A *} q^P, kjer je m_A Je mantisa, q^P Je osnova številčnega sistema in P je zaporedje števila.

Mantisa mora izpolnjevati zahtevo q^-1le- m_A| |<1, to pomeni, da mora biti pravilna binarna frakcija, ki vsebuje številko po decimalnem številu, ki se razlikuje od nič in je zaporedje celo število. In katera koli normalizirana decimalna številka je lahko precej enostavno predstavljena v eksponentni obliki. Številke te vrste so velikosti 4 ali 8 bajtov.

Na primer, decimalna številka 999,999 po formuli z normalizirano mantiso bo videti kot 0,999999_*10³.

Prikazovanje besedilnih podatkov: nekaj zgodovine

Večina uporabnikov računalniških sistemov še vedno uporablja testne podatke. Predstavitev besedilnih informacij v računalniku ustreza istim principom binarne kode.

Ker pa danes v svetu danes obstaja veliko jezikov, se za predstavitev besedilnih informacij uporabljajo posebni kodni sistemi ali kodne tabele. S prihodom MS-DOS je bil osnovni standard kodiranje CP866, Appleovi računalniki pa so uporabljali svoj standardni Mac. V tistem času je bil za ruski jezik uveden poseben kodiranje ISO 8859-5. Vendar je bilo z razvojem računalniške tehnologije treba uvesti nove standarde.

Vrste kodiranj

Torej, na primer v poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja je univerzalna Unicode kodiranje, ki bi lahko delovali ne samo z besedilnimi podatki, ampak tudi z avdio in video. Njena posebnost je bila, da je bil en bit dodeljen enemu znaku, vendar dva.

Malo kasneje so obstajale druge sorte. Za sisteme, ki temeljijo na operacijskem sistemu Windows, najpogosteje uporabljena pa je kodiranje CP1251, ampak za ruski jezik in se s koi-8P še uporablja - kodiranje, ki se je pojavila v poznih 70-ih in 80-ih so se aktivno uporablja tudi v sistemih UNIX.

Enaka predstavitev besedilnih informacij v računalniku temelji na tabeli ASCII, ki vključuje osnovne in razširjene dele. Prvi vključuje kode od 0 do 127, drugi - od 128 do 255. Vendar se prvi razpon oznaka 0-32 umaknjeni prek simbolov, ki so dodeljene ključev standardno tipkovnico in funkcijske tipke (F1-F12).

Grafične podobe: osnovni tipi

Kar se tiče grafike, ki se aktivno uporablja v sodobnem digitalnem svetu, tukaj obstajajo nianse. Če pogledate predstavitev grafičnih informacij na računalniku, najprej bodite pozorni na glavne vrste slik. Med njimi sta dve glavni vrsti - vektor in raster.

Vektorska grafika temelji na uporabi primitivnih oblik (linij, krogov, krivulj, mnogokotnikov itd.), Tekstovnih vložkov in se napolni z določeno barvo. Raster slike temeljijo na uporabi pravokotne matrike, katere vsak element se imenuje pixel. Za vsak tak element lahko nastavite svetlost in barvo.

Vektorske slike

Danes ima uporaba vektorskih slik omejen obseg. Dobre so, na primer, pri izdelavi risb in tehničnih shem ali za dvodimenzionalne ali tridimenzionalne modele predmetov.

Primeri stacionarnih vektorskih oblik so lahko oblike, kot so PDF, WMF, PCL. Za gibljive oblike se običajno uporablja standard MacroMedia Flash. Ampak, če govorite o kakovosti ali izvajate bolj zapletene operacije kot enako povečanje, je bolje uporabiti rastrske formate.

Bitmap slike

Z rastrskimi predmeti je situacija veliko bolj zapletena. Dejstvo, da je predstavitev podatkov v računalniško podprt matrice vključuje uporabo dodatnih parametrov - barvno globino (količinsko izražanje paletnih barvah) v bitih in velikost matriks (število pikslov na palec, imenovane dpi).

To pomeni, da lahko paleta sestavljena iz 16, 256, 65.536 ali 16,777,216 barv in matriks lahko spreminja, vendar je najpogostejša se imenuje ločljivost 800x600 pik (480 000 pik). Za te ukrepe lahko določite število bitov, potrebnih za shranjevanje predmeta. Da bi to naredili, najprej uporabimo formulo N = 2^Jaz, v katerem je N število barv in jaz je barvna globina.

Nato se izračuna količina informacij. Na primer, izračunajte velikost datoteke za sliko, ki vsebuje 65536 barv in matriko 1024x768 slikovnih pik. Rešitev je naslednja:

• I = dnevnik₂65536, kar je 16 bitov;
• število slikovnih pik 1024 _* 768 = 786,432;
• količina pomnilnika je 16 bitov _* 786 432 = 12 582 912 bajtov, kar ustreza 1,2 MB.

Vrste zvoka: glavne smeri sinteze

Predstavitev informacij v računalniku z zvokom je predmet istih osnovnih načel, kot je opisano zgoraj. Ampak, kot za vse druge vrste informacijskih objektov, se uporabljajo tudi dodatne značilnosti za predstavitev zvoka.

Na žalost se je v računalniški tehnologiji pojavil visokokakovosten zvok in reprodukcija v zadnjem obratu. Če pa je z reprodukcijo še vedno nekako nekako, je bila sinteza resnično zvočnega glasbenega instrumenta praktično nemogoča. Zato so nekatere glasbene založbe uvedle svoje lastne standarde. Danes se najpogosteje uporabljajo FM-sinteza in metoda namizni val.

V prvem primeru to pomeni, da je lahko vsaka fizična zvok, ki je neprekinjeno, se razgradi v določenem zaporedju (zaporedje) najpreprostejših harmonike z uporabo metode vzorčenja in izdelavo predstavitev podatkov v računalniškem pomnilniku, ki temelji na kodi. Za predvajanje se uporablja obratni postopek, vendar je v tem primeru izguba nekaterih komponent neizogibna, kar je označeno s kakovostjo.

Ko je sinteza namizni val Predpostavlja se, da je že prej ustvaril miza s primeri zvoka živih inštrumentov. Takšni primeri se imenujejo vzorci. Hkrati pa, da igrajo z ekipo MIDI (Musical Instrument Digital Interface) se uporabljajo dovolj pogosto dojemajo od vrste kode instrumenta, igrišče, trajanje, zvočne intenzivnosti in dinamike sprememb, nastavitev okoljskih in drugih značilnosti. Zaradi tega je ta zvok natančno povezan z naravnim.

Sodobni formati

Če je prej veljal WAV standard kot podlaga (pravzaprav je sam zvok predstavljen kot val), je sčasoma postalo zelo neprijetno, vsaj zato, ker so take datoteke prevzele preveč prostora na nosilcu podatkov.

Sčasoma so se pojavile tehnologije, ki omogočajo stiskanje takšne oblike. Zato so se same spremenile. Najbolj znana danes se lahko imenuje MP3, OGG, WMA, FLAC in mnogi drugi.

Vendar pa je do sedaj glavni parametri koli zvočno datoteko ostaja frekvenca vzorčenja (44,1 kHz je standardna, čeprav se vrednosti lahko najdete zgoraj in spodaj), in število nivojev signala (16 bitov, 32 bitov). Načeloma lahko tako digitalizacija razlagati kot zastopanje informacij v akustični tip računalnika, ki temelji na analogni primarnega signala (v naravi koli zvoka je prvotno analogni).

Video predložitev

Če so bili zvočni problemi rešeni dovolj hitro, potem z videoposnetkom vse ni šlo tako gladko. Težava je bila, da je posnetek, film ali celo video igra kombinacija videa in zvoka. Zdi se, kar je lažje, kot pa združiti premikajoče se grafične predmete z lestvico? Kot se je izkazalo, je to postalo pravi problem.

Pri tem je smiselno, da se s tehničnega vidika najprej zapomni prvi okvir vsakega prizora, imenovanega ključni okvir, in šele nato naj se ohranijo razlike (različni okviri). In najudobnejši, digitalizirani ali ustvarjeni videoposnetki so bili tako veliki, da jih je bilo preprosto nemogoče shraniti na računalniku ali prenosnem mediju.

Težava je bila rešena, ko se je pojavil format AVI, ki je nekakšen univerzalni vsebnik, sestavljen iz niza blokov, v katerih se lahko shranijo poljubni podatki, celo stisnjeni na različne načine. Tako se lahko tudi datoteke istega formata AVI med seboj bistveno razlikujejo.

In danes lahko srečate kar nekaj drugih priljubljenih video formatov, vendar pa za vse uporabljajo tudi svoje lastne indikatorje in parametre, katerih glavna je število okvirjev na sekundo.

Kodeki in dekodirniki

Zastopanje informacij v računalniku v video načrtu je nemogoče predstavljati brez uporabe kodekov in dekodirnikov, ki se uporabljajo za stiskanje začetne vsebine in dekompresijo med predvajanjem. Njihovo ime navaja, da je nekaj kodiranja (stiskanje) signala, drugi - nasprotno - razpakirati.

Odgovorni so za vsebino zabojnikov katere koli oblike in določajo tudi velikost končne datoteke. Poleg tega pomembno vlogo igra parameter za ločljivost, kot je prikazano v rastrski grafiki. Toda danes lahko najdete UltraHD (4k).

Zaključek

Če povzamemo nekaj od zgornjih, lahko le opozorimo, da sodobni računalniški sistemi na začetku delujejo izključno na dojemanju binarne kode (preprosto ne razumejo drugega). In na njeni uporabi ne temelji samo predstavitev informacij, temveč tudi vsi znani programski jeziki danes. Tako je na začetku, da bi razumeli, kako to vse deluje, potrebno razkriti v bistvo uporabe zaporedij tistih in ničel.