Представление информации в компьютере

Центральный процессор понимает только цифровую информацию. Поэтому вся другая информация, поступающая в компьютер (тексты, звуки, изображение, показания приборов и т.д.), кодируется, то есть преобразуется в числовую форму. При вводе в компьютер каждый символ кодируется определенным числом. А при выводе на внешние устройства для восприятия человеком по этим числам строятся соответствующие изображения символов.

Для кодирования букв, цифр, других символов и неких управляющих функций используются стандартные комбинации нулей и единиц.

В качестве стандарта кодирования символьной информации принята таблица ASCII (American Standart Code for Information Interchange), в которой одним байтом кодируется один символ (существует 2⁸=256 различных комбинаций восьми нулей и единиц).

Нижняя часть таблицы (коды 0-127) содержит стандартные ASCII-символы. Коды 0–31 – специальные управляющие символы (например, подача звукового сигнала, перевод строки или конец страницы); коды 32–127 – «печатаемые» символы: цифры, основные неалфавитные символы, латиница (прописные и заглавные буквы имеют разные коды).

Верхняя половина таблицы (коды 128-255) содержит расширенные коды (национальный алфавит, псевдографика (символы, позволяющие рисовать различные виды рамок и блоков – например, ╠ ┌ ├ ▓ ▄) и другие специальные символы). В каждой стране используется своя верхняя половина таблицы ASCII. Таблица ASCII с такой сменной верхней половиной называется кодовой страницей.

Для поддержки кириллицы применяют два основных варианта таблицы кодировок символов – кодовую страницу 866 для операционной системы MS DOS и кодовую страницу 1251 для операционной системы Windows. Одинаковые русские буквы в этих кодировках могут иметь совершенно разные коды.

 

Коды некоторых символов

Символ	Двоичный код	Десятичный код
A
a
B
b
Z
z
*
?

В современных операционных системах применяют систему кодирования символьной информации, где каждый символ представляется в виде двух байт (16 двоичных цифр). Такая система, известная под названием Unicode, допускает представление 65535 различных символов и может с успехом использоваться для подготовки документов на различных языках, включая арабский, китайский, японский и т.д. Таблица разбита на области, каждая из которых соответствует национальному алфавиту.

Графическая информация может храниться в векторном или растровом (точечном) виде. В отдельное подмножество векторной графики выделяют фрактальную графику. Виды графики отличаются принципами формирования изображения при показе в электронном виде (на экране монитора) или при печати.

Растровое изображение состоит из цветных точек. Каждая точка хранится в виде набора цветов, закодированных числами. При увеличении и уменьшении размера изображения оно обычно искажается.

 

 

Векторное изображение использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для описания отдельных составных элементов изображения. Поэтому при изменении размеров или при отображении на технике с другими параметрами изображение совсем не искажается: каждая точка изображения просто рассчитывается по формулам в соответствии с новыми условиями отображения.

Название этот вид графики получил от имени способа, использующегося при выполнении рисунка, - метода векторов. Этот метод основывается на замене в процессе рисования отдельных криволинейных отрезков прямыми линиями. Правильно найденные направления и размеры всех отрезков позволяют точно определить опорные точки кривой. По ним и по отрезкам ломаной линии художником устанавливается степень кривизны всей линии в целом. С помощью метода векторов создаются т.н. кривые Безье. При электронном способе создания кривой образуются 3 ее составные части: узлы, направляющие и сегменты.

Для представления звуковой информации через небольшие промежутки времени измеряют интенсивность звука на определенных частотах и записывают результаты измерений в числовом виде. С помощью программ налагают звуки от разных источников. После этого результат можно преобразовать обратно в звуковую форму.

Классификация компьютеров

Технический парк современных компьютеров достаточно разнообразен. Компьютеры классифицируются как по своим размерам, так и по функциональным возможностям. Классификация эта достаточно условная. По одной из принятых классификаций выделяют класс суперкомпьютеров, мейнфреймов и персональных компьютеров.

Суперкомпьютеры необходимы для работы с приложениями, требующими производительности как минимум в сотни миллиардов операций с плавающей точкой в секунду. Они применяются для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, в финансовой сфере, для создания визуальных эффектов в кино. Их отличает высокая стоимость.

Мейнфреймы – универсальные ЭВМ общего назначения. Основная сфера их применения – хранение и обработка больших объемов данных, создание многотерминальных систем реального времени (банки, крупные отели, системы резервирования билетов), управление разнородными сетями.

Персональные компьютеры (ПК) часто разделяют на настольные, портативные и палмтопы.

Настольные ПК составляют наиболее многочисленную группу персональных компьютеров. Настольные ПК еще называют компьютерами для рабочего места или офисными компьютерами (хотя в настоящее время офисные ПК чаще называют рабочими станциями, workstation). Большинство настольных ПК относятся к двум большим группам: IBM-совместимые и Macintosh фирмы Apple. Компьютеры из этих групп не совместимы друг с другом из-за различных процессоров и различной адресации.

Портативные компьютеры отличаются от обычных настольных и друг от друга в первую очередь размерами и весом. Первые портативные компьютеры назывались portable и весили около 10 кг. При весе 4-5 кг они стали называться «наколенными» (laptop). Уменьшив вес до 2-3 кг, подобные машины стали называться ноутбуками (notebook — записная книжка), а их облегченные варианты — субноутбуками (subnotebook). Самые маленькие и легкие (вес менее одного фунта, то есть примерно 450 г) компьютеры называются «наладонными» (палмтопами, palmtop) или HPC (Handheld PC).

На рынке ПК лидирующее место занимают компьютеры IBM PC, выпускаемые фирмой IBM (International Business Machines Corporation) и IBM-совместимые компьютеры. Первой моделью фирмы IBM был ПК IBM PC; затем появился IBM PC XT (E x tended T eсhnology). Наибольшее распространение получил IBM PC AT.

IBM-совместимыми компьютерами называют ПК тех производителей, которые при создании своих ПК используют стандарты фирмы IBM PC. IBM-совместимый ПК может использовать большинство устройств и программ, предназначенных для IBM PC. В настоящее время понятие «персональный компьютер» чаще всего подразумевает именно IBM-совместимый компьютер.

IBM-совместимый ПК построен по принципу открытой архитектуры. Он является не единым неразъемным устройством, а собирается из независимо изготовленных частей. Компьютер с открытой архитектурой можно представить себе как конструктор, в котором каждый «кубик» выполняет свои функции. В любой момент можно вынуть один из «кубиков», не трогая остальные, и заменить его более современным.

Состав компьютера

Компьютер составляют две компоненты: программное обеспечение (математическое, software) и аппаратное обеспечение («железо», hardware).

Компьютер = hardware + software

Программное обеспечение представляет собой программы, управляющие работой «железа» или выполняющие другие задачи (операционные системы, редакторы, файл-менеджеры, игры, офисные пакеты и т.д.).

Аппаратным обеспечением являются все внутренние компоненты и внешние устройства компьютера (процессоры, платы, дисководы, мониторы, принтеры и т.д.)