Информации представление в ЭВМ

ИНФОРМАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ в ЭВМ. Информация в ЭВМ хранится и обрабатывается в двоичном коде, то есть в виде 0 и 1. Использование двоичной системы счисления в ЭВМ обусловлено, прежде всего, тем, что для её реализации нужны технические устройства только с двумя устойчивыми состояниями, а также простотой реализации алгоритмов выполнения арифметических и логических операций. Недостаток двоичной системы - большая длина двоичных чисел (например, 1000001 - двоичный вид числа 65).

Символы - буквы, цифры, знаки препинания, знаки арифметических действий и т.п. представлены в компьютере в виде фиксированных сочетаний 0 и 1, называемых кодами символов (заметим, что код прописной буквы «А» отличается от кода строчной буквы «а»). Все двоичные коды символов сведены в так называемую кодовую таблицу. Выполняя над текстом какие-либо действия, компьютер оперирует кодами символов; например, во всех устройствах, которые делают обрабатываемую компьютером информацию зримой для пользователя (например, в мониторах), происходит перевод (по таблице кодировки) поступающих в устройство данных в соответствующие символы. За время развития вычислительной техники появилось много различных кодовых таблиц (например, существует 5 кодировок кириллицы - русского алфавита; наиболее распространена кодировка Microsoft Windows). Преобразование текста из одной кодовой таблицы в другую называется перекодировкой. Для того, чтобы все компьютерные программы и устройства одинаково трактовали значение того или иного кода, в начале 1960-х годов в США разработали ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией). Этот код представляет собой набор из 128 кодов символов для машинного представления прописных и строчных букв латинского алфавита, чисел, знаков препинания и специальных символов, каждому из которых соответствует конкретное 7-битовое двоичное число. Введение стандарта позволило упростить обмен данными между различными компьютерными системами. Европейская модификация ASCII называется код Latin 1, российская - КОИ-7 (Код обмена информацией семибитовый). Однако 128 символов оказалось мало, если учесть, что таблица кодировки должна поддерживать два алфавита - латинский и национальный, например, кириллицу, поэтому позднее появились 8-разрядные кодовые таблицы, содержащие 256 кодов символов, например, EBCDIC, КОИ-8, расширенный ASCII и др. Впоследствии была создана и стандартизована универсальная кодовая таблица Unicode. Коды символов в ней 16-битовые, поэтому она может содержать более 32 тысяч значений кодов символов, в том числе для многих тысяч китайских и японских иероглифов.

Для представления чисел в ЭВМ используются двоичные числа с фиксированной запятой и с плавающей запятой (смотри Компьютерная арифметика). Кроме того, для обработки финансовой и коммерческой информации используются десятичные числа, которые представляются в виде двоично-десятичных чисел (в 4 двоичных разрядах кодируется одна десятичная цифра) или в виде плотноупакованных десятичных чисел (в 10 двоичных разрядах кодируются 3 десятичные цифры), а также десятичные числа с фиксированной и с плавающей запятой.

Графическая информация для представления в ЭВМ преобразуется из аналогового в цифровой вид (например, посредством сканирования). Графическое изображение состоит из совокупности пикселов (смотри Пиксел). Каждый пиксел характеризуется интенсивностью красного, зелёного, синего цветов и прозрачностью, которая используется при наложении одного изображения на другое. Обычно один пиксел описывается 32-разрядным числом. Например, если разрешение монитора составляет 1024х768 точек, то требуется 2,4 Мбайт для хранения графического изображения, занимающего весь экран.

Звуковая информация для обработки в ЭВМ преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (смотри Преобразователь информации), при этом звук представляется набором значений амплитуды сигнала, взятых через определённые промежутки времени. Для уменьшения объёма информации используются различные методы сжатия, основанные на особенностях восприятия звука человеком. Сжатие уменьшает объём информации в 10-15 раз без заметного ухудшения качества звука (наиболее популярен формат MP3). Для воспроизведения звуковой информации используется цифроаналоговый преобразователь.

Видеоинформация представляет собой совокупность изменяющейся графической и звуковой информации. При этом требуется высокая производительность ЭВМ для быстрой обработки больших объёмов информации, поэтому необходимо использовать различные методы сжатия для уменьшения объёма информации. Методы сжатия учитывают особенности восприятия человеком изменяющегося изображения и то, что соседние кадры, как правило, имеют небольшие отличия. Существует много форматов для представления видеоинформации, самым распространённым является MPEG (Motion Picture Expert Group). Для просмотра компакт-диска с фильмом требуется кодек (английский codec - compression/decompression или coder/decoder) - программа или устройство, которое сжимает/разжимает или кодирует/декодирует информацию.

А. И. Грушин, Э. М. Пройдаков.