Prezentácia informácií v počítači: príklady použitia

Ak osoba študuje počítačové technológie nie povrchne, ale dostatočne vážne, musí určite vedieť, aké formy zastúpenia informácií existujú v počítači. Táto otázka je jednou zo základných otázok, pretože nielen používanie programov a operačných systémov, ale samotné programovanie je v zásade založené na týchto prvkoch.

Lekcia "Prezentácia informácií v počítači": základy

Všeobecne platí, že počítačová technika, ako vníma informácie alebo príkazy, ich premieňa na formáty súborov a poskytuje používateľovi hotový výsledok, trochu odlišný od všeobecne akceptovaných konceptov.

Faktom je, že všetky existujúce systémy sú založené iba na dvoch logických operátoroch - "true" a "false" (true, false). V jednoduchšom zmysle je to "áno" alebo "nie".

Je zrejmé, že slová počítačovej technológie nerozumie, a preto na začiatku vývoja výpočtovej techniky bol vytvorený špeciálny digitálny systém s podmieneným kódom, v ktorom jednotka zodpovedá vyhláseniu a nulu k negácii. Takto sa objavilo tzv. Binárne zobrazenie informácií v počítači. V závislosti na kombináciách núl a tých, ktorých je určená, je tiež určená veľkosť informačného objektu.

Najmenšou jednotkou merania pre tento typ veľkosti je bit-bit, ktorý môže byť buď 0 alebo 1. Ale moderné systémy s takými malými hodnotami nefungujú a prakticky všetky metódy prezentácie informácií v počítači sú redukované na použitie osem bitov naraz, čo je sumou Vytvorte bajt (od 2 do ôsmeho napájania). Takže v jednom byte môžete kódovať ľubovoľný znak z 256 možných. A to je binárny kód, ktorý je základom pre základy akéhokoľvek informačného objektu. Ďalej bude jasné, ako to v praxi vyzerá.

Informatika: prezentácia informácií v počítači. Čísla s pevnými bodmi

Odkedy sa pôvodne hovorilo o číslach, zvážme, ako ich systém vníma. Zastúpenie číselných informácií v počítači dnes môže byť podmienene rozdelené na čísla spracovania s pevným a pohyblivým bodom. Prvý typ môže tiež obsahovať bežné celé čísla, ktoré majú za čiarou nulu.

Predpokladá sa, že čísla tohto typu môžu zaberať 1, 2 alebo 4 bajty. Takzvaný hlavný bajt zodpovedá za znak čísla, s nulou pre kladné znamienko a za negatívny. Napríklad v dvojbajtovej reprezentácii je rozsah hodnôt pre kladné čísla v rozmedzí od 0 do 2 ¹⁶ -1, čo je 65535 a pre záporné čísla od -2-15 do 2 15-1, čo sa rovná číselnému rozsahu od -32768 až 32767.

Zobrazenie s pohyblivou čiarou

Teraz vezmite do úvahy druhý typ čísel. Faktom je, že školské osnovy na tému "Prezentácia informácií v počítači" (9. ročník) sa nezaoberajú číslami s pohyblivou rádovou čiarkou . Operácie s nimi sú pomerne zložité a používajú sa napríklad pri vytváraní počítačových hier. Mimochodom trochu rozptyľujúc od témy, stojí za to povedať, že pre moderné grafické urýchľovače je jedným z hlavných ukazovateľov výkonnosti rýchlosť prevádzky s presne týmito číslami.

Tu sa používa exponenciálna forma, v ktorej sa poloha čiarky môže meniť. Ako základný vzorec znázorňujúci zobrazenie akéhokoľvek čísla A sa prijíma: A = m _{A *} q ^P , kde m _A je mantisa, q ^P je základom číselného systému a P je poradie čísla.

Mantissa musí spĺňať požiadavku q ^-1 ≤ | m _A | <1, to znamená, že musí byť správna binárna frakcia obsahujúca číslicu za desatinnou čiarkou, ktorá je odlišná od nuly a poradie je celé číslo. A každé normalizované desatinné číslo môže byť jednoducho zastúpené v exponenciálnej forme. A čísla tohto typu majú veľkosť 4 alebo 8 bajtov.

Napríklad desatinné číslo 999999 podľa vzorca s normalizovanou mantišou bude vyzerať ako 0.999999 _* 10 ³ .

Zobrazenie textových údajov: trochu histórie

Väčšina používateľov počítačových systémov stále používa informácie o testoch. A prezentácia textových informácií v počítači zodpovedá rovnakým zásadám binárneho kódu.

Avšak vzhľadom na skutočnosť, že v dnešnom svete je možné nájsť veľa jazykov, na reprezentáciu textových informácií sa používajú špeciálne kódovacie systémy alebo kódové tabuľky. S príchodom systému MS-DOS bol základným štandardom kódovanie CP866 a počítače spoločnosti Apple používali vlastný štandard Mac. V tom čase pre ruský jazyk bol zavedený špeciálny kód ISO 8859-5. Pri vývoji počítačovej technológie sa však museli zaviesť nové štandardy.

Typy kódovania

Napríklad v neskorých 90-tych rokoch minulého storočia existovalo univerzálne kódovanie Unicode, ktoré by fungovalo nielen s textovými údajmi, ale aj so zvukom a videom. Jeho zvláštnosťou bolo, že jeden bit bol priradený jednému charakteru, ale dvom.

O niečo neskôr existovali iné odrody. Pre systémy Windows je kódovanie CP1251 najpoužívanejším, ale pre ten istý ruský jazyk a stále používa kódovanie KOI-8P, ktoré sa objavilo koncom 70. rokov av 80. rokoch sa aktívne používalo aj na systémoch UNIX.

Samotná prezentácia textových informácií v počítači je založená na tabuľke ASCII, ktorá obsahuje základné a rozšírené časti. Prvý obsahuje kódy od 0 do 127, druhý z 128 až 255. Prvé kódy v rozsahu 0 až 32 však nie sú priradené symbolom, ktoré sú priradené klávesám štandardnej klávesnice, ale funkčným tlačidlám (F1 až F12).

Grafické obrázky: základné typy

Pokiaľ ide o grafiku, ktorá sa aktívne používa v modernom digitálnom svete, existujú odtiene. Ak sa pozrieme na prezentáciu grafických informácií vo vašom počítači, mali by ste sa najprv pozrieť na hlavné typy obrázkov. Medzi nimi sú dva hlavné typy - vektorové a bitmapové.

Vektorová grafika je založená na použití primitívnych foriem (čiary, kruhy, krivky, polygóny atď.), Vkladanie textu a vyplnenie určitou farbou. Rastrové obrázky sú založené na použití obdĺžnikovej matice, z ktorej každý prvok sa nazýva pixel. Pre každý takýto prvok môžete nastaviť jas a farbu.

Vektorové obrázky

V súčasnosti má použitie vektorových obrázkov obmedzený rozsah. Sú vhodné napríklad pri vytváraní výkresov a technických schém alebo pre dvojrozmerné alebo trojrozmerné modely objektov.

Príklady stacionárnych vektorových formulárov môžu byť formáty ako PDF, WMF, PCL. Pre pohyblivé formuláre sa bežne používa štandard MacroMedia Flash. Ak však hovoríte o kvalite alebo vykonávate zložitejšie operácie než rovnaké mierky, je lepšie použiť rasterové formáty.

Bitmapové obrázky

S rastrovými objektmi je situácia omnoho komplikovanejšia. Faktom je, že zobrazovanie informácií v počítači založenom na matici zahŕňa použitie ďalších parametrov - farebnú hĺbku (kvantitatívny výraz počtu farieb v palete) v bitoch a veľkosť matrice (počet pixelov na palec, označovaný ako DPI).

To znamená, že paleta môže pozostávať z 16, 256, 65536 alebo 16777216 farieb a matica sa môže líšiť, hoci najbežnejšie rozlíšenie je 800x600 pixelov (480 000 pixelov). Pomocou týchto opatrení môžete určiť počet bitov potrebných na uloženie objektu. Za týmto účelom najskôr použijeme vzorec N = 2 ^I , v ktorom N je počet farieb a I je farebná hĺbka.

Potom sa vypočíta množstvo informácií. Napríklad, vypočítajte veľkosť súboru pre obrázok obsahujúci 65536 farieb a maticu 1024x768 pixelov. Riešenie je nasledovné:

• I = log ₂ 65536, čo je 16 bitov;
• Počet pixelov 1024 _* 768 = 786 432;
• Množstvo pamäte je 16 bitov _* 786 432 = 12 582 912 bajtov, čo zodpovedá 1,2 MB.

Typy zvukov: hlavné smery syntézy

Prezentácia informácií v počítači nazvanom zvuk podlieha rovnakým základným princípom, ako sú opísané vyššie. Ale ako pri akomkoľvek inom informačnom objekte, ďalšie znaky sa používajú aj na vyjadrenie zvuku.

Bohužiaľ, vysoko kvalitný zvuk a reprodukcia sa objavila v počítačovej technológii už na poslednom kroku. Avšak ak v reprodukcii stále existovali nejaké veci, syntéza skutočne znejúceho hudobného nástroja bola prakticky nemožná. Niektoré nahrávacie spoločnosti preto zaviedli svoje vlastné normy. Dnes sa najčastejšie používa metóda syntézy FM a tabuľková vlna.

V prvom prípade sa predpokladá, že akýkoľvek prirodzený zvuk, ktorý je spojitý, sa dá rozložiť do určitej sekvencie (kombinácie) najjednoduchších harmonických pomocou metódy diskretizácie a produkovať informačnú reprezentáciu v pamäti počítača na základe kódu. Pre prehrávanie sa používa opačný proces, avšak v tomto prípade je stratu niektorých komponentov nevyhnutná, čo sa zobrazuje na kvalite.

Pri syntéze v tabuľkovej vlne sa predpokladá, že existuje predbežne vytvorená tabuľka s príkladmi zvukových živých nástrojov. Takéto príklady sa nazývajú vzorky. V tomto prípade sa pre prehrávanie často používajú príkazy MIDI (Digital Musical Instrument Digital Interface), ktoré vnímajú typ nástroja, rozstup, dĺžku zvuku, intenzitu a dynamiku zmien, parametre prostredia a ďalšie charakteristiky z kódu. Z tohto dôvodu je tento zvuk veľmi blízky prirodzenému zvuku.

Moderné formáty

Ak sa skôr ako norma WAV (ako vlastne samotný zvuk považuje za vlnu), časom sa stalo veľmi nepohodlným, aspoň preto, že takéto súbory zaberali príliš veľa miesta na pamäťovom médiu.

Postupom času sa objavili technológie, ktoré umožňujú komprimovať taký formát. Preto sa samotné formáty zmenili. Najznámejšie dnes možno nazvať MP3, OGG, WMA, FLAC a mnoho ďalších.

Avšak doteraz zostávajú hlavné parametre akéhokoľvek zvukového súboru vzorkovacia frekvencia (štandard je 44,1 kHz, hoci je možné dosiahnuť hodnoty vyššie a nižšie) a počet úrovní signálu (16 bitov, 32 bitov). Táto digitalizácia sa v zásade môže interpretovať ako zobrazenie informácií v počítači typu zvuku založeného na primárnom analógovom signáli (akýkoľvek zvuk v prírode je pôvodne analógový).

Podanie videa

Ak boli problémy so zvukom vyriešené dostatočne rýchlo, potom s videom všetko nebolo tak hladké. Problémom bolo, že klip, film alebo dokonca videohier je kombináciou videa a zvuku. Zdá sa, že je to jednoduchšie, ako skombinovať pohyblivé grafické objekty s mierkou? Ako sa ukázalo, stalo sa to skutočným problémom.

Tu ide o to, že z technického hľadiska by sa prvý snímok každej scény, nazývanej kľúčový rámec, mal najskôr zapamätať, ale iba potom, aby sa zachovali rozdiely (rozdielové rámce). A najviac smutné, digitalizované alebo vytvorené videá sa ukázali byť také veľké, že je jednoducho nemožné ich uložiť na počítač alebo vymeniteľné médiá.

Problém bol vyriešený, keď sa objavil formát AVI, čo je druh univerzálneho kontajnera pozostávajúceho z množstva blokov, v ktorých možno uložiť ľubovoľnú informáciu, dokonca aj komprimovať rôznymi spôsobmi. Dokonca aj súbory rovnakého formátu AVI sa medzi sebou môžu značne líšiť.

A dnes sa môžete stretnúť s niekoľkými ďalšími populárnymi formátmi videa, ale pre všetky z nich používajú aj vlastné indikátory a hodnoty parametrov, z ktorých hlavným je počet snímok za sekundu.

Kodeky a dekodéry

Zastúpenie informácií v počítači v pláne videa nie je možné predstaviť bez použitia kodekov a dekodérov používaných na kompresiu pôvodného obsahu a dekompresiu počas prehrávania. Ich samotné meno naznačuje, že niektoré kódujú (komprimujú) signál, druhý - naopak - rozbaliť.

Sú zodpovední za obsah kontajnerov akéhokoľvek formátu, rovnako ako určujú veľkosť konečného súboru. Okrem toho dôležitú úlohu zohráva parameter rozlíšenia, ako to bolo naznačené pre rastrovú grafiku. Ale dnes môžete dokonca nájsť UltraHD (4k).

záver

Ak zhrnieme niektoré z vyššie uvedených skutočností, môžeme si všimnúť, že moderné počítačové systémy spočiatku pracujú výlučne na vnímaní binárneho kódu (jednoducho nechápu druhého). A na jeho použitie je založená nielen prezentácia informácií, ale aj všetky známe programovacie jazyky dnes. Takže na začiatku, aby sme pochopili, ako to všetko funguje, je potrebné sa ponoriť do podstaty aplikácie sekvencií tých a núl.