Представление информации в ЭВМ

Видео: Представление информации в ПК

Вы когда-нибудь задумывались, что общего между древними людьми, современным человеком и компьютером? Несмотря на различия, общее все-таки есть. Наскальные рисунки первобытного человека, записи наших современников и двоичный код в вычислительных машинах – все это способы представления информации, или, что более точно, лишь некоторые их виды. Сейчас, когда компьютеры прочно вошли в повседневную жизнь общества, каждому, чтобы идти в ногу со временем, необходимо разбираться хотя бы в основных терминах и понятиях.

С момента своего появления вычислительные системы сменили несколько поколений: сначала это были механические счетные машинки, затем ламповые модели и, наконец, полупроводниковые электронные их разновидности. Что интересно, с тех далеких времен, когда было положено начало компьютерным вычислениям, основные принципы кодирования данных остались неизменными. Другими словами, представление информации в ЭВМ точно такое же, как и в механических устройствах. Разумеется, речь идет именно о принципах, а не способах реализации. Все знают, что представление информации в ЭВМ имеет двоичную природу. Об этом рассказывают на первых уроках информатики еще в школе. Что же скрывается за термином «двоичное исчисление»?

Давайте посчитаем до десяти: 0, 1, 2, 3, 4…10. В этом ряду десять цифр, причем само «10» - отсутствует, так как состоит из двух более простых «1» и «0». Представление информации в ЭВМ иное. В нем используются лишь две первые цифры, причем не просто их изображение, а электрические разряды: транзистор, этот «кирпичик» современных электронных схем, может иметь два положения – закрытое и открытое. Если на его базу подается запирающее напряжение (есть разряд, логическая единица), то элемент ток не проводит, и наоборот. Конечно, на практике представление информации в ЭВМ реализуется по более сложным механизмам: «1» может означать как наличие, так и отсутствие сигнала. Причем последний не просто управляет состоянием единичного транзистора, а формирует работу логических схем «И – ИЛИ».

Видео: Представление информации в компьютере

Логические «0» и «1» называются битами (binary digit – двоичный разряд, цифра). Группа из восьми (не десяти!) битов является байтом. Комбинируя их последовательность, можно закодировать любой символ. Следовательно, байт – это наименьшая единица информации. В свою очередь, изменяя порядок байтов, можно закодировать (представить в цифровом виде) любую информацию. Такая кодировка выполняется как отдельными устройствами, так и компьютерными программами. Например, когда мы говорим «по скайпу» через микрофон, аналоговый электрический сигнал (волна) преобразуется звуковой картой в поток логических нулей и единиц, которые передаются программе собеседника, где выполняется обратное преобразование – в волну, отправляемую на звуковоспроизводящее устройство. Точно так же, нажимая на любую кнопку клавиатуры, пользователь сообщает программе желаемый двоичный код, хотя для удобства на экране отображается желаемый символ.

Способы представления информации в ЭВМ, как уже указывалось, позволяют кодировать все. К примеру, для оцифровки изображения применяется следующее решение: так как любая картинка может быть представлена в виде набора точек, каждая из которых характеризуется координатами на плоскости, яркостью, цветом, то достаточно все эти данные превратить в понятную компьютеру последовательность единиц и нулей. Далее для просмотра такой электронной копии на экране монитора программа отправляет на устройство вывода информацию по каждой точке, и в соответствии с ней строится картинка.

Видео: Представление информации, кодирование

Преимущество двоичной системы исчисления перед другими заключается в ее простоте и удобстве «привязывания» к управлению электронными ключами. Отчасти именно это послужило основной причиной ее использования в современных вычислительных системах.