Аналоговые компьютеры обрабатывают данные в виде числовых двоичных кодов
Кодирование - это представление информации с помощью некоторого кода.
Код - это система условных знаков для представления информации.
Способы кодирования информации
- Графический
- Числовой
- Символьный
Декодировани е - это действие по восстановлению первоначальной формы представления информации. Для декодирования необходимо знать код и правила кодирования.
Средством кодирования и декодирования служит кодовая таблица соответствия. Например, соответствие в различных системах счисления - 24 - XXIV, соответствие алфавита каким-либо символамПримеры кодирования информации
Примером кодирования информации является азбука Морзе.
В азбуке Морзе используется всего 2 символа - точка и тире (короткий и длинный звук).
Еще одним примером кодирования информации является флажковая азбука.
Также примером является азбука флагов
Всем известный пример кодирования - нотная азбука.
Кодирование информации
Представление информации происходит в различных формах в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером, компьютером и компьютером.
Кодирование - это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.
Примером может служить язык жестов.
Сигналы
Вокруг нас существуют преимущественно два сигнала, например:
Всё это сигналы, обозначающие количество информации в 1 бит.
1 бит - это такое количество информации, которое позволяет нам выбрать один вариант из двух возможных.
Распознавание информации компьютером
Компьютер - это электрическая машина, работающая на электронных схемах. Чтобы компьютер распознал и понял вводимую информацию, ее надо перевести на компьютерный (машинный) язык.
Алгоритм, предназначенный для исполнителя, должен быть записан, то есть закодирован, на языке, понятном компьютеру.
Это электрические сигналы: проходит ток или не проходит ток.
Машинный двоичный язык - последовательность "0" и "1". Каждое двоичное число может принимать значение 0 или 1.
Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации, равное 1 бит.
Бит и байт
Двоичное число, которое представляет наименьшую единицу информации, называется бит. Бит может принимать значение либо 0, либо 1. Наличие магнитного или электронного сигнала в компьютере означает 1, отсутствие 0.
Строка из 8 битов называется байт. Эту строку компьютер обрабатывает как отдельный символ (число, букву).
Рассмотрим пример. Слово ALICE состоит из 5 букв, каждая из которых на языке компьютера представлена одним байтом. Стало быть, Alice можно измерить как 5 байт.
__________ экран — устройство ввода-вывода информации, представляющее собой экран, реагирующий на прикосновения к нему
______________ - устройство для вывода широкоформатной графической информации на бумагу
Верны ли утверждения?
А) Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе
В) Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Разрядность шины измеряется в мегагерцах
В) Тактовая частота шины измеряется в битах
Подберите правильный ответ.
Верны ли утверждения?
А) Скорость работы компьютера не зависит от быстродействия оперативной памяти
В) При увеличении быстродействия оперативной памяти уменьшается стоимость элементов памяти
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Структура ОКОД (один поток команд – один поток данных) или SISD характерна для однопроцессорной ЭВМ
В) Структура ОКМД (один поток команд, много потоков данных) или SIMD характерна для матричной многопроцессорной системы
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Внешние запоминающие устройства имеют большую емкость, чем оперативное запоминающее устройство
В) Внешние запоминающие устройства обладают существенно более медленным доступом, чем оперативное запоминающее устройство
Подберите правильный ответ.
Верны ли утверждения?
А) Оперативная память компьютера хранит информацию (данные) и программы, обрабатываемые в текущий момент времени
В) Современные ЭВМ имеют иерархическую структуру памяти
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Шина адреса - шина, по которой передаются адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор
В) Шина управления – шина, по которой передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.)
Подберите правильный ответ
На рисунке представлена структура
На рисунке представлена структура
Верны ли утверждения?
А) Аппаратные прерывания вырабатываются устройствами, требующими внимания микропроцессора: отказ питания, прерывания от таймера, клавиатуры, устройства печати и др.
В) Запросы на логические прерывания вырабатываются внутри микропроцессора при появлении «нештатных» ситуаций: при попытке деления на 0; при переполнении разрядной сетки и др.
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Арифметико-логическое устройство - функциональная часть ЭВМ, которая выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти
В) Устройство управления и арифметико-логическое устройство в современных компьютерах объединены в один блок – процессор
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) В истории вычислительной техники существует своеобразная периодизация ЭВМ по поколениям
В) ЭВМ относят к тому или иному поколению в зависимости от используемых в ней физических элементов или технологии их изготовления
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Генератор тактовых импульсов формирует последовательность электрических импульсов
В) Частота генерируемых импульсов определяет разрядность машины
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Группы микропроцессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейства микропроцессоров
В) Совместимость микропроцессоров означает, что программа, написанная для одного микропроцессора, может исполняться и другим микропроцессором
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Интерфейс – комплекс линий и шин, сигналов, электронных схем, алгоритмов и программ, предназначенный для осуществления обмена информацией
В) Стандартизация интерфейсов ввода-вывода привела к возможности гибко изменять конфигурацию вычислительных машин
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) К основным арифметическим командам ЭВМ относятся сложение и вычитание
В) К основным логическим командам ЭВМ относятся умножение и деление
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Конструктивно модули памяти имеют два исполнения – однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули)
В) Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются объем памяти и время доступа
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Максимально возможное цветовое разрешение зависит от количества установленной на нем видеопамяти
В) Максимально возможное цветовое разрешение зависит от установленного разрешения экрана
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Микросхема ПЗУ способна хранить информацию только при включенном компьютере
В) Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» – их записывают туда при включении компьютера
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Операционная часть команды ЭВМ указывает, какое действие необходимо выполнить с информацией
В) Адресная часть команды ЭВМ описывает, где используемая информация хранится
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Параллельные порты выполняют ввод и вывод с меньшей скоростью, чем последовательные
В) Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к последовательным портам
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) ПК имеет модульную структуру
В) Все модули ПК связаны с оперативной памятью
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Программа, затребованная запросом прерывания, называется обработчиком прерывания
В) Современный ПК может выполнять 10 различных прерываний, каждое из которых имеет свой номер (двухразрядное шестнадцатеричное число)
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Процессор машин серии PDP состоит из восьми регистров общего назначения и особого регистра, в котором отображается текущее состояние процессора
В) Счетчик адреса команд – специальный внутренний регистр процессора, указывающий на ячейку памяти, в которой хранится следующая команда программы
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) СуперЭВМ требуют специального помещения, иногда весьма немалого, поддержания жесткого температурного режима, высококвалифицированного обслуживания
В) Большие ЭВМ использовались для производства сложных научно-технических расчетов, математического моделирования, а также в качестве центральных машин в крупных автоматизированных системах управления
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору
В) Таймер при отключении машины от сети останавливается
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Активные радиаторы крепятся к корпусу МП с помощью осевого клея или специальной мастики
В) Пассивные радиаторы имеют вентилятор, который крепится к радиатору и имеет дополнительное питание
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Аналоговые ЭВМ – ЭВМ, обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов
В) Цифровые ЭВМ – ЭВМ, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.)
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Архитектура ЭВМ – общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов
В) Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил Паскаль
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) В мониторе с электронно-лучевой трубкой для создания изображения используется электронная пушка
В) В жидкокристаллическом мониторе применяются тонкопленочные транзисторы (TFT)
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Вся деятельность ЭВМ – это непрерывное выполнение тех или иных программ, причем программы эти могут в свою очередь загружать новые программы
В) Каждая программа ЭВМ состоит из отдельных машинных команд
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Звуковая карта подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты
В) Звуковая карта выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Команда безусловного перехода загружает адрес перехода, указанный в команде, в программный счетчик
В) Команды условного перехода проверяют указанное в команде условие и модифицируют программный счетчик, если условие истинно
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Клавиатуры различаются механизмом действия и разделяются на два типа — механические и пленочные
В) По способу считывания информации мыши можно классифицировать на механические, оптико-механические и оптические
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Микропроцессоры с расширенной системой команд – CISC-микропроцессоры
В) Микропроцессоры с сокращенной системой команд – RISC-микропроцессоры
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) ММХ — это набор дополнительных возможностей микропроцессора для эффективной работы мультимедийных программ
В) Для охлаждения микропроцессора нужен дополнительный теплоотвод, называемый радиатором
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями
В) Оперативную память вставляют в соответствующие разъемы системного блока
Подберите правильный ответ
Верны ли утверждения?
А) Система прерываний позволяет микропроцессору прервать выполняемую работу и переключиться на анализ возникшей ситуации сразу после ее появления
В) В зависимости от места нахождения источника прерываний они могут быть разделены на статические и динамические
Подберите правильный ответ
__________ – стандарт, определяющий способ взаимодействия компьютера с периферийным оборудованием
__________ доступ к памяти – способ обмена данными, обеспечивающий автономно от процессора установление связи и передачу данных между оперативной памятью и внешним устройством
__________ — центральный блок, предназначенный для управления работой всех блоков ПК и выполнения арифметических и логических операций
___________ - устройство, служащее для передачи данных и управляющих сигналов между компонентами компьютера
___________ запоминающее устройство хранит информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы)
____________ - количество операций, которое процессор способен выполнить за единицу времени
____________ - временное прекращение выполнения команд программы с сохранением информации о ее текущем состоянии и передачей управления специальной программе–обработчику
____________ – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы
____________ – разъем для подключения дополнительных устройств
_____________ - параметр звуковой карты, определяющий количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот
_____________ – это структура данных, организованная по принципу: последним вошел – первым вышел
_____________ микропроцессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт)
______________ - технология обращения к автономным внешним устройствам
______________ – буферная, не доступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в медленнее действующих запоминающих устройствах
________________ плата – основная плата ПК
__________________ характеризует число элементарных операций по передаче данных за 1 секунду
Внутренний интерфейс ЭВМ предназначен для
Деление ЭВМ на большие, средние и малые по признакам размеров, стоимости, вычислительных возможностей характерного для машин _______________ поколения
Для установки контроллеров на материнской плате имеются специальные разъёмы -
Если два микропроцессора имеют одинаковую систему команд, то они
Запрос на программное прерывание формируется по команде
Интерфейс ______ – стандарт подключения внешних компонентов
Интерфейс ввода-вывода предназначен для
Интерфейсы «человек – машина» предназначены для
Интерфейсы межмашинного обмена предназначены для
Количество одновременно передаваемых по шине бит называется ______________ шины
Команда ЭВМ обычно состоит из двух частей
Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует
Метод _____________ – метод, при котором несколько внутренних устройств процессора работают параллельно: одно считывает команду, другое дешифрует операцию, третье вычисляет адреса используемых операндов
Объем видеопамяти можно определить по следующей формуле (m,n – горизонтальное и вертикальное разрешения экрана (точек); b - разрядность кодирования цвета (бит))
Основная особенность аналоговых ЭВМ состоит в том, что они обрабатывают информацию, представленную в _______________ форме
Передача информации из ЭВМ во внешнее устройство называется операцией
Передача информации с внешнего устройства в ЭВМ называется операцией
Подразделяются на арифметические, логические и команды сдвига команды
Принцип ________ предоставляет пользователю возможность самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию
Проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и т.д. – основное назначение
Программное управление работой периферийного устройства производится через программу -
Программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы
Промышленный стандарт _________ позволил связать все устройства системного блока между собой и обеспечить простое подключение новых устройств через стандартные разъемы (слоты)
Создание персональной ЭВМ или персонального компьютера стало возможным благодаря появлению
Технической базой ЭВМ второго поколения являлись
Технической базой ЭВМ первого поколения являлись
Технической базой ЭВМ третьего поколения являлись
Фактический набор компонентов ЭВМ, которые составляют компьютер, называют
Шина __________ - шина, по которой передается обрабатываемая информация
Языки программирования в ЭВМ второго поколения
Языки программирования в ЭВМ первого поколения
IBM 360/370, EC ЭВМ, СМ ЭВМ относятся к машинам _____________ поколения
_________ — это устройство, которое служит для отображения текстовой и графической информации
_________ – устройство сопряжения, с помощью которого центральный процессор или оперативная память ЭВМ могут быть связаны с другими устройствами с целью передачи данных
___________ - специализированный процессор, управляющий работой внешнего устройства по специальным встроенным программам обмена
___________ — устройство, предназначенное для вывода текстовой и графической информации на твердый носитель
___________ – адаптер, согласующий обмен графической информацией между центральным процессором и дисплеем
____________ компьютеры — микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком
_____________ - быстродействующая память, в которую переносятся команды и данные, непосредственно обрабатываемые микропроцессором
_____________ - устройство для ввода в компьютер графической информации: фотографий, рисунков, слайдов, а также текстовых документов
_____________ - функциональная часть ЭВМ, управляющая работой всех остальных устройств и частей компьютера
_____________ — компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора
______________ - это центральная часть компьютера, которую фактически и можно называть компьютером
______________ — гибкий пластиковый диск с нанесенным на обе стороны магнитным покрытием, заключенный в достаточно твердый пластиковый конверт для предохранения от механических повреждений
______________ — накопитель, предназначенный для долговременного хранения в компьютере информации
______________ — устройство для высокоскоростного межкомпьютерного обмена цифровой информацией на небольших расстояниях
______________ — устройство для передачи цифровой информации по телефонным или выделенным каналам связи
________________ - устройства, основанные на кристаллах электрически перепрограммируемой памяти, не имеющие подвижных частей
________________ - устройство записи на магнитную ленту
________________ принтеры являются принтерами ударного действия
__________________ - функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков
«Минимальная» конфигурация ПК:
В ____________ принтерах используется чернильная печатающая головка, которая под давлением выбрасывает чернила из ряда мельчайших отверстий на бумагу
Единица измерения разрешающей способности сканера – число точек на
К устройствам ввода относится
К устройствам вывода информации относится
По форме обрабатываемой информации выделяют два основных класса ЭВМ
Процедура разметки нового диска – нанесение секторов и дорожек – называется
Средство связи пользователя с ЭВМ в машинах первого поколения
Процессор берёт команды программ и данные для обработки из памяти. Память является электронным устройством и состоит из микросхем, которые, в свою очередь, состоят из тысяч более мелких электронных компонентов. Подобные электронные компоненты могут находиться только в двух состояниях — «включено» или «выключено», что соответствует двум цифрам двоичной системы счисления 1 или 0 или одному биту.
Таким образом, любая информация в памяти компьютера представляется в виде последовательности битов, каждый из которых находится в одном из допустимых состояний.
При использовании одного бита можно представить в памяти компьютера только два различных символа. Одному из них будет сопоставлен двоичный код — ноль, а второму — единица.
Если мы увеличим длину кодовой комбинации символа до двух цифр, то получим следующие коды: 00, 01, 10, 11. Таким образом, в памяти компьютера можно будет представить четыре различных символа. При последовательном наращивании длины двоичной кодовой комбинации увеличивается количество символов, которые могут быть закодированы. Кодом длиной в три символа представляются 8 различных символов (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111) и т. д.
При длине кодовой комбинации L количество кодовых комбинаций K определяется по формуле:
K = 2 L ,
Текстовая информация состоит из букв, цифр, знаков препинания, специальных символов, таких, как пробел, символ перевода строки и др. Для кодирования текстовой информации в компьютере используются равномерные коды. В случае, когда код каждого символа занимает в памяти компьютера 1 байт, или 8 бит, общее количество символов, которые можно закодировать, равно 2 8 = 256. Если кодовое слово состоит из двух байтов, можно закодировать 2 16 = 65 536 символов.
Существуют стандартные таблицы кодов. Они могут использовать один или два байта для кодирования одного символа.
Широко используется таблица кодов, известная как стандарт ASCII (American Standart Code for Information Interchange — Американский стандартный код для обмена информацией), использующая один байт для кодирования одного символа. ASCII представляет собой кодировку для представления десятичных цифр, символов латинского и национального алфавитов, знаков препинания, символов арифметических операций и управляющих символов. Управляющие символы называют непечатаемыми символами, к ним относятся такие, как «перевод строки» (код символа 10), «возврат каретки» (код 13) и др.
Первая половина кодовой таблицы содержит стандартные символы ASCII (символы с кодами 0 — 127), они одинаковые во всех странах.
Коды в таблице записаны в шестнадцатеричной системе счисления, как принято в информатике. Код символа А, например, 4116 = 6510. Таблицу кодов не надо запоминать, но следует помнить последовательность символов:
- знаки препинания и арифметических операций;
- цифры от 0 до 9;
- прописные символы латинского алфавита;
- строчные символы латинского алфавита.
Вторая часть кодовой таблицы (символы с кодами 128 — 255) называют расширенными кодами ASCII. В расширенные коды ASCII включают символы национальных алфавитов, например символы кириллицы. Но даже с учётом этих дополнительных знаков алфавиты многих языков не удаётся охватить при помощи 256 знаков. По этой причине существуют различные варианты кодировки ASCII, включающие символы разных языков.
Отсутствие согласованных стандартов привело к появлению различных кодовых таблиц (вернее, различных вторых частей кодовых таблиц) для кодирования символов кириллицы, среди которых
- международный стандарт ISO 8859;
- кодовая таблица фирмы Microsoft CP-1251 (кодировка Windows);
- кодовая таблица, применяемая в ОС Unix KOI8R и др.
По этой причине тексты на русском языке, набранные с использованием одной кодовой таблицы, невозможно прочитать при использовании другой кодовой таблицы.
В настоящее время в компьютерах широко применяется стандарт кодирования Unicode (Юникод), в котором для кодирования одного символа отводятся один байт, два байта или четыре байта. Первые 128 символов Юникода совпадают с символами ASCII. Остальная часть кодовой таблицы включает символы, используемые в основных языках мира.
Изображение на экране монитора формируется набором экранных точек —пикселей. Каждая экранная точка имеет свой цвет. Картинка на экране — это отображение информации из памяти компьютера.
Первые мониторы были монохромными. Точка на экране монохромного монитора может быть только светлой (белой) или тёмной (чёрной). Для кодирования цвета пикселя используется один бит памяти, значение 1 соответствует белому цвету, 0 — чёрному. Подобные экраны используются в недорогих сотовых телефонах, системах видеонаблюдения и других устройствах.
Каждый пиксель современного дисплея определяется компонентами трёх основных цветов: красного (Red, R), зелёного (Green, G) и синего (Blue, B). В памяти необходимо сохранять информацию о состоянии каждой точки изображения, т. е. о состоянии каждой из её трёх составляющих. Управление яркостью каждой составляющей позволяет влиять на цвет экранной точки.
Цветовой моделью называется правило представления цвета в виде наборов чисел (обычно трёх-четырёх). В компьютерной графике используется несколько видов цветовых моделей.
Рассмотрим цветовую модель, связанную с представлением пикселя составляющими красного, зелёного и синего цветов. Она называется RGB(Red-Green-Blue)-моделью.
В RGB-модели происходит сложение цветов и добавление их к чёрному цвету экрана, поэтому она называется аддитивной (additive). Разные цвета образуются смешиванием трёх основных цветов в разных пропорциях, т. е. с разными яркостями.
Глубина цвета (color depth) — это число бит, используемых для представления каждого пикселя изображения.
В модели RGB каждый цвет может кодироваться тремя байтами (режимTrueColor). Каждый байт отвечает за яркость красной, зеленой и синей составляющей пикселя соответственно. Таким образом, глубина цвета в режиме TrueColor составляет 24 бита. Изображения, пиксели которых закодированы таким способом, называются 24-битными изображениями.
Чтобы указать цвет пикселя в модели RGB, достаточно перечислить разделённые точками яркости каждой составляющей, например: 255.255.0 — код жёлтой точки, записанный при помощи десятичных кодов яркостей. Значения яркости варьируются от 0 («выключено») до 255 («включено на максимум»). Если значения яркостей всех трёх составляющих равны, получим оттенки серого цвета.
Если изменять интенсивность каждого цвета для смешанных цветов, например задать цвет 127.127.0, то мы получим на экране болотный цвет, а не более тёмный оттенок жёлтого цвета, как можно было ожидать. Это связано с тем, что человеческий глаз более чувствителен к зелёному цвету. Чем ниже интенсивности составляющих, тем темнее цвет на экране. И наоборот — чем выше интенсивности цветов, тем светлее оттенки.
Модель CMY использует также три основных цвета: голубой (Cyan), фуксин (Magenta, иногда его называют «пурпурный» или «малиновый») и жёлтый (Yellow). Эти цвета описывают отражённый от белой бумаги свет трёх основных цветов RGB-модели.
Модель CMY является субтрактивной (основанной на вычитании) цветовой моделью. Краситель, нанесённый на белую бумагу, вычитает часть спектра из падающего белого света. Например, на поверхность бумаги нанесли жёлтый (Yellow) краситель. Теперь синий свет, падающий на бумагу, полностью поглощается. Таким образом, жёлтый носитель вычитает синий свет из падающего белого.
При смешении двух субтрактивных составляющих результирующий цвет затемняется, а при смешении всех трёх должен получиться чёрный цвет. Но при использовании реальных полиграфических красок получается не чёрный, а неопределённый тёмный цвет. Поэтому к трём основным цветам CMY-модели добавляют чёрный (Black) и получают новую цветовую модель CMYK.
Цветовая модель CMYK используется в основном в полиграфии при выводе изображения на печать.
Количество различных цветов K и количество битов для их кодирования (глубина цвета) L связаны формулой K = 2 L . При L = 24 бита можно закодировать 2 24 = 16 777 216 различных цветов.
Если известно разрешение экрана (количество точек по горизонтали и вертикали) и глубина цвета, можно определить объём видеопамяти для хранения одного кадра (одной страницы) изображения. Например, при разрешении экрана 640 × 480 и использовании 24 бит на точку объём видеопамяти равен 640 ∙ 480 ∙ 24 = 7 372 800 бит = 900 Кбайт.
Все компьютерные изображения делятся на два больших класса — растровые и векторные. Различие между ними определяет способ хранения изображений в памяти компьютера.
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Чем больше амплитуда сигнала, тем громче звук; чем больше частота сигнала (число колебаний в секунду), тем выше тон.
В настоящее время существует два основных способа записи звука —аналоговый (непрерывный) и цифровой (дискретный). Виниловая пластинка является примером аналогового хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка изменяет свою форму непрерывно. Компакт-диски являются примером цифрового хранения звуковой информации, так как звуковая дорожка компакт-диска содержит участки с различной отражающей способностью.
Для того чтобы записать звук на какой-нибудь носитель, его нужно преобразовать в электрический сигнал. Это делается с помощью микрофона. Микрофоны имеют мембрану, которая колеблется под воздействием звуковых волн. К мембране присоединена катушка, перемещающаяся синхронно с мембраной в магнитном поле. В катушке возникает переменный электрический ток. Так звуковые волны преобразуются микрофоном в электрический ток переменного напряжения, который представляет собой аналоговый сигнал. Применительно к электрическому сигналу термин «аналоговый» обозначает, что этот сигнал непрерывен по времени и амплитуде (см. рис. 11а).
Для того чтобы компьютер мог обрабатывать звук, непрерывный сигнал должен быть превращён в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц). В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его дискретизация по времени. Дискретизация — это преобразование непрерывных сигналов в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается число — кодовое слово.
Для дискретизации надо несколько раз в секунду измерять величину аналогового сигнала и кодировать её, например, с помощью 256 значений.
Фактически плоскость, на которой изображён непрерывный сигнал, разбивается вертикальными и горизонтальными линиями (см. рис. 11б), и считается, что график проходит строго через узлы полученной сетки, непрерывная плавная линия заменяется ломаной.
Дискретизация по времени соответствует разбиению вертикальными линиями. Она характеризуется частотой дискретизации. Частота дискретизации звукового компакт-диска 44,1 кГц, DVD — примерно 96 кГц. Это значит, что величина аналогового сигнала измеряется 44 100 и 96 000 раз в секунду соответственно. Если кодируется стереозвук, отдельно кодируются два канала.
Горизонтальное разбиение также важно: чем меньше расстояние между горизонтальными линиями сетки, тем качественнее будет цифровой звук. Количество линий сетки определяет количество уровней звука, поэтому горизонтальное разбиение называется квантованием по уровню. Для кодирования полученных значений уровней используют двоичные числа. Количество используемых для кодирования бит называется глубиной звука. Если глубина звука 8 бит или 16 бит, можно закодировать соответственно 2 8 = 256 уровней или 2 16 = 65 536 уровней сигналов. Это значит, что интервал от нулевого до максимального напряжения аналогового сигнала разбивается на 256 или 65 536 уровней, что соответствует количеству высот звука (тонов).
Преобразование непрерывной звуковой волны в последовательность звуковых импульсов различной амплитуды производится с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), размещённого на звуковой плате.
С помощью специальных программных средств (редакторов звукозаписей) открываются широкие возможности по созданию, редактированию и прослушиванию звуковых файлов. Но, как видно из примера, звуковые файлы занимают очень много места в памяти. Поэтому используются методы сжатия звуковых файлов. Качество музыки после сжатия несколько ухудшается, но это практически незаметно, так как при разработке алгоритмов сжатия учитываются законы восприятия музыки человеком.
В ЭВМ применяется двоичная система счисления, т.е. все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц, поэтому компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в цифровой форме.
Для преобразования числовой, текстовой, графической, звуковой информации в цифровую необходимо применить кодирование.
Кодирование – это преобразование данных одного типа через данные другого типа. В ЭВМ применяется система двоичного кодирования, основанная на представлении данных последовательностью двух знаков: 1 и 0, которые называются двоичными цифрами (binary digit – сокращенно bit).
Целые числа кодируются двоичным кодом довольно просто (путем деления числа на два). Для кодирования нечисловой информации используется следующий алгоритм: все возможные значения кодируемой информации нумеруются и эти номера кодируются с помощью двоичного кода.
Кодирование чисел
Есть два основных формата представления чисел в памяти компьютера. Один из них используется для кодирования целых чисел, второй (так называемое представление числа в формате с плавающей точкой) используется для задания некоторого подмножества действительных чисел.
Кодирование целых чисел производиться через их представление в двоичной системе счисления: именно в этом виде они и помещаются в ячейке. Один бит отводиться при этом для представления знака числа (нулем кодируется знак "плюс", единицей – "минус").
Для кодирования действительных чисел существует специальный формат чисел с плавающей запятой. Число при этом представляется в виде: , где M – мантисса, p – порядок числа N, q – основание системы счисления. Если при этом мантисса M удовлетворяет условию , то число N называют нормализованным.
Кодирование координат
Закодировать можно не только числа, но и другую информацию, например, о том, где находится некоторый объект. Величины, определяющие положение объекта в пространстве, называются координатами. В любой системе координат есть начало отсчёта, единица измерения, масштаб, направление отсчёта, или оси координат. Примеры систем координат – декартовы координаты, полярная система координат, шахматы, географические координаты.
Кодирование текста
Для представления текстовой информации используется таблица нумерации символов или таблица кодировки символов, в которой каждому символу соответствует целое число (порядковый номер). Восемь двоичных разрядов могут закодировать 256 различных символов.
Существующий стандарт ASCII (сокращение от American Standard Code for Information Intercange – американский стандартный код для обмена информацией; 8 – разрядная система кодирования) содержит две таблицы кодирования – базовую и расширенную. Первая таблица содержит 128 основных символов, в ней размещены коды символов английского алфавита, а во второй таблице кодирования содержатся 128 расширенных символов.
Так как в этот стандарт не входят символы национальных алфавитов других стран, то в каждой стране 128 кодов расширенных символов заменяются символами национального алфавита. В настоящее время существует множество таблиц кодировки символов, в которых 128 кодов расширенных символов заменены символами национального алфавита.
Так, например, кодировка символов русского языка Widows – 1251 используется для компьютеров, работающих под ОС Windows. Другая кодировка для русского языка – это КОИ – 8, которая также широко используется в компьютерных сетях и российском секторе Интернет.
В настоящее время существует универсальная система UNICODE, основанная на 16 – разрядном кодировании символов. Эта 16 – разрядная система обеспечивает универсальные коды для 65536 различных символов, т.е. в этой таблице могут разместиться символы языков большинства стран мира.
Кодирование графической информации
В видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие группы – растровую и векторнуюграфику.
Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселями (pixel, от англ. picture element). Код пикселя содержит информации о его цвете.
Для описания черно-белых изображений используются оттенки серого цвета, то есть при кодировании учитывается только яркость. Она описывается одним числом, поэтому для кодирования одного пикселя требуется от 1 до 8 бит: чёрный цвет – 0, белый цвет – N = 2 k -l, где k – число разрядов, которые отводятся для кодирования цвета. Например, при длине ячейки в 8 бит это 256-1 = 255. Человеческий глаз в состоянии различить от 100 до 200 оттенков серого цвета, поэтому восьми разрядов для этого вполне хватает.
Цветные изображения воспринимаются нами как сумма трёх основных цветов – красного, зелёного и синего. Например, сиреневый = красный + синий; жёлтый = красный + зелёный; оранжевый = красный + зелёный, но в другой пропорции. Поэтому достаточно закодировать цвет тремя числами – яркостью его красной, зелёной и синей составляющих. Этот способ кодирования называется RGB (Red – Green – Blue). Его используют в устройствах, способных излучать свет (мониторы). При рисовании на бумаге действуют другие правила, так как краски сами по себе не испускают свет, а только поглощают некоторые цвета спектра. Если смешать красную и зелёную краски, то получится коричневый, а не жёлтый цвет. Поэтому при печати цветных изображений используют метод CMY (Cyan – Magenta – Yellow) – голубой, сиреневый, жёлтый цвета. При таком кодировании красный = сиреневый + жёлтый; зелёный = голубой + жёлтый.
В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент такого изображения – линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста – располагается в своем собственном слое, пиксели которого устанавливаются независимо от других слоев. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т.д.) Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.
Объекты векторного изображения, в отличие от растровой графики, могут изменять свои размеры без потери качества (при увеличении растрового изображения увеличивается зернистость).
Как всякий звук, музыка является не чем иным, как звуковыми колебаниями, зарегистрировав которые достаточно точно, можно этот звук безошибочно воспроизвести. Нужно только непрерывный сигнал, которым является звук, преобразовать в последовательность нулей и единиц. С помощью микрофона звук можно превратить в электрические колебания и измерить их амплитуду через равные промежутки времени (несколько десятков тысяч раз в секунду). Каждое измерение записывается в двоичном коде. Этот процесс называется дискретизацией. Устройство для выполнения дискретизации называется аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). Воспроизведение такого звука ведётся при помощи цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Полученный ступенчатый сигнал сглаживается и преобразуется в звук при помощи усилителя и динамика. На качество воспроизведения влияют частота дискретизации и разрешение (размер ячейки, отведённой под запись значения амплитуды). Например, при записи музыки на компакт-диски используются 16-разрядные значения и частота дискретизации 44 032 Гц.
Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.
Издавна используется достаточно компактный способ представления музыки – нотная запись. В ней с помощью специальных символов указывается высота и длительность, общий темп исполнения и как сыграть. Фактически, такую запись можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 г. ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI (Musical Instrument Digital Interface). При таком кодировании запись компактна, легко меняется инструмент исполнителя, тональность звучания, одна и та же запись воспроизводится как на синтезаторе, так и на компьютере.
Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии.
Есть и другие форматы записи музыки. Среди них – формат MP3, позволяющий с очень большим качеством и степенью сжатия кодировать музыку, при этом вместо 18 – 20 музыкальных композиций на стандартном компакт-диске (CDROM) помещается около 200. Одна песня занимает примерно 3,5 Mb, что позволяет пользователям сети Интернет легко обмениваться музыкальными композициями.
Читайте также: