Представление и измерение информации в ПК

Компьютеры хранят, накапли­вают, передают и обрабатывают информацию.

Возникает резонный вопрос: "А как же хранится эта информация в ЭВМ?". Ведь это не книга, в которой можно напечатать текст, не лист бумаги, где можно начертить чертеж или нарисовать рисунок, не магнитофон, на котором можно записать звук и т.д.

Электронно-вычислительная машина - это комплекс электронных устройств, предназначенных для автоматической обработки информации по заранее введенной программе.

Любое электронное или электрическое устройство имеет два устойчивых состояния - "включено" и "выключено" (т.е. имеет на выходе сигнал или нет). Для более ясного понимания этого факта в качестве электронного устройства можно представить обычную лампочку или выключатель. Лампоч­ка может гореть или не гореть, соответственно выключатель - включен или выключен.

Принято считать, что если на выходе из электронного устройства есть сигнал - то это 1, если сигнала нет - 0. А постольку, поскольку ЭВМ состоит из электронных устройств, то всю информацию, которая должна храниться в ЭВМ можно закодировать с помощью единиц и нолей. Для этого достаточно иметь набор таких электронных устройств и договориться о способе кодировании каждого символа (например, как в азбуке Морзе, где для кодирования букв используются точки и тире).

Так, как кодировать надо не один символ и даже не десяток, а более двух сотен (цифры, знаки препинания, буквы латинского и русского алфа­вита и т.д.), то и комбинаций 1 и 0 должно быть соответствующее коли­чество. Поэтому, для кодирования одного символа было решено использо­вать восьмиразрядную комбинацию 1 и 0. Использование такого количества разрядов позволяет иметь 256 (2⁸ = 256) различных комбинаций 1 и 0, и соответственно закодировать 256 различных символов, которые могут хра­ниться в ЭВМ. Такая кодировка символов называется ДКОИ (двоичный код отображения информации). Сам код получил название ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Американский стандартный код для обмена информации).

Например, символу + соответствует комбинация 0100 1110, символу R соответствует комбинация 1101 1001, символу 5 - 1111 0101 и т.д.

Слово ТАНК в ПЭВМ будет представлено следующим образом: 1110 0011 1100 0001 1100 1000 1101 0010.

В настоящее время на современных компьютерах предпочтение отдается другой кодировке, в частности Unicode, которая используется наряду с кодом ASCII. В кодировке Unicode для кодирования символа используется 16-ти битная комбинация, позволяющая закодировать 65535 разных символов (включая полый набор национальных алфавитов).

Графическая и другие виды информации тоже кодируются с помощью 1 и 0, но по другим правилам.

Для измерения количества информации используются определенные едини­цы измерения.

Наименьшая единица измерения количества информации - БИТ. Это один двоичный знак (1 или 0). Например, информация 10011 содержит 5 би­тов.

Комбинация, состоящая из восьми битов, называется БАЙТ ом. Таким об­разом, один хранящийся в ЭВМ символ (буква, цифра, знак), представленный в ASCII кодах является байтом информации; символ, представленный в Unicode – представляет собой 2 байта информации.

Для удобства измерения больших объемов информации введены кратные байту единицы измерения:

КИЛОБАЙТ - (Кб), равный 1024 байта;

МЕГАБАЙТ - (Мб), равный 1024 Кб;

ГИГАБАЙТ - (Гб), равный 1024 Мб.

ТЕРАБАЙТ – (Тб), равный 1024 Гб.

ПЕТАБАЙТ – (Пб), равный 1024 Тб

ЭКСАБАЙТ – (Эб), равный 1024 Пб

ЗЕТТАБАЙТ – (Зб), равный 1024 Эб

ЙОТТАБАЙТ – (Йб), равный 1024 Зб

Почему 1 Кб равен 1024 байта, а не 1000? Потому, что основание системы счисления равняется двум, а 2¹⁰ = 1024.

При обработке данных в ЭВМ возникает необходимость выполнять различные вычисления. Все числа, как уже выяснено, представляются в ЭВМ в двоичной системе счисления. Поэтому и арифметические операции над операндами проводятся в двоичной системе. Кстати, любой компьютер "умеет" выполнять только операцию сложения. Все остальные операции (вычитание, умножение, деление) заменяются операцией сложения с применением прямого, обратного, реже – дополнительного кода.

Кроме арифметических операций, ПЭВМ должна выполнять и логические операции – например, сравнить между собой два числа, проверить одинаковы ли два слова и т.д. Для этих целей используются понятия алгебры логики (булева алгебра, основоположником которой был Дж. Буль). В алгебре логики рассматриваются переменные, которые могут принимать только два значения: 0 (ложь) и 1 (истина). Базируется алгебра логики на отношении эквивалентности и трех операциях: дизъюнкции (логическое сложение, операция ИЛИ), конъюнкции (логическое умножение, операция И) и отрицании (инверсия, операция НЕ).

Отношение эквивалентности обозначается знаком =.

Дизъюнкция обозначается знаком Ú, а иногда символом +.

Конъюнкция обозначается символом Ù либо точкой, которую можно опускать.

Отрицание обозначается чертой над переменной: .

Выполнение логических операций представлено таблицами истинности:

Конъюнкция (И)		Дизъюнкция (ИЛИ)		Инверсия (НЕ)
А	В	А ÙВ		А	В	А ÚВ		А	Ā

Логическое умножение (операция И) дает истину (1), когда все величины, образующие конъюнкцию являются истинными (равны 1). В противном случае результатом операции будет ложь (0).

Логическое сложение (операция ИЛИ) дает истину (1), когда хотя бы одна из величин, образующих дизъюнкцию является истинной (равна 1). В противном случае результатом операции будет ложь (0).

Логическое отрицание (операция НЕ) в особых пояснениях не нуждается.

Дата добавления: 2014-12-25