Файл: Информация и формы ее представления Информационные процессы и технологии.docx

S E M

Числа с плавающей запятой

На практике применяется метод записи чисел в формате с плавающей запятой (точкой). Этот формат представляет собой компьютерную реализацию экспоненциальной записи чисел. Представление чисел с плавающей точкой определяется стандартом IEEE 754-1985. В соответствии с этим стандартом, разряды, выделенные для представления числа, делятся на три поля: S, E и M. Поле S представляет собой один бит, отвечающий за знак числа (0, если «+» и 1, если «−»). Поле E — это набор бит, количество которых зависит от конкретного типа данных, выделенный под экспоненту (порядок числа). Проблема хранения отрицательных значений экспоненты решается следующим образом: к реальному значению экспоненты добавляется число 2^{(число бит экспоненты)-1}. Например, в случае восьмиразрядной экспоненты, 00000001₂=−127₁₀, а 10000001₂=2₁₀. Поле M представляет собой набор бит, выделенный под мантиссу. Мантисса в компьютере имеет важную особенность: всегда верно неравенство 1≤M<2. За счёт этого её целая часть всегда равна 1, а потому при вычислениях отбрасывается. Таким образом, мантисса представляет собой целое беззнаковое. Стандартом IEEE 754-1985 предусмотрено три типа чисел с плавающей точкой:

• 
  В 32-битном типе, называемом так же вещественным одинарной точности, под мантиссу выделены биты с 0 по 22, под экспоненту — с 23 по 30, 31 — под знак. Этот тип позволяет хранить числа от -3,4∙10³⁸ до 3,4∙10³⁸.
  
• 
  В 64-битном типе, называемом так же вещественным двойной точности, под мантиссу выделены биты с 0 по 51, под экспоненту — с 52 по 62, 63 — под знак. Этот тип позволяет хранить числа от -1,79∙10³⁰⁸ до 1,79∙10³⁰⁸.
  
• 
  В 80-битном типе, называемом так же вещественным расширенной точности, под мантиссу выделены биты с 0 по 63, под экспоненту — с 64 по 78, 79 — под знак. Этот тип позволяет хранить числа от -1,18∙10⁴³⁹² до 1,18∙10⁴³⁹².
  

Вычисления с плавающей точкой осуществляет математический сопроцессор

---

.

Представление текстовой информации

В принципе, перечисленных методов хватает, чтобы закодировать что угодно, поскольку любую информацию можно привести к числовой. Однако стоит рассмотреть один очень важный частный случай – текстовую информацию. Изначально требовалось кодировать только буквы латинского алфавита, цифры, а также небольшой набор спецсимволов. Для этого вполне хватает 128 различных значений, поэтому была создана 7-битная кодировка ASCII. Поскольку минимальной адресуемой единицей является байт (8 бит), старшие биты ASCII-кодов просто оставались нулевыми. Важной особенностью ASCII является то, что цифры от 0 до 9, буквы от a до z и от A до Z расположены по порядку, причём буквы верхнего и нижнего регистров отличаются только значением пятого бита. Однако с развитием компьютерной техники возникла необходимость кодировать больше символов, в том числе, другие алфавиты. Решение в данном случае очевидно – заполнять коды с единичным старшим битом. Но неоднозначен вопрос, каким образом это делать. Поэтому возникло огромное количество кодовых страниц – вариантов заполнения верхней части таблицы символов. Среди кириллических кодовых страниц особо следует выделить две: CP-1251 (Windows-1251) и KOI8-R. CP-1251 была создана в начале 90х годов при русификации операционных систем Windows. По причине большого распространения последних, эта кодовая страница является наиболее часто употребляемой. KOI8-R – это кодировка, возникшая в то время, когда была ещё очень распространена 7-битная ASCII, и не было гарантии, что большинство компьютеров будут отображать 8-битную кодировку корректно. Поэтому, KOI8-R построена таким образом, что при потере старшего бита русские буквы превращаются в их английские фонетические аналоги, что оставляло возможность прочитать текст. KOI8-R является стандартом де-факто 8-битной кодировки в Unix-подобных операционных системах.


UTF-8

Естественно, что применение большого количества кодовых страниц приводило к сложностям в работе с текстами. Поэтому возникла идея создать кодировку, в которой бы отображались любые символы, которые только могут потребоваться при работе с текстом. Такой кодировкой стал изобретённый в 1991 году Юникод. В Юникоде зарезервировано 1 114 112 позиций для символов, на данный момент используется всего около 90000. Сам по себе Юникод кодировкой не является, это набор символов, на основе которого составляются кодировки. Одной из таких кодировок является

---

UTF-8. Она не имеет постоянной разрядности, число байт, которое будет распознаваться как один символ, зависит от того, какой вид имеет считываемая последовательность:

Где x – какой-то бит. Несложно заметить, что представление однобайтовых символов UTF-8 совпадает с представлением символов ASCII, а потому любой текст в ASCII корректно отображается в UTF-8, а текст в UTF-8, состоящий только из символов ASCII, корректно отображается в ASCII.

Существует также кодировка UTF-32, в которой под каждый символ в любом случае выделяется 4 байта. Она не экономична с точки зрения расхода памяти для большинства текстов, но значительно удобнее в обработке. Есть и промежуточный вариант — совместимая с UTF-8 кодировка UTF-16, в которой под символ выделяется от 2 до 4 байт.

Хранение информации в компьютере

Все запоминающие устройства компьютера можно разделить на следующие группы: устройства долговременного хранения, постоянные запоминающие устройства, оперативная память, регистры процессора.

Устройства долговременного хранения, к которым относятся магнитные и оптические диски, стримеры, флеш-носители, являются основными средствами хранения информации. Однако любая операционная система предоставляет такую абстракцию как файловая система, а потому в большинстве случаев для доступа к таким носителям информации не нужны сведения об их организации.

ПЗУ, такие как BIOS и различные контроллеры, разрешают доступ к хранящийся в них информации с помощью предоставленных интерфейсов, а потому реализация хранения информации в них также скрыта от пользователя.

1.5. Контрольные вопросы

1. 
   Что такое информация?
   
2. 
   Что такое информатика?
   
3. 
   Что такое данные?
   
4. 
   Что такое информационные технологии?
   
5. 
   Какими основными свойствами характеризуются информационные технологии? 
   
6. 
   Что такое архитектура ЭВМ?
   
7. 
   Какие основные устройства содержит любая ЭВМ неймановской архитектуры?
   
8. 
   Каковы основные эксплуатационно-технические характеристики вычислительной техники?
   
9. 
   По каким признакам отличают одно поколение компьютеров от другого?
   
10. 
    Как связаны эти признаки между собой?
    
11. 
    Как кодируется информация для обработки с помощью компьютера?
    
12. 
    В чем измеряется информация?
    

Раздел 2 Устройство и программное обеспечение персонального компьютера

---

2.1. Базовая аппаратная конфигурация

2.2. Периферийные устройства персонального компьютера

2.3 Виды программного обеспечения ЭВМ

---

2.4 Операционная система MS-DOS

Компьютер — это электронный прибор, работающий по программе и предназначенный для хранения, обработки, транспортировки данных с одного компьютера на другой. Компьютер может работать автономно или входить в состав группы компьютеров, соединённых друг с другом кабелем и образующих компьютерную сеть.

Для осознанного использования современных вычислительных средств и персональных компьютеров представляется целесообразным знакомство с совокупностьюаппаратной (Hardware) и программной (Software) компонент, образующих общую архитектуру ЭВМ. Аппаратное и программное обеспечения в компьютере тесно связаны: без программ самый хороший и новейший компьютер и самое замечательное периферийное оборудование окажутся мертвым металлоломом.

2.1 Базовая аппаратная конфигурация

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства (рис. 2.1):

• 
  системный блок;
  
• 
  монитор;
  
• 
  клавиатуру;
  
• 
  мышь.
  

Помимо компьютеров с базовой конфигурации всё большее распространение получают мультимедийные компьютеры, оснащенные устройством чтения компакт-дисков, колонками и микрофоном.



Рисунок 2.1 - Конфигурация мультимедийного компьютера

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам:

---