Лекция 5 Формы представления и преобразования информации в ПК. Учебные вопросы. 1. Общие принципы представления информации в ПК. 2. Представление символьной и графической информации в ПК. 3. Форматы данных ПК. 1
1. Общие принципы представления информации в ПК. Общие принципы представления информации. При работе с информацией, ее обычно представляют в виде определенных символических структур. ОПРЕДЕЛЕНИЕ 1. Процесс формирования представления информации называется ее кодированием. Под кодированием понимают переход от одной формы представления информации. Обратный переход (к исходному представлению) называется декодированием. При кодировании информации ставятся следующие цели: - удобство физической реализации; - удобство восприятия; - высокая скорость передачи и обработки данных; - экономичность (снижение избыточности сообщений); - надежность (защита от искажений); - защита от несанкционированного доступа к информации. 2
Для хранения информации в ЭВМ используются запоминающие устройства, электронные элементы которого могут находиться в двух устойчивых состояниях, что соответствует двум цифрам: 0 или 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ 2. Количество информации, помещающееся в один элемент памяти (0 или 1) называется битом информации. ОПРЕДЕЛЕНИЕ 3. Последовательность битов, рассматриваемых аппаратной частью ЭВМ как единое целое, называется машинным словом(2 байта). ОПРЕДЕЛЕНИЕ 4. Конечная последовательность машинных слов помещающихся в оперативной памяти машины называется емкостью памяти. 2. Представление символьной и графической информации в ПК. Символьная информация представляется и обрабатывается в ЭВМ в форме цифрового кода. Каждой букве соответствует определенное число. При этом каждую букву обозначают цифрой, определяющей ее место в соответствующем алфавите. 3
Обычно для представления символьной информации требуется примерно 100 знаков, что включает русский, английский алфавит, арифметические знаки, команды управления печать и др. Тогда для размещения двоичного кода знака достаточно одного байта памяти ЭВМ. Существует несколько распространенных схем кодирования: ВСD (Binary-Coded Decimal) – двоично-десятичный код. В этом коде каждая десятичная цифра записывается своим четырех битовым кодом. EBCDIC (Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code) – расширенный двоично-десятичный код обмена информации, который используется для преобразования числовых и буквенных строк. ASCII (American Standard Code for Information Interchange) – американский стандартный код для обмена информацией. Этот код используется для обмена информацией между внешними устройствами и ЭВМ, например между печатающими устройствами (принтером) и оперативной памятью ЭВМ. Отечественная версия кода ASCII дополнена буквами русского алфавита. Любые символы представляются в формате полуслова (1 байт). Система ASCII состоит из двух таблиц кодирования – базовой и альтернативной. В базовой таблице каждому символу поставлен шестнадцатеричный код от 0 до 127. В альтернативной таблице каждому символу поставлен десятичный код от 128 до 255. 4
В текстовом режиме каждому символу отводится 2 байта памяти: 1 код символа, 2–свойства(яркость цвет, мерцание ит. д. ). В графическом режиме каждой точке (пикселю) отводится от 1 бита до нескольких байтов видео памяти. Видеорежим определяется видом видеоадаптера (MDAтекстовый режим, VGA- текстовый и графический режимы, 16 цветов из палитры 64 цветов, SVGA-до 16 млн. цветов) Для хранения характеристик каждого пикселя необходимо для: -2 цветов– 1 бит; -16 цветов– 4 бита; -256 цветов– 1 байт; -16 млн. цветов– 3 байта. 3. Форматы данных в ПК. Данные, обрабатываемые ЭВМ делятся на три группы: - логические коды; - числа с фиксированной запятой; - числа с плавающей запятой. Логические коды размещаются в отдельных байтах и в словах. Логическими кодами могут быть представлены символьные величины, числа без знака, битовые величины. 5
Числа с фиксированной запятой могут занимать байт или слово, т. е. два байта. Если число с фиксированной запятой занимает байт, то для его представления используются разряды с 1 -го по 7 -й. 8 -й разряд используется для определения знака числа. При размещении числа с фиксированной запятой в слове значение числа содержится в 15 разрядах. При этом 16 разряд является знаковым разрядом. ПК. а) Представление целых чисел без знака и со знаком в памяти В памяти ПК целые числа кодируются двумя способами: в прямом и дополнительном кодах. В прямой коде для представления основных типов целых чисел используются форматы 1(полуслово), 2(слово), 4(двойное слово) байта памяти. Разряды нумеруются справа налево, начиная с нуля. Старший крайний левый разряд отводится для знака числа(0 -положительное число, 1 отрицательное число). Абсолютная часть числа записывается в двоичном коде справа налево. Незанятые разряды заполняются нулями. 6
Пример. -12910= -100000012. В таблице представлен прямой код в формате слово(16 разрядов). Запись производится справа налево. В первой строке - номера разрядов. В пятнадцатом разряде 1, т. к. заданное число отрицательное. 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 0 1 Знак Двоичный код числа, записанный справа налево Прямой код используется редко, т. к. тратится разряд под хранение знака, и диапазон представления чисел сужается. 7
Перевод обратного кода отрицательного числа в десятичную СС производится следующим образом: 1) Из дополнительного кода вычитается 1. 2) Результат вычитания инвертируется. 3) Инвертированный код переводится в десятичную СС и приписывается знак -. Пример перевода дополнительного кода 111101111111 числа 12910. 1). 111101111111 -1= 111101111110 2). 000010000001. 3). - 100000012 = -12910. а) Представление дробных чисел в памяти ПК. Дробные числа в большинстве случаев представляются в памяти ПК в виде с плавающей запятой А =± М • Р±s , где М - мантисса, s - порядок числа, Р - основание СС, по одному из следующих стандартов: короткий формат 4 байта, длинный 8 байт и повышенной точности 16 байт. Во всех стандартах первый байт остается постоянным, изменяется только область, отведенная под мантиссу. Для однозначного представления чисел мантиссу нормализуют, накладывая ограничение 1/Р<М <1 т. е. целая часть равна 0. 0 целых не хранят. Нормализованная мантисса содержит хотя бы одну, отличную от 0 цифру после запятой. 8
Чаще всего для представления числа в ПК используется формат двойное слово, т. е. 32 разряда: старший разряд знаковый (0 -положительное число, 1 отрицательное число). Следующие 7 разрядов для порядка, далее 24 разряда для мантиссы. Пример. Дано число А= – 3, 510. Переводя его в двоичную СС, получаем ненормализованный двоичный код числа А= - 11, 12. Переносим запятую на два разряда влево, получаем нормализованный двоичный код А= - 0, 1112 +210 в котором 0, 1112 мантисса, а 2 порядок. Десятичное число +210 указывает, что запятую в мантиссе надо перенести на два разряда вправо, чтобы не изменить заданное число. Переводим 210 в двоичную СС. В итоге мантисса М=0, 111, порядок S= 210 =102. Представление числа А в формате 32 бита показано в таблице. В ее первой строке дана нумерация разрядов, во второй - число. 31 3 0 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 знак Порядок в двоичном коде М а н т и с с в двоичном коде а 9
Индикаторы переноса и переполнения в ЭВМ. Для контроля выполнения арифметических операций в процессоре ЭВМ содержатся два индикатора: индикатор переноса и индикатор переполнения. Каждый индикатор содержит 1 бит информации и может быть либо установлен в 1, либо сброшен в 0. При установке индикатора переноса указывается на операцию переноса из знакового бита, а при установке индикатора переполнения указывается на операцию переноса в знаковый бит. Например, правильность операции сложения в ЭВМ определяется из следующих условий: если машинные слова интерпретируются как числа без знака, то результат сложения двух слов будет арифметически правильным тогда и только тогда, когда не будет переноса из знакового бита. Если машинные слова интерпретируются как числа со знаком, то результат сложения а) двух положительных чисел будет арифметически правильным тогда и только тогда, когда не будет переноса в знаковый бит. б) двух отрицательных чисел или одного отрицательного и одного положительного будет арифметически правильным тогда и только тогда когда происходит перенос в знаковый бит и из знакового бита, т. е. изменяется состояние двух индикаторов: переноса и переполнения. 10
Скачать презентацию Лекция 5 Формы представления и преобразования информации в
03090062МиИ-Лк08б(Представление инф ПК).ppt