Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Представление информации в ЭВМ
Содержание
- 1. Представление информации в ЭВМ
- 2. Структура памяти БайтыБиты012N3Адреса байтов…….0231456701Один байт состоит из восьми битНомера битов байтеПамятьБайт
- 3. Машинное словоПоследовательность битов и байтов рассматриваемых аппаратной
- 4. Объем (емкость) памятиОбъем памяти – наибольший объем
- 5. Виды информацииЧисловаяСимвольная и текстоваяЗвуковаяГрафическаяВидио
- 6. Формат хранения целых неотрицательных двоичных чисел с
- 7. Пример формата хранения числа 25810
- 8. Максимальное число форматаМаксимальное целое неотрицательное число L
- 9. Значение максимального числа
- 10. Определение минимального размера словаНайдем минимальную длину слова
- 11. Пример решения задачиПоказать структуру хранения в памяти
- 12. Продолжение решения примераОчевидно: log2
- 13. Представление целых отрицательных чисел в ЭВМ
- 14. Посмотрим, как представляется последовательные числа со знаком
- 15. Обратный код положительного числа совпадает с прямым,
- 16. Сопоставление этой записи с прямым кодом показывает,
- 17. Представление последовательных чисел в обратном коде числа
- 18. Дополнительный код числаДля хранения отрицательных целых чисел
- 19. Пример нахождения дополнительного кода числаНайдем шестиразрядный дополнительный
- 20. Дополнительный код чисел вида: -2n-1Заметим, что отрицательные
- 21. Слайд 21
- 22. Иными словами, процесс построения дополнительного кода отрицательного
- 23. Слайд 23
- 24. Получение прямого кода числа по его дополнительному
- 25. Пример восстановления прямого кода числа (проверка предыдущего
- 26. Минимальные и максимальные значения чиселЗначения минимальных отрицательных
- 27. Значения минимальных и максимальных чисел
- 28. Представление дробных чисел в ЭВМ
- 29. Представление десятичного дробного числа в коротком форматеЭтапы:Перевод
- 30. 1. Перевод числа в двоичную систему счисления.
- 31. Определение точности перевода правильной дроби
- 32. 2. Округление числа. К полученному
- 33. 3. Нормализация числа Для этого необходимо
- 34. 3. Нормализация числа Если исходное
- 35. 4. Определение смещенного порядка числа . Для
- 36. 5. Запись числа в память
- 37. Представим дробное число 43.13 в коротком формате
- 38. Перевод дробной части числа.
- 39. Округление К полученному числу прибавим
- 40. Нормализация числаНормализуем число, перемещаем точку на пять
- 41. Определение смещенного порядкаОпределим двоичный код смещенного порядка: 510
- 42. Представление символьной информацииСимвольная информация представляет собой набор
- 43. Способы кодирования символьной информации Кодирование символов с
- 44. Кодирование в АSCI I 000016 -007F16 –
- 45. Кодирование графической информации Экран дисплейного монитора представляется как
- 46. Монохромное изображение Если для атрибутов пикселя отводится один
- 47. Цветное изображение В дисплеях с цветным
- 48. Цветное изображениеR
- 49. Видеопамять В процессе формирования изображения обеспечивается периодическое считывание
- 50. Определение объема видеопамятиНеобходимый объем видеопамяти P можно
- 51. Представление звуковой информации Звуковая информация в компьютере представляется
- 52. Дискретизация и квантованиеДискретизация – это запоминание значения
- 53. Квантование сигналагде U – величина преобразуемого значения,
- 54. Пример квантованияВыполнить квантование и дискретизацию сигнала, изображенного
- 55. Объем памяти при хранения звукового сигналагде f
- 56. Пример определения объема памятиОпределить объем данных в
- 57. Определение объема памяти для монозвучания= 13230000 байт
- 58. Способ с использованием синтезаторов музыкальных инструментов Хранится
- 59. Хранение видеоинформацииВидеофайл представляет собой последовательность кадров изображения
- 60. Пример определения объема видеоинформацииОпределим объем видеофайла, содержащего
- 61. Скачать презентанцию
Структура памяти БайтыБиты012N3Адреса байтов…….0231456701Один байт состоит из восьми битНомера битов байтеПамятьБайт
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Структура памяти
Байты
Биты
0
1
2
N
3
Адреса байтов
…….
0
2
3
1
4
5
6
7
0
1
Один байт состоит из восьми бит
Номера битов
байте
Слайд 3Машинное слово
Последовательность битов и байтов рассматриваемых аппаратной частью ЭВМ как
одно целое.
Длина машинного слова:
1 байт
2 байта
4 байта … ….
Байт
определяющий адрес машинного словаA1
A2+1
A2
A3+3
A3+2
A3+1
A3
Слайд 4Объем (емкость) памяти
Объем памяти – наибольший объем данных, которые одновременно
могут храниться в запоминающем устройстве.
Единицы измерения объема памяти:
1 бит.
1 байт
= 8 бит.1 Кбайт (кило) = 1024 байт = 210 байт, 1 кбайт =103 байт.
1 Мбайт (мега) = 1024 Кбайт = 220 байт, 1 мбайт =106 байт.
1 Гбайт (гига) = 1024 Мбайт = 230 байт, 1 гбайт =109 байт.
1 Тбайт (тера) = 1024 Гбайт = 240 байт, 1 тбайт =1012 байт.
1 Пбайт (пета) = 1024 Tбайт = 250 байт ,1 пбайт =1015 байт.
Слайд 6Формат хранения целых неотрицательных двоичных чисел с фиксированной точкой без
знака
Первый байт числа
Символ b обозначает двоичную цифру: 0 или 1.
Целое
число над этим символом номер ее разряда.Цифры с номерами разрядов от 0 до 7 образуют второй байт.
Цифры с номерами разрядов от 8 до 15— первый байт числа.
Слайд 8Максимальное число формата
Максимальное целое неотрицательное число L определяется размером слова
l в байтах, используемого для хранения числа:
L = 28l
1, где L максимальное целое неотрицательное число;
l размер слова в байтах, необходимых для хранения числа.
Слайд 10Определение минимального размера слова
Найдем минимальную длину слова в байтах lmin,
необходимого для хранения целого неотрицательного числа L:
log2(L+1) = 8 l;
l =log2(L+1) / 8.
Размер слова lmin выбирается из множества допустимых значений: 1, 2, 4, 8. Размер слова lmin должен быть минимальным, но не меньше l.
Слайд 11Пример решения задачи
Показать структуру хранения в памяти числа 50510. Использовать
слово с наименьшим размером.
Переведем число 50510в двоичную систему счисления.
В результате
перевода получим двоичное число: 50510 = 1111110012.
Минимальная количество байтов, необходимых для записи числа в память равна:
l = log2(L+1) / 8 = log2(505+1) / 8 = log2 506 /8 ( байт ).
Слайд 12Продолжение решения примера
Очевидно: log2 256 < log2
506 < log2 512
log228 < log2 506 < log229
8< log2
506 < 9Откуда получаем: 1< log2 506/8 < 9/8
1< log2 506/8 < 2
Слайд 13Представление целых отрицательных чисел в ЭВМ
Формат
хранения целых чисел со знаком аналогичен формату хранения двоичного числа
без знака, за исключением того, что старший разряд числа отводится для хранения знака числа: s.При хранении положительного числа знаковый разряд принимает значение 0, а при хранении . отрицательного числа равен 1.
Целое число со знаком может занимать в памяти один, два, четыре и восемь байтов.
Слайд 14Посмотрим, как представляется последовательные числа со знаком при переходе через
ноль:
При использовании прямого кода при переходе значения число через ноль,
происходит скачкообразное изменение кода! Поэтому построение устройства, в котором должны выполняться такие действия арифметики, как сложение чисел с разными знаками и вычитание, становится сложной задачей.Чтобы построить более простые схемы АЛУ предложены и активно применяются обратный и дополнительный коды.
Слайд 15Обратный код положительного числа совпадает с прямым, а при записи
отрицательного числа все его цифры, кроме цифры, изображающей знак числа,
заменяются на противоположные (0 заменяется на 1, а 1 - на 0).Обратный код
Слайд 16Сопоставление этой записи с прямым кодом показывает, что непосредственно восстановить
абсолютную величину (модуль) отрицательного числа непросто. Однако, в этом коде
как к положительным, так и к отрицательным числам можно применять одни и те же правила, а операцию А-В можно заменить операцией сложения чисел А и “минус В”.
Слайд 17Представление последовательных чисел в обратном коде числа при переходе через
ноль:
Из примера видно, что переход через ноль также не выглядит
естественным. Отмеченная особенность влечет за собой и следующее - в обратном коде ноль изображают две различающиеся комбинации: 00000 (+0) и 11111 (-0), что усложняет аппаратную реализацию операций.Для восстановления прямого кода отрицательного числа из обратного кода надо все цифры, кроме цифры, изображающей знак числа, заменить на противоположные.
Слайд 18Дополнительный код числа
Для хранения отрицательных целых чисел используется дополнительный код
числа.
Правило № 6.
Чтобы найти представление mразрядного двоичного целого
отрицательного числа в дополнительном коде с количеством двоичных разрядов n (n>m) необходимо выполнить следующие действия:1.1. Дополнить число слева n-m нулями до разрядности n.
2.2. Найти обратный код полученного числа. При этом двоичные нули исходного числа заменяются двоичными единицами, а двоичные единицы двоичными нулями.
3.3. К полученному обратному коду прибавить единицу.
Слайд 19Пример нахождения дополнительного кода числа
Найдем шестиразрядный дополнительный код числа 1002.
1.Дополним
исходное число до необходимой разрядности:
100 000100.
2. Найдем обратный код
полученного числа: 000100
111011
3. Прибавим единицу к полученному коду:
111011 + 1 =111100.
Слайд 20Дополнительный код чисел вида: -2n-1
Заметим, что отрицательные целые nразрядные числа
вида: 2n1 можно записать в дополнительном коде с n разрядами.
Пример
Найдем 6 разрядный дополнительный код 6 разрядного числа 25:1. Дополнять исходное число 25 = 1000002 до разрядности равной 6 в этом случае нет необходимости. Число 25 уже шестиразрядное.
2. Найдем значения обратного кода:
100000
011111
3. Прибавим единицу к полученному числу:
011111 + 1 =100000.
Таким образом, дополнительный код числа 25 равен 100000.
Слайд 22Иными словами, процесс построения дополнительного кода отрицательного числа можно разбить
на два этапа - построить обратный код, а затем из
него построить дополнительный.
Слайд 24Получение прямого кода числа по его дополнительному коду
Чтобы записать прямой код отрицательного числа, представленного в n разрядном
дополнительном коде, необходимо:1. Найти обратный код полученного числа. Для этого необходимо заменить в разрядах di (i=0, n1) нули единицами, а единицы нулями.
2. К полученному числу прибавить единицу. При этом будет получена абсолютная величина искомого отрицательного числа в двоичной системе счисления.
3. Слева приписать к полученной абсолютной величине знак минус.
Правило № 7.
Слайд 25Пример восстановления прямого кода числа (проверка предыдущего примера)
1 Найдем обратный
код дополнительного кода числа:
100000
011111
2 К полученному числу прибавим единицу:
0111112
+ 12 = 1000002. 3 Слева к полученному числу припишем знак минус:
1000002 1000002.
Полученный результат совпал с исходным числом:
1000002 = 25.
Слайд 26Минимальные и максимальные значения чисел
Значения минимальных отрицательных и максимальных положительных
целых чисел, которые можно хранить в словах размера 1, 2,4
и 8 байтов, показаны в таблице. При заполнении таблицы использовались выражения для определения минимального отрицательного и максимального положительного числа:Lmin = 28l1,
Lmax = 28l1 1,
где Lmin минимальное целое отрицательное число, представленное в дополнительном коде;
Lmax максимальное целое положительное число, представленное в прямом коде;
l размер слова в байтах.
Слайд 29Представление десятичного дробного числа в коротком формате
Этапы:
Перевод числа в двоичную
систему счисления
Округление числа
Нормализация числа
Получение смещенного порядка
Запись числа в память
Слайд 301. Перевод числа в двоичную систему счисления. Определение точности перевода неправильной
дроби
Если число по абсолютной величине больше или равно единице, то
количество дробных разрядов (точность перевода) числа можно определить следующим образом: m + n + 1 = 25; m = 24 – n,
где n номер старшего разряда числа, m количество разрядов дробной части искомого числа.
Искомое число должно содержать 25 значащих разрядов.
Слайд 31Определение точности перевода правильной дроби
Если число по
абсолютной величине меньше единицы, то при переводе правильной десятичной дроби
необходимо определить номер первого разряда дробной части искомого двоичного числа, в котором будет располагаться двоичная единица.Пусть номер найденного разряда –j. Обозначим через l количество разрядов с двоичными нулями, расположенными между разделительной точкой и разрядом с номером –j, l = j – 1. Тогда точность перевода равна:
m = l + 25.
Разряды с номерами небольшими, чем –j назовем значащими разрядами числа. Их количество должно быть равно 25.
Слайд 322. Округление числа.
К полученному на первом шаге
числу прибавляется единица, по весу равная единице младшего разряда. Затем
младший разряд суммы отбрасывается.В результате будет полученное число, содержащее 24 значащих разрядов.
Слайд 333. Нормализация числа
Для этого необходимо перемещать разделительную точку
таким образом, чтобы искомое число, полученное в результате перемещения точки,
располагалось на полусегменте [1, 2) (x - искомое число, 1<= x 2).Первоначально абсолютный порядок числа принимается равный нулю.
Если число оказывается больше или равно двух, то разделительная точка перемещается влево.
При этом значение порядка увеличивается на величину равную количеству разрядов, на которые переместилась точка.
Слайд 343. Нормализация числа
Если исходное число меньше единицы,
то разделительная точка перемещается вправо.
При этом значение порядка уменьшается на величину, равную количеству разрядов, на которое переместилась разделительная точка.
Полученный порядок числа называется абсолютным порядком числа.
Целая часть числа, расположенного на полусегменте [1, 2), равна единице.
Поэтому при хранении числа в памяти нет необходимости в хранении целой части числа. Целая часть отбрасывается.
В этом случае остается мантисса (дробная часть числа), содержащая 23 значащих разрядов.
Слайд 354. Определение смещенного порядка числа
. Для этого необходимо к
абсолютному порядку, полученному на шаге 3 прибавить 127 (сместить порядок
на 127). В результате получим смещенный порядок числа. Полученное десятичное число необходимо перевести в двоичную систему счисления и представить в форме 8- разрядного целого неотрицательного двоичного числа с фиксированной точкой без знака.Смещенный порядок – неотрицательное число. Максимальное значение абсолютного порядка равно: 128.
Слайд 365. Запись числа в память
Дробное число
в коротком формате представляется в памяти в форме нормализованного числа,
занимающего 4 байта.Старший бит первого байта (бит с номером 7) является знаковым битом. Если число неотрицательное, то знак числа равен нулю. Если число отрицательное, то знак числа равен единице.
Смещенный порядок числа занимает 8 бит (1 байт) и расположен с нулевого по 6-ой бит первого байта и в 7-ом бите второго байта.
Мантисса числа занимает 23 бита и располагается во втором байте с нулевого по 6-ой бит и полностью занимает второй и третий байты числа.
Слайд 37Представим дробное число 43.13 в коротком формате хранения
Переведем число 43.13
из десятичной системы счисления в двоичную систему счисления.
Переводим целую часть
числа: 43 : 2 = 21 (1), 21 ≥ 2
21 : 2 = 10 (1), 10 ≥ 2
10 : 2 = 5 (0), 5 ≥ 2
5 : 2 = 2 (1), 2 ≥ 2
2 : 2 = 1 (0), 1 ≤ 2
Целая часть равна: 4310 = 1010112.
n = 5.
Слайд 38Перевод дробной части числа.
Количество дробных разрядов
числа определяем по формуле m = 24 – n, где
m – количество дробных разрядов числа, n – номер старшего разряда целой части числаm = 24 – 5 = 19.
Дробная часть равна: 0.1310 ≈ 0.00100001010001111012
Таким образом, 43.1310 ≈ 101011.00100001010001111012 .
Слайд 39Округление
К полученному числу прибавим двоичную единицу, по
весу равную единице младшего разряда:
101011.0010000101000111101
+
0.0000000000000000001101011.0010000101000111110
Отбросим младший разряд суммы равный нулю. В результате будет получено число:
101011.0010000101000111112
Слайд 40Нормализация числа
Нормализуем число, перемещаем точку на пять разрядов вправо:
101011.0010000101000111112 =
1.010110010000101000111112 2510
Отбросим старший разряд:
1.010110010000101000111112 0.010110010000101000111112
Слайд 41Определение смещенного порядка
Определим двоичный код смещенного порядка:
510 + 12710 =
13210 = 100001002.
Знак
Смещенный порядок
Мантисса
Запись числа в память
Слайд 42Представление символьной информации
Символьная информация представляет собой набор букв, цифр, знаков
препинания, математических и других символов. Совокупность всех символов, используемых в
ЭВМ, представляет ее алфавит. Каждому символу соответствует свой код. Код символа в памяти ЭВМ хранится в виде двоичного числа.
Слайд 43Способы кодирования символьной информации
Кодирование символов с помощью
8-разрядных кодов (байтов) (код ASCII - Американский стандартный код для обмена информацией).
С помощью байта можно закодировать 256 различных символов.
2. В 1988 году компаниями Apple и Xerox был разработан Unicode стандарт на двух байтовые символы.
Unicode код позволяет закодировать 65536 символов. В результате были созданы группы символов различных языков.
Символы стандарта Unicode называют широкими, а обычные 8-разрядные узкими.
Слайд 44Кодирование в АSCI I
000016 -007F16 – код ASCII;
010016 -017F16
европейские латинские;
040016 -04FF16 кириллица.
Символ Код16 Символ Код16
Пробел 20
@ 40! 21 А 41
“ 22 В 42
Кодирование в в UNICODE
Слайд 45Кодирование графической информации
Экран дисплейного монитора представляется как набор отдельных точек
-пикселей (pixels elements). Число пикселей отражается парой чисел, первое из
которых показывает количество пикселей в одной строке, а второе - число строк (например, 320 х 200).Каждому пикселю ставится в соответствие фиксированное количество битов (атрибутов пикселя) в некоторой области памяти, которая называется видеопамятью.
Атрибуты пикселя определяют цвет и яркость каждой точки изображения на экране монитора дисплея.
Слайд 46Монохромное изображение
Если для атрибутов пикселя отводится один бит, то графика
является двухцветной, например, черно-белой (нулю соответствует черный цвет пикселя, а
единице — белый цвет пикселя).Если каждый пиксель представляется п битами, то имеем возможность представить на экране одновременно 2n оттенков.
В дисплеях с монохромным монитором значение атрибута пикселя управляет яркостью точки на экране.
Слайд 47Цветное изображение
В дисплеях с цветным монитором значение атрибута
пикселя управляет интенсивностью трех составляющих, яркостями трех цветовых компонент изображения
пикселя.При этом используется разделение цвета на RGB - компоненты — красную, зеленую и синюю.
Если каждая компонента имеет N градаций, то общее количество цветовых оттенков составляет N x N x N, при этом в число цветовых оттенков включаются белый, черный и градации серого цвета.
Слайд 49Видеопамять
В процессе формирования изображения обеспечивается периодическое считывание видеопамяти и преобразование
значений атрибутов пикселей в последовательность сигналов, управляющих яркостью точек, отвечающих
за RGB – компоненты каждого пикселя монитора.В видиопамяти может размещаться несколько страниц дисплея. Переход от воспроизведения одной страницы к воспроизведению другой страницы производится практически мгновенно.
Слайд 50Определение объема видеопамяти
Необходимый объем видеопамяти P можно определить по формуле:
P
= m n b s / 8
(байт)где m количество пикселей в строке экрана;
n количество строк пикселей;
b количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета одного пикселя;
s количество страниц видеопамяти.
Слайд 51Представление звуковой информации
Звуковая информация в компьютере представляется двумя способами:
-как набор
выборок звукового сигнала (оцифрованный звук);
-как набор команд для синтеза звука
с помощью музыкальных инструментов.
Слайд 52Дискретизация и квантование
Дискретизация – это запоминание значения сигнала через определенные
интервалы времени.
Квантование – это выполнение аналого-цифрового преобразования с каждым полученным
при дискретизации значением.
Слайд 53Квантование сигнала
где U – величина преобразуемого значения,
U – наименьшее
возможное значение, отличное от нуля (величина кванта).
При выполнении преобразования
дробная часть значения N отбрасывается. 
Слайд 54Пример квантования
Выполнить квантование и дискретизацию сигнала, изображенного на рис.
Интервал
дискретизации равен t, величина кванта – 0,1 В. Последовательность преобразованных
значений записать в файл в двоичной форме.В результате квантования и дискретизации получается следующая последовательность значений: 1, 3, 4, 5, 6, 7, 5, … . Если преобразовать данные значения в 8-разрядные двоичные числа, то в память будет записано:
00000001000000110000010000000101000001100000011100000101…
Слайд 55Объем памяти при хранения звукового сигнала
где f – частота дискретизации
(Гц, 1/с);
t – интервал дискретизации (с);
n – разрядность квантованных значений в двоичной форме (бит);
k – режим воспроизведения (1 – стерео, 2 – моно);
t – время воспроизведения (мин).
Слайд 56Пример определения объема памяти
Определить объем данных в звуковом файле, воспроизводимом
10 мин с частотой 22050 выборок в секунду и 8
битовыми значениями выборки по одному (моно) и двум каналам (стерео).
Слайд 57Определение объема памяти для монозвучания
= 13230000 байт ≈ 12.6 Мб.
=
Определение объема памяти для стереозвучания
= 26460000 байт ≈ 25.2 Мб.
=
Слайд 58Способ с использованием синтезаторов музыкальных инструментов
Хранится последовательность событий (нажатие
клавиш музыкантом) вместе
с синхронизирующей информацией, которая обеспечивают требуемое звучание инструментов при воспроизведении музыкального произведения.
Слайд 59Хранение видеоинформации
Видеофайл представляет собой последовательность кадров изображения (видеопоток) и звуковых
данных (аудиопоток), которые должны воспроизводиться через определенные промежутки времени.
где
t – время воспроизведения файла (с);RV – скорость воспроизведения данных видеопотока (Гц, 1/с);
SV – размер дискретизованной величины для видеопотока (байт);
RA – скорость воспроизведения данных аудиопотока (Гц, 1/с);
SA – размер дискретизованной величины для аудиопотока (байт).
Объем памяти:
Слайд 60Пример определения объема видеоинформации
Определим объем видеофайла, содержащего информацию, воспроизводимую 10
мин при значениях RV = 30 Гц, SV =
20000 байт, RA = 22050 Гц, SA = 8 байт.Q ≈ = 465840000 байтов ≈ 444.3 Мб.
