Методические рекомендации по дисциплине информатика заочная



страница21/147
Дата13.01.2018
Размер0,88 Mb.
Название файлаМетодические указания (2).docx
ТипМетодические рекомендации
1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   147
Системой счисления называется совокупность символов (цифр) и правил для изображения чисел.

Используемые в современных компьютерных системах десятичная, двоичная и шестнадцатеричная системы счисления являются позиционными системами, в которых значения отдельных цифр в числе (их вес) определяется их положением (разрядом).

Любая позиционная система счисления характеризуется своим основным параметром – основанием (базисом) – Р.

Основанием (Р) любой позиционной системы счисления называется количество цифр, используемых для изображения чисел.

Так, в десятичной системе счисления основание (Р) равно десяти (Р=10), и, следовательно, в ней используется десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. 9.

В двоичной системе счисления основание равно двум (Р=2), и, следовательно, в ней используется всего две цифры: 0,1.

В шестнадцатеричной системе счисления основание равно шестнадцати (Р=16), и, следовательно, в ней используется шестнадцать цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. Для удобства цифры 10, 11, 12, 13, 14, 15 заменены латинскими буквами А, В, С, D, Е, F (А=10, В=11, С=12, D=13, Е=14, F=15).

Исходя из того, что количество используемых цифр в любой позиционной системе счисления определяется ее основанием (Р), соседние разряды в числе отличаются в Р раз. При этом применяется следующая нумерация разрядов для целой и дробной частей любого числа:


  • в целой части числа нумерация начинается с нулевого разряда и идет справа налево, т.е. 0, 1, 2, 3, 4 и т.д.;

  • в дробной части числа нумерация начинается с -1 разряда и идет слева направо, т.е. –1, -2, -3, -4, и т.д. (см таблицу 1.3.1.).

Таблица 1.3.1.

Р а з р я д ы

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4

Р3

Р2

Р1

Р0

Р-1

Р-2

Р-3

Р-4

Пример 1. Десятичная система счисления (Р=10).

А(10) = 275,578(10) = 2*102 + 7*101 + 5*100 + 5*10-1 +3*10-2 +8*10-3

Пример 2. Двоичная система счисления (Р=2).

А(2) = 111,111(2) = 1*22 + 1*21 + 1*20 + 1*2-1 + 1*2-2 + 1*2-3

Пример 3. Шестнадцатеричная система счисления (Р=16).

А(16) = 28С,35Е(16) = 2*162 + 8*161 + 12*160 + 3*16-1 + 5*16-2 + 14*16-3


Если произвести указанные математические операции, то можно получить десятичное представление взятых чисел.

Рассмотренные простые примеры показывают не только формы записи любого числа в произвольно выбранной системе счисления, но и дают простой способ для перевода чисел, выраженных в двоичной и шестнадцатеричной системах счисления, в десятичную систему счисления.

Для перевода десятичных чисел в двоичную систему счисления удобно использовать таблицу соотношение степеней основания 2 (см. таблицу 1.3.2.):

Таблица 1.3.2.



Степени двойки

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Десятичные числа

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

Пример 4. Перевести десятичное число 640 в двоичную систему счисления

640(10)=29+24+23+22=512+16+8+4

Следовательно: 640(10)=1000011100(2)

Рассмотрим теперь обратную задачу: перевод чисел, выраженных в десятичной системе счисления, в двоичную и шестнадцатеричную системы счисления. Для этого удобно использовать следующую таблицу соответствия.

Таблица 1.31



Системы счисления

Системы счисления

Десятичная

Двоичная

Шестнадцатеричная

Десятичная

Двоичная

Шестнадцатеричная

0

0000

0

8

1000

8

1

0001

1

9

1001

9

2

0010

2

10

1010

А

3

0011

3

11

1011

В

4

0100

4

12

1100

С

5

0101

5

13

1101

D

6

0110

6

14

1110

Е

7

0111

7

15

1111

F

Используя таблицу 1.3.1 можно легко переводить числа из двоичной системы счисления в шестнадцатеричную систему и обратно.

Пример 5. Перевести двоичное число 101.11(2) в шестнадцатеричную

систему счисления.

Запишем данное двоичное число следующим образом:

Следовательно 101.11(2) = 5.С(16)


1.4. Единицы представления и измерения данных.


При вводе данных, они, независимо от своей первоначальной формы представления, автоматически (аппаратно или программно) преобразуются в цепочки двоичных цифр, которые затем обрабатываются.

При выводе данных, они снова преобразуются в удобную для пользования форму, например, в числовую с десятичными числами.

Теоретически один двоичный разряд может служить минимальной единицей представления данных, так как он может иметь два различных значения: 0 и 1. Этот двоичный разряд называется битом. Однако бит – слишком мелкая единица представления данных, поэтому на практике используется более крупная единица, состоящая из восьми битов, и которая называется байтом.

Отдельные двоичные разряды в байте (биты) нумеруются справа налево, начиная с нулевого разряда (рис. 1.4.1).



Рис. 1.4.1. Типовая структура байта

В некоторых случая один байт разбивается на две равные части, состоящие из четырех битов. Каждая из этих частей называется тетрадой, причем в первую тетраду входят биты 0…3, а во вторую – биты 4…7.

Понятие байта, как группы взаимосвязанных битов появились вместе с первыми образцами электронно-вычислительной техники. Долгое время оно был машинозависимым, т.е. для разных вычислительных машин длинна байта была разная. Только в конце 60 годов понятие байта стало универсальным, восьмиразрядным и следовательно машинонезависимым.

Во многих случаях для представления данных одного байта оказывается недостаточно, поэтому на практике часто используются их группы, состоящие из двух, четырех, восьми и даже десяти байтов. Все эти группы имеют следующие названия:

два байта (16 битов) – слово

четыре байта (32 бита) – двойное слово

восемь байтов (64 бита) – длинное слово

десять байтов (80 битов) – нет названия.

Все рассмотренные варианты представления данных показаны на рис. 1.4.2.



Бит




Бит

Тетрада


Байт

Слово


Двойное слово

Длинное слово



Бит 3(7)

Бит 2(6)

Бит 1(5)

Бит 0(4)




Бит 7

Бит 6

Бит 5

Бит 4

Бит 3

Бит 2

Бит 1

Бит 0







Байт 1

Байт 0




Байт 3

Байт 2

Байт 1

Байт 0




Байт 7

Байт 6

Байт 5

Байт 4

Байт 3

Байт 2

Байт 1

Байт 0




Рисунок 1.4.2. Варианты представления данных.
Один байт является не только минимальной единицей представления данных, но также и минимальной единицей измерения данных. Однако существуют и более крупные единицы измерения информации: килобайт (КБ), мегабайт (МБ), гигабайт (ГБ) и терабайт (ТБ), причем:

1 КБ = 210 байт = 1024 байта

1 МБ = 220 байт = 1024 КБ

1 ГБ = 230 байт = 1024 МБ

1 ТБ = 240 байт = 1024 ГБ.

1.5. Единицы хранения данных.


При хранении данных необходимо решать одновременно две проблемы:

как сохранить данные в наиболее компактном виде;

как обеспечить к ним удобный и быстрый доступ.

Для обеспечения доступа необходимо, чтобы данные имели упорядоченную структуру, однако в этом случае образуется «паразитная нагрузка» в виде адресных данных. Без них нельзя обеспечить доступ к нужным элементам данных, входящих в структуру.

Поскольку адресные данные также имеют размер и также подлежат хранению, хранить данные в виде мелких единиц так же, как байты, неудобно. Их неудобно хранить и в более крупных единицах (килобайтах, мегабайтах и т.д.), поскольку неполное заполнение одной единицы хранения приводит к неэффективности хранения.

Исходя из этих соображений, в качестве единицы хранения данных принят объект переменной длины, называемый файлом.



Файл – это последовательность произвольного количества байтов, обладающая уникальным собственным именем.

Обычно в одном файле хранят данные, относящиеся к одному типу. В этом случае вид данных определяет тип файла. Поскольку в определении файла нет ограничений на его размер, то, следовательно, можно представить себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое количество байтов.

В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно фактически несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не станут информацией.

Кроме функций связанных с адресацией имя файла может хранить и сведения о типе данных заключенных в нем. Для автоматических средств работы с данными это очень важно, так как по имени файла они могут определять адекватный метод извлечения информации из файла. Имя файла состоит из двух частей: собственного имени и расширения.

Собственное имя файла в операционной системе WINDOWS может содержать от 1 до 255 символов, расширение (если оно имеется) – от 1 до 3 символов.

Примеры собственных имен файлов.

Задача 1.1. Лабор. 1.1.

Задача 1.2. Лабор. 1.2.

Расширение, как правило, уточняет происхождение, назначение и принадлежность файла к какой-либо группе. Наиболее распространенными расширениями являются:

EXE, COM – программные файлы - TXT, DOC – текстовые файлы

TXT – текстовый файл - DAT – файл данных

BAT – командный файл - ARJ, ZIP, RAR – архивные файлы

BAK – страховая копия файла - BMP, JPG, GIF – графические файлы

OBY – объектный модуль - XLS - табличный файл EXCEL.

Требование уникальности имени файла очевидно – без этого невозможно обеспечить однозначность доступа к данным. В современных компьютерных системах требование уникальности имени обеспечивается автоматически - создать файл с именем, тождественным с уже имеющимся, невозможно.

Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором хранятся файлы (например, магнитный диск С). Далее файлы группируются в папки (каталоги). Путь доступа к файлу начинается с имени носителя (диска) и включает все папки (каталоги), через которые он проходит. В качестве разделителя используется символ «\» (обратная косая черта). Например,

С\users\informatica\Иванов\задача 1.1.

Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему. Отсюда следует, что на одном носителе не может быть двух файлов с одинаковыми полными именами. Например,

С\users\informatica\Петров\задача 1.1.

С\users\informatica\Сидоров\задача 1.1.

Здесь в обоих случаях собственные имена файлов одинаково (задача 1.1), но полные имена файлов различные.

О том, как на практике реализуются файловые структуры, рассмотрим в дальнейшем, когда познакомимся с понятием файловой системы.



1.6. Кодирование данных


Для автоматизации работы с данными очень важно унифицировать их формы представления. Для этого используются различные приемы кодирования.

Данные считаются закодированными, если они представлены в виде набора цифр, которые называются кодами. Любая компьютерная система обрабатывает данные в закодированном виде, причем для построения кодов используется двоичная система счисления.

Рассмотрим методы кодирования цифровых, текстовых, графических и звуковых данных.

Кодирование цифровых данных заключается в представлении исходных десятичных цифр в виде двоично-десятичных кодов согласно следующей таблице 1.6.1.

Таблица 1.6.1

Двоичные коды десятичных чисел




Десятичные цифры

Двоичный код

Десятичные цифры

Двоичный код

0

0000

5

0101

1

0001

6

0110

2

0010

7

0111

3

0011

8

1000

4

0100

9

1001

Таким образом, десятичное число 375,125(10) в двоично-десятичном коде будет выглядеть следующим образом: 001101110101.000100100101.

В дальнейшем эти двоично-десятичные коды по специальной программе переводятся в двоичную систему счисления.

Для кодирования символьных данных существуют две международные системы:

- Восьмиразрядная система ASCII (AMERICAN STANDARD CODE FOR INFORMATIONAL INTERCHANGE – американский стандартный код информационного обмена).

- Шестнадцатиразрядная система кодирования UNICODE

Восьмиразрядная система ASCII осуществляет кодирование в пределах одного байта и позволяет получить 256 кодовых комбинаций (28=256).

Существует специальная кодовая таблица для кодирования символьных данных, которая имеет 16 строк и 16 столбцов (таблица 1.6.2).


Таблица 1.6.2



Кодовая таблица символов





0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

С

D

Е

F

0













Управляющие коды



















1































2

















































3













Буквы английского алфавита десятичные цифры, знаки арифметических и логических операций



















4




А

























5































6































7




































































































8

















































9

















































А













Буквы национальных алфавитов (в частности русского) и символы псевдографики



















В































С

А




























D































Е

















































F




















































0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

А

В

С

D

Е

F

Примеры:

А- английская – 41(16) = 01000001(2)

А- русская - C0(16) = 11000000(2)

Шестнадцати разрядная система кодирования UNICODE осуществляет кодирование в пределах двух байтов и позволяет иметь 65536 кодовых комбинаций. (216 = 65536)

Несмотря на очевидное преимущество этой системы внедрение ее сдерживалось из-за недостаточных ресурсов памяти персональных компьютеров, так как в системе UNICODE все символы занимают объем памяти в два раза больший, чем в системе ASCII. Однако в настоящее время объем оперативной памяти современных персональных компьютеров достигает 256, 512 и даже 1024 МБ (1 ГБ), и поэтому данная система начинает постепенно внедряться в практику.

Графические данные, хранящиеся в аналоговой (непрерывной) форме на бумаге, фото и кинопленке могут быть преобразованы в цифровой компьютерный формат путем пространственной дискретизации. Это реализуется путем сканирования (сканером), результатом которого является растровое изображение (растр). Растровое изображение состоит из отдельных точек – пикселов (от английского словосочетания picture element – элемент изображения).

Для кодирования цветных изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на три основных составляющих: красного – R (RED), зеленого – G (GREEN) и синего B (BLUE). На практике считается, что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Если для кодирования яркости каждого из этих основных цветовых составляющих использовать также 8-разрядный двоичный код, то можно закодировать по 256 градаций их яркости (28 = 256). Очевидно, что для кодирования цвета одного пиксела необходимо 24 двоичных разряда (три байта). Такая система кодирования называется системой RGB – по первым буквам названий основных цветов (RED – красный, GREEN – зеленый, BLUE – синий). Такая система обеспечивает однозначное кодирование примерно 16,5 миллиона различных цветовых оттенков (224  16,5 миллиона), что близко к чувствительности человеческого глаза. Система кодирования RGB называется еще полноцветной (TRUE COLOR).



1.7 Современные информационные технологии.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   17   18   19   20   21   22   23   24   ...   147




База данных защищена авторским правом ©nashuch.ru 2020
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Лабораторная работа
Пояснительная записка
Методические указания
Рабочая программа
Методические рекомендации
Теоретические основы
Практическая работа
Учебное пособие
Общая характеристика
Физическая культура
Общие сведения
Теоретические аспекты
Самостоятельная работа
Дипломная работа
Федеральное государственное
История развития
Направление подготовки
Методическое пособие
Технологическая карта
квалификационная работа
Общая часть
Выпускная квалификационная
Техническое задание
учреждение высшего
прохождении производственной
Общие положения
Теоретическая часть
Краткая характеристика
Гражданское право
Исследовательская работа
Техническое обслуживание
Методическая разработка
Технология производства
государственное бюджетное
дистанционная форма
частное учреждение
Решение задач
образовательное частное
Организация работы
Практическое занятие
Правовое регулирование
Математическое моделирование
Понятие предмет
Основная часть
Метрология стандартизация
Металлические конструкции
физическая культура
Практическое задание
Образовательная программа