Способы представления информации — 7 КЛАСС

В одном бите памяти содержится информации

Наименьший элемент памяти компьютера называется битом памяти.

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица. Использование двух знаков для представления информации называется двоичной кодировкой.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двухсимвольного алфавита несёт 1 бит информации. В одном бите памяти содержится один бит информации.

В информатике часто используется величина, называемая байтом и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (28). Наряду с байтами для измерения количества информации используются и более крупные единицы:

1 Кбайт (один килобайт) = 2 10 байт = 1024 байта;
1 Мбайт (один мегабайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайта;
1 Гбайт (один гигабайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайта.

Например, книга содержит 100 страниц; на каждой странице – 35 строк, в каждой строке – 50 символов. Объем информации, содержащейся в книге, рассчитывается следующим образом:

Страница содержит 35 × 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

1750 × 100 = 175 000 байт.
175 000 / 1024 = 170,8984 Кбайт.
170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт.

Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность.

Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуемость.

Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Нумерация байтов во внутренней памяти пронумерована и начинается с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.

Принцип адресуемости означает, что запись информации в память, а также чтение её из памяти производится по адресам.

Основные характеристики модулей оперативной памяти:

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM)

ОЗУ – быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. ОЗУ имеет сравнительно небольшой объем – обычно от 64 до 512 Мбайт, тем не менее, центральный процессор имеет оперативный (быстрый) доступ к данным, записанным в ОЗУ (на извлечение данных из ОЗУ требуется не более нескольких наносекунд). В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. Это значит, что когда мы запускаем какую-либо компьютерную программу, находящуюся на диске, она копируется в оперативную память, после чего процессор начинает выполнять команды, изложенные в этой программе. Часть ОЗУ, называемая «видеопамять», содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране. ОЗУ – это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает, что объясняется энергозависимостью.

От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит возможность, с какими программами вы сможете на нем работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы вовсе не будут работать, либо станут работать очень медленно.

Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (Random Access Memory), то есть память с произвольным доступом.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

сайта «Try Objective-c – программирование для начинающих»!

Здесь простым и доступным языком представлен материал по основам программирования.

Если вы никогда раньше не программировали, то приступать к изучению абсолютно любого языка программирования следует именно с данных основ программирования – в противном случае понимание многих вещей в дальнейшем будет довольно затруднительно.

Сам процесс обучения программированию довольно трудоемок, но если у вас есть цель – то у вас все получится!

Заучивать весь представленный материал нет необходимости. Главное – чтобы вы понимали саму суть здесь изложенного.

Когда мы с вами рассматривали системы счисления то уже вкратце коснулись вопроса хранения информации на компьютере.
В частности мы узнали, что минимальная единица информация – один байт, а вот для кодирования каждого байта используется один бит.

В одном байте – 8 бит
В одном бите может быть записан либо 0 либо 1

А сколько же байт находится в килобайте? Или в мегабайте?

1 бит = двоичная цифра (0 или 1) / логическое значение (ДА / НЕТ)
8 бит = 1 байт – символ (ASCII)
1 Кб = 1024 байт – килобайт
1 Мб = 1024 Кб – мегабайт
1 Гб = 1024 Мб – гигабайт
1 Тб = 1024 Гб – терабайт

для хранения информации

и виды памяти в которых хранятся данные

– Кэш память – память которая расположена на самом процессоре – самая маленькая по объему – порядка нескольких мегабайт, но самая быстрая. Это Оперативно Запоминающее Устройство – ОЗУ – при выключении напряжения данные стираются
– Оперативная память компьютера – хранятся текущие данные программ – имеет тип ОЗУ
– Магнитные диски – дискеты, жесткие диски – постоянное запоминающее устройство – ПЗУ
– Оптические диски – CD, DVD.
– Флеш-память – разновидность полупроводниковой технологии электрически перепрограммируемой памяти
– Твердотельные диски – (SSD, solid-state drive) — компьютерное не механическое запоминающее устройство на основе микросхем памяти.

Итак разберемся с битами и байтами поподробнее:
– в одном байте 8 бит (восемь двоичных разрядов – в одном разряде (бите) содержится либо 0 либо 1 ).

В двоичном виде полностью записанный 1 байт можно представить так:
1111 1111 ( т.е. мы имеем 8 бит информации – от нулей до единиц)

«Полбайта» полностью записанных единицами, ( если можно так сказать . полбайта в природе не существует. это для примера) в десятичном виде имеет значение 15 ( 1111₂ = 15₁₀)
Это означает, что в 4-х двоичных разрядах (битах) можно записать максимальное число 15, а числовых комбинаций (чередований нулей и единиц) можно записать 16 (от 0000 до 1111)

Полностью записанный байт (состоящий из восьми единиц – 1111 1111) – имеет значение 255 в десятичной система счисления.
Он имеет 256 числовых комбинаций (от всех нулей до всех единиц)

Таким образом в один байт можно записать максимальное число 255 (для целых беззнаковых чисел – от 0. )

В шестнадцатеричной системе счисления «полбайта» имеют запись в виде «F«.
Соответственно «FF» – это целый байт имеющий значение 255 в десятичной системе счисления – FF₁₆ = 255₁₀

Шестнадцатеричная система счисления более компактная, нежели двоичная и более легко читаема, по этой причине она чаще применяется в программировании.
Вы ее также могли встречать для записи параметров цвета в тех же графических программах (для значений RGB)

Вопрос: сколько же байт отводится под хранение целого числа?
Чем больше байт отводится под хранение, тем большим диапазоном чисел можно пользоваться.

В 1 байте – максимум 255 – но это только для беззнаковых чисел (от 0 и выше)
2 байта – это максимум 65536

Под хранение целого числа ( тип int – от integer) отводится 4 байта – это миллиарды в значении числа

Однако может потребоваться хранение чисел со знаком – для хранения отрицательных чисел.

Как хранятся отрицательные числа?
Для хранения числа со знаком необходимо выделить один из разрядов (1 бит) для того, чтобы указать – является это число отрицательным или нет.
Для этих целей выделяется старший бит (самый левый)
– это показатель положительного числа
1 – показатель отрицательного числа

В этом случае мы сразу теряем в диапазоне чисел, которые мы можем хранить в одном байте.
Получается, что 1 байт выделенный для хранения знакового целого числа может содержит диапазон от -128 до +127
На первый взгляд этот диапазон не симметричный – это происходит от того, что счет ведется от 0, а не от 1

Следовательно запись в двоичном виде числа 0 1111 – будет соответствовать 15 в десятичной системе
В этой записи 0 – это указатель на знак числа

Таблица знаковых чисел в 4-х битах

4	2	1
Знак +/-	2 2	2 1	2 0	значение числа со знаком10
+0
1	+1
1	+2
1	1	+3
1	+4
1	1	+5
1	1	+6
1	1	1	+7
1	-8
1	1	-7
1	1	-6
1	1	1	-5
1	1	-4
1	1	1	-3
1	1	1	-2
1	1	1	1	-1

Ячейка памяти

Как мы уже говорили, для хранения чисел в компьютере используется двоичная система.
Данные хранятся в оперативной памяти в так называемых ячейках – а ячейки эти называются адресами ячеек памяти (область памяти выделенная для хранения конкретного значения).
Сама память называется адресным пространством – место для хранения ячеек.

Нумерация ячеек производится целыми числами и ограничено максимальным диапазоном целых чисел конкретной операционной системы.
По этой причине на 32-х битных операционных системах имеется ограничение на максимальный объем оперативной памяти в виде 3,2Гб.
После этого значения просто заканчиваются адреса.

В этом адресном пространстве и хранятся данные, а именно:

1
– Целые числа – int (от integer) хранятся в виде 0 и 1

2
Дробные (вещественные) числа хранятся в виде:
– числа с фиксированной точкой (запятой) – (в России дробная часть отделяется запятой, а в США и Англии – точкой) – неизменное количество знаков после запятой (применяются в финансах, бухгалтерии и т.п.). В памяти такое число представляется как целое число до точки и целое число после точки. Можно хранить ограниченный диапазон дробных чисел.

3
– числа с плавающей точкой (запятой) (floating point) – бесконечное количество знаков после запятой ограниченное разрядностью операционной системы компьютера – используется для сложных математических расчетов где необходима очень высокая точность вычислений.

В этом формате число представляется в специальном формате, где первое число – мантисса, второе – степень.

A – число с плавающей точкой
m – это мантисса (дробная часть)
q = основание системы счисления
p – это порядок числа

Для примера возьмем десятичную систему счисления.
Возьмем число 0.5, тогда формула будет иметь вид: m * 10 p

0.5 можно записать в виде: 5 * 10 -1
5 и -1 то же самое, что
50 и -2 или
500 и -3 и т.д.

На компьютере для числа с плавающей точкой происходит то же самое, только в двоичной системе счисления, где q = 2

Проблемы с точностью:
– средняя точность вычислений компьютера 10 -16 степени (15 знаков после запятой)
Средняя граница для расчетов на компьютере – это -12 -14

Для чего это все необходимо знать?
Для того, чтобы при программировании вы четко представляли себе, с каким типом данных вы будете работать и какой тип данных указать для хранения тех или иных параметров.
Это будет сказываться на объеме памяти, который будет затребована вашей программой.
Согласитесь, что если вы пишете программу, в которой содержатся данные о возрасте человека, кол-ве детей, то вам не нужны переменные типа int – это будет слишком избыточно для такого типа информации.

Двоичное кодирование

Мы пользуемся десятичной позиционной системой счисления . Десятичной она называется потому, что в этой системе счисления десять единиц одного разряда составляют одну единицу следующего старшего разряда.

Число 10 называется основанием десятичной системы счисления. Для записи чисел в десятичной системе счисления используются десять цифр:

Позиционной эта система счисления называется потому, что одна и та же цифра получает различные количественные значения в зависимости от места или позиции, которую она занимает в записи числа.

В записи числа 555 цифра 5 , стоящая на первом месте справа, обозначает 5 единиц, на втором — 5 десятков, на третьем — 5 сотен.

Рассмотрим два числовых ряда:
1 , 10 , 100 , 1000 , 10 000 , 100 000 …
1 , 2 , 4 , 8 , 16 , 32 , 64 , 128 , 256 , 512 , 1024 , 2048 …
Оба этих ряда начинаются с единицы.

Каждое следующее число второго ряда получается путем умножения предыдущего числа на 2 .
Любое целое число можно представить в виде суммы разрядных слагаемых — единиц, десятков, сотен, тысяч и так далее, записанных в первом ряду. При этом каждый член этого ряда может либо не входить в сумму, либо входить в нее от 1 до 9 раз.

Воспользуемся методом разностей. Возьмём ближайший к исходному числу, но не превосходящий его член второго ряда и составим разность:

Возьмём ближайший к полученной разности, но не превосходящий её член второго ряда и составим разность:

1409 = 1024 + 256 + 128 + 1 = 1 ⋅ 1024 + 0 ⋅ 512 + 1 ⋅ 256 + 1 ⋅ 128 + 0 ⋅ 64 + 0 ⋅ 32 + 0 ⋅ 16 + 0 ⋅ 8 + 0 ⋅ 4 + 0 ⋅ 2 + 1 ⋅ 1

Мы видим, что каждый член второго ряда может либо не входить в сумму, либо входить в неё только один раз.

Числа 1 и 0 , на которые умножаются члены второго ряда, также составляют исходное число 1409 , но в его другой, двоичной записи: 10110000001 .

Исходное число мы записали с помощью 0 и 1 , другими словами, получили двоичный код этого числа или представили число в двоичной системе счисления.

Этот способ получения двоичного кода десятичного числа основан на записи остатков от деления исходного числа и получаемых частных на 2 , продолжаемого до тех пор, пока очередное частное не окажется равным 0 .

В первую ячейку верхней строки записано исходное число, а в каждую следующую — результат целочисленного деления предыдущего числа на 2 .
В ячейках нижней строки записаны остатки от деления стоящих в верхней строке чисел на 2 .
Последняя ячейка нижней строки остается пустой. Двоичный код исходного десятичного числа получается при последовательной записи всех остатков, начиная с последнего: 1409 10 = 10110000001 2 .

Первые 20 членов натурального ряда в двоичной системе счисления записываются так: 1 , 10 , 11 , 100 , 101 , 110 , 111 , 1000 , 1001 , 1010 , 1011 , 1100 , 1101 , 1110 , 1111 , 10000 , 10001 , 10010 , 10011 , 10100 .

Возьмем то же число 111101 2 . Переведём единицу 0 -го разряда (первая слева в записи числа) в единицы 5 -го разряда, для чего 1 умножим на 2 , так как единица 6 -го разряда в двоичной системе содержит 2 единицы 5 -го разряда.
К полученным 2 единицам 5 -го разряда прибавим имеющуюся единицу 5 -го разряда. Переведём эти 3 единицы 5 -го разряда в 4 -й разряд и прибавим имеющуюся единицу 4 -го разряда:

Мы получили, что исходное число содержит 61 единицу 1 -го разряда. Письменные вычисления удобно располагать так:

Переводить целые числа из десятичной системы счисления в двоичную систему счисления и обратно можно с помощью приложения Калькулятор .

Двоичное кодирование

Алфавит — конечный набор отличных друг от друга символов (знаков), используемых для представления информации.

Мощность алфавита — это количество входящих в него символов (знаков).

Алфавит, содержащий два символа, называется д воичным алфавитом . Представление информации с помощью двоичного алфавита называют двоичным кодированием . Закодировав таким способом информацию, мы получим ее двоичный код .

Примеры двоичного алфавита:

Самое главное о представление чисел в компьютере

Для компьютерного представления целых чисел используются несколько различных способов, отличающихся друг от друга количеством разрядов (8, 16, 32 или 64) и наличием или отсутствием знакового разряда. Для представления беззнакового целого числа его следует перевести в двоичную систему счисления и дополнить полученный результат слева нулями до стандартной разрядности. При представлении со знаком самый старший разряд отводится под знак числа, остальные разряды — под само число. Если число положительное, то в знаковый разряд помещается 0, если число отрицательное, то 1. Положительные числа хранятся в компьютере в прямом коде, отрицательные — в дополнительном. Вещественные числа в компьютере хранятся в формате с плавающей запятой. При этом любое число записывается так:

• m — мантисса числа;
• q — основание системы счисления;
• р — порядок числа.

Школьные учебники онлайн Удобная онлайн библиотека для школьников.

Вы здесь: Главная страница Информатика 8 Класс Семакин 8 класс 09 §6.Компьютерная память.

§6.Компьютерная память

Осно вные темы параграфа :

внутренняя и внешняя память;

структура внутренней памяти комп ьютера;

носители и устройства внешней памят и.

Внутренняя и внешня я память

Работая с информацией, человек пользуется не только своими знаниями , но и книгами , справочниками и другими внешними источниками . В главе 1 «Человек и информация » было отмечено , что информация хранится в памяти человека и на в нешних носителях . Заученную информацию человек может забыть, а записи сохраняются надежнее .

У компьютера тоже есть два вида памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Внутренняя память — это электронное устройство, ко­торое хранит информацию, пока питается электроэнергией . При отключении компьютера от сети информация из опера­тивной памяти исчезает. Программа во время ее выполнения хранится во внутренней памяти компьютера. Сформулиро­ванное правило относится к принципам Неймана. Его назы­вают принципом хранимой программы.

Внешняя памят ь — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски . Сохранение информации на них не требует постоянного электропитания .

На рис. 2 ,3 показана схема устройства компьютера с уче­том двух видов памяти. Стрелки указывают напра вления ин­формационного обмена .

Структура внутренней памяти компьютера

Все устройства компьютера производят определенную ра­боту с информацией (данными и программами). А как ж е представляется в компьютере сама информация? Для ответа на этот вопрос «загляне м» внутрь машинной памяти. Струк ­туру внутренней памяти компьютера можно условно изобра ­зить так, как показано на ри с. 2.4.

В современных компьютерах имеется еще один вид внутренней па­мяти , который называется постоянным запоминающ им устройст ­вом — ПЗУ . Это энергонезависимая память, информация из кото ­рой может только читаться .

Наименьший элемент памяти компьютера называется би­том памяти . На рис. 2 .4 каждая клетка изображает бит. Вы видите , что у слова «бит» есть два значени я: единица измере­ния количества информации и частица памяти компьютера. Покажем , как связаны между собой эти понятия .

В каждом бите памяти может храниться в данный момент одно из двух значений: нуль или единица . Использование двух знаков для представления информации назы вается двоичной кодировко й.

Данные и программы в памяти компьютера хранятся в виде двоичного кода.

Один символ двухсимвольного алфавита несет 1 бит ин ­формации.

В одном бите памяти содержится один бит информации.

Битовая структура определяет первое свойство внутрен­ней памяти компьютера — дискретност ь . Дискретные объ­екты составлены из отдельных частиц. Например , песок ди­скретен, так как состоит из песчинок, «Песчинкам и» ком ­пьютерной памяти являются биты.

Второе свойство внутренней памяти компьютера — адресуе­мост ь. Восемь расположенных подряд битов памяти образуют байт. Вы знает е, что это слово также обозначает единицу коли­чества информации, равную восьми битам. Следовательно » в одном байте памяти хранится один байт информации.

Во внутре нней памяти компьютера все байты про пумеро ваны. Нумерация начинается с нуля.

Порядковый номер байта на зывается его адресом ,

Принцип адресуемости означает, что:

Запись информации в память, а также чтение ее из памяти пр оизводится по адреса м.

Память можно представить как многоквартирный дом, в котором каждая квартира — это байт , а номер квартиры — адрес . Для того чтобы почта дошла по назначению, необхо­димо указать правильный адрес . Именно так , по адресам, об­ращается процессор к внутренней памяти компьютера.

Носители и устройства внешней памяти

Устройства внешней памяти — это устройства чтения и записи информации на внешние носители. Информация на внешних носителях хранится в виде файлов. Что это такое, подробнее вы узнаете позже .

Важнейшими устройствами внешней памяти на современ­ных компь ютерах являются накопители на магнитных ди­сках (НМД) , или дисковод ы.

Кто не знает, что такое магнитофон? На магнитофон мы привыкли записывать речь, музыку, а затем прослушивать за писи . Звук записывается на дорожках магнитной ленты с помощью магнитной головки , с помощью этого же устройст ­ва магнитная запись снова превращается в звук.

НМД действует аналогично магнитофону. На дорожки диска записываетс я все тот же двоичный код: намагничен ­ный участок — единица, не намагниченный — нуль. При чте ­нии с диска эта запись превращается в нули и единицы в би­тах внутренней памяти .

К магнитной поверхности диска подводится записываю­щая головка (рис. 2.5), которая может перемещаться по ра ­диусу. Во время работы НМД диск вращается . В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с кру­говой дорожкой. На эти концентрические дорожки и произ­водится запись двоичной информации.

Другим видом внешних носителей являются оптич еские диски (другое их название — лазерные диски) , На них ис­пользуется не магнитный, а оптико -механический способ за­писи и чтения информаци и.

Сначала появились лазерные диски, на которые информа­ция записывается только один раз. Стереть или перезаписать ее невозможно. Такие диски называются CD-ROM — Co m­pact Disk-Read Only Memory , что в переводе значит «ком ­пактный диск — только для чтения ». Позже были изобрете ­ны перезаписываемые лазерные диски — CD-RW . На них , как и на магнитных носителях , хранимую информацию можно стирать и записывать заново.

Носители, которые пользователь может извлекать из дис­ковода, называют сменными.

Наибольшей информационной емкостью из сменных но­сителей обладают лазерные диски типа DVD-ROM — видео­диски . Объем информации , хранящейся на них, может до­стигать десятков гигабайтов. На видеодисках записываются полноформатные видеофильмы, которые можно просматри­вать с помощью компьютера, как по телевизору .

Коротко о главном

В состав компьютера входят внутренняя память и внеш­няя память.

Исполняемая программа хранится во внутренней памяти (принцип хранимой программы ).

Информация в памяти компьютера имеет двоичную форм у.

Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит . Один бит памяти хранит один бит информа­ции: значение 0 или 1.

Восемь подряд расположенных битов образуют байт памя­ти. Байты пронумерован ы, начиная с нуля. Порядковый но­мер байта называется его адресом.

Во внутренней памяти запись и чтение информации про­исходят по адресам.

Внешняя память : магнитные диски, оптические (лазер­ные) диски — CD -ROM , CD-RW , DVD-RO M.

Вопросы и задания

1.Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида па­мяти : внутренняя и внешняя .