Урок 3Информация в памяти компьютера. Системы счисленияПрактическая работа №2 «Знакомимся с текстовым процессором Word» (задание 1)

Принципы представления данных и команд в компьютере

В настоящее время, в веке информационных технологий, когда потоки информации достигают предела плотности трафика каналов передачи, наряду с задачами обработки информации, возникают наиболее важные задачи ее упорядочивания, хранения и оперативности доступа к ней.

Именно поэтому понимание принципов построения и функционирования, а также грамотное создание и работа с различными структурами хранения данных (файлами, базами данных, файловыми системами), является одним из главных аспектов при подготовке специалистов. Изучение данных вопросов и закрепление практических навыков необходимо для взращивания уверенных пользователей ПК.

Люди имеют дело со многими видами информации. Услышав прогноз погоды, можно записать его в компьютер, чтобы затем воспользоваться им. В компьютер можно поместить фотографию своего друга или видеосъемку о том, как вы провели каникулы. Но ввести в компьютер вкус мороженого или мягкость покрывала никак нельзя.

Компьютер — это электронная машина, которая работает с сигналами. Компьютер может работать только с такой информацией, которую можно превратить в сигналы. Если бы люди умели превращать в сигналы вкус или запах, то компьютер мог бы работать и с такой информацией. У компьютера, очень хорошо, получается, работать с числами. Он может делать с ними все, что угодно. Все числа в компьютере закодированы «двоичным кодом», то есть, представлены с помощью всего двух символов 1 и 0, которые легко представляются сигналами. Вся информация, с которой работает компьютер, кодируется числами. Независимо от того, графическая, текстовая или звуковая эта информация, что бы ее мог обрабатывать центральный процессор она должна тем или иным образом быть представлена числами.

Компьютерный практикум

Ресурсы ЕК ЦОР

Любая информация в памяти компьютера представлена в виде

Сборник тестов по теме «Информация и информационные процессы» с ответами

Правильный вариант ответа в тестах отмечен знаком +

1 — тест) Информацию, достаточную для решения поставленной задачи называют:

2) Информацию, отражающую истинное положение дел в системе называют:

3) Информацию, отражающую истинное положение вещей в системе называют:

4) Компьютер, рассматриваемый как универсальное обрабатывающее информацию устройство:

+ Самостоятельно приводит выходные данные в наглядный, визуальный вид

— Работает автоматически, от включения и до выключения

+ Работает автоматизированно, под управлением человека и программной системы

5) Единицей измерения количества информации принято считать:

6) По форме представления можно разделить информацию на типы:

— Научную, управленческую, бытовую

— Визуальную, обонятельную, звуковую

+ Текстовую, числовую, графическую

7) Выберите верное утверждение:

+ Информация – содержание знаний, сообщение – форма их отображения

— Информация – теоретический факт, сообщение – практический результат

— Сообщение – данные о способе хранения информации

8) Информация имеет всегда все перечисленные в списке свойства:

— Конфиденциальность, уязвимость, зашифрованность

+ Массовость, ценность, адресность (для конкретных потребителей)

— Точность, открытость, зашумленность

9) Позволяет визуализировать информацию разного происхождения:

+ Система машинной графики

— Пакет офисного назначения

— Реклама на сайте

тест 10) Вся информация в памяти компьютера представляется (хранится, обрабатывается):

— символами стандарта ASCII

11) Если считать память сознания аналогом оперативной памяти, то аналогом постоянного запоминающего устройства компьютера может быть:

12) В каком списке перечислены равные объемы информации:

+ 0.25 Килобайт, 256 байт, 2048 бит

— 0.01 Килобайт, 32 байт, 512 бит

— 0.1 Мегабайт, 100 Килобайт, 256 бит

13) Слово ТЕСТИРОВАНИЕ кодируется по стандарту ASCII комбинацией длины:

14) Для кодировки 6 цветов достаточна битовая комбинация минимальной длины:

15) Наибольшее натуральное десятичное число, которое можно представить 5 битами равно:

16) Представление любой информации в памяти любого компьютера всегда:

17) К процессам передачи информации можно отнести:

+ Отправку электронной почты

18) К процессам преобразования информации можно отнести:

— Запись информации на диск

+ Отображение информации на экране (визуализацию)

19) При битовой кодировке текста необходимо всегда также иметь коды:

+ Всех разделителей слов

— Лишь точек, запятых и пробелов

тест_20) Десятичное число 129 при представлении в памяти компьютера (без учета ее разрядности) следует представить в виде:

21) Двоичным числам 1101, 1100, 1001 в такой же последовательности соответствуют десятичные числа:

22) Двоичное представление десятичного числа 1025 содержит нулей и единиц, соответственно:

23) Неправильно утверждение:

— 2 Килобайт > 2000 байт

+ 100 Килобайт > 0.1 Мегабайт

24) Решением уравнения (102 х + 4) (байт) = 1 (Килобайт) является:

25) По своей изменчивости бывает информация:

— Полная, неполная, смешанная

— Определенная, неопределенная, смешанная

+ Постоянная, переменная, смешанная

26) По своему отношению к результату бывает информация:

— Постоянная, исходная, результирующая

— Входная, внутренняя, выходная

+ Промежуточная, входная, результирующая

27) Свойством информации не является:

28) На формальном языке можно общаться:

— Всем в мире (подобно эсперанто)

+ Лишь профессионалам данной сферы

— Лишь представителям только данной нации, этноса

29) Возрастающей по приводимым объемам информации, является последовательность:

— 0.1 мегабайт, 32 килобайт, 2048 бит

+ 32 байт, 1000 бит, 0.2 килобайт

— 32 байт, 1000 бит, 0.02 килобайт

тест№ 30) При кодировке ASCII словосочетанию ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЗАПРОС соответствует различных байтов:

31) Два идентичных параллельно работающих сервера сети могут за 3 сек обработать максимум 7 млн пользовательских запросов. Если запросов – больше, сеть сбоит. Сколько таких серверов минимально необходимо добавить в сеть, чтобы она была работоспособной и при 8 млн запросах за то же время 3 сек?

32) Максимальное количество свойств информации перечисляется списком:

— Полнота, массовость, семантическое разнообразие, ценность

+ Полнота, ценность, достоверность, устойчивость

— Полнота, закодированность, ценность, открытость

33) Минимум свойств информации ниже перечислено списком:

— Устойчивость, ценность, закрытость, массовость

— Массовость, адекватность, модульность, ценность

+ Динамичность, низкая стоимость, модульность, ценность

34) Свойством информации не является:

35) Операцией визуализации информации может быть операция:

36) Если текст АРБА закодирован как БСВБ, то текст БСВФЖ можно декодировать как:

37) Представление информации сообщениями всегда должно сохранять ее:

38) Выберите неверное утверждение:

+ Информация – форма записи сообщений, а сообщения – способ ее получения

— Информация – знания, сообщение – ее отображение некоторыми знаками, сигналами

— Сообщение – способ передачи-приема, обработки информации

39) К преобразующим информацию процессам можно отнести:

+ Переадресация ее другой аудитории

— Запись на носитель

тест: 40) Информационный процесс может:

Представление данных в памяти ЭВМ

Для представления информации в памяти ЭВМ (как числовой так и не числовой) используется двоичный способ кодирования.

Элементарная ячейка памяти ЭВМ имеет длину 8 бит (1 байт). Каждый байт имеет свой номер (его называют адресом). Наибольшую последовательность бит, которую ЭВМ может обрабатывать как единое целое, называют машинным словом. Длина машинного слова зависит от разрядности процессора и может быть равной 16, 32 битам и т.д.

Для кодирования символов достаточно одного байта. При этом можно представить 256 символов (с десятичными кодами от 0 до 255). Набор символов персональных компьютеров чаще всего является расширением кода ASCII (American Standart Code of Information Interchange — стандартный американский код для обмена информацией).

В некоторых случаях при представлении в памяти ЭВМ чисел используется смешанная двоично-десятичная система счисления, где для хранения каждого десятичного знак нужен полубайт (4 бита) и десятичные цифры от 0 до 9 представляются соответствующими двоичными числами от 0000 до 1001. Например, упакованный десятичный формат, предназначенный для хранения целых чисел с 18-ю значащими цифрами и занимающий в памяти 10 байт (старший из которых знаковый), использует именно этот вариант.

Другой способ представления целых чисел — дополнительный код . Диапазон значений величин зависит от количества бит памяти отведенных для их хранения. Например, величины типа Integer лежат в диапазоне от
-32768 (-2 15 ) до 32677 (2 15 -1) и для их хранения отводится 2 байта: типа LongInt — в диапазоне от -2 31 до 2 31 -1 и размещаются в 4 байтах: типа Word — в диапазоне от 0 до 65535 (2 16 -1) используется 2 байта и т.д.

Как видно из примеров, данные могут быть интерпретированы как числа со знаком, так и без знаков. В случае представления величины со знаком самый левый (старший) разряд указывает на положительное число, если содержит нуль, и на отрицательное, если — единицу.

Вообще, разряды нумеруются справа налево, начиная с нуля.

Дополнительный код положительного числа совпадает с его прямым кодом . Прямой код целого числа может быть представлен следующим образом: число переводиться в двоичную систему счисления, а затем его двоичную запись слева дополняют таким количеством незначащих нулей, сколько требует тип данных, к которому принадлежит число. Например, если число 37₍₁₀₎ = 100101₍₂₎ объявлено величиной типа Integer, то его прямым кодом будет 0000000000100101, а если величиной типа LongInt, то его прямой код будет 00000000000000000000000000100101. Для более компактной записи чаще используют шестнадцатеричный код. Полученные коды можно переписать соответственно как 0025₍₁₆₎ и 00000025₍₁₆₎.

1. записать прямой код модуля числа;
2. инвертировать его (заменить единицы нулями, нули — единицами);
3. прибавить к инверсионному коду единицу.

1. прямой код числа 37 есть 000000000000000000000000000100101
2. инверсный код 11111111111111111111111111011010
3. дополнительный код 11111111111111111111111111011011 или FFFFFFDB₍₁₆₎

1. вычесть из кода 1;
2. инвертировать код;
3. перевести в десятичную систему счисления. Полученное число записать со знаком минус.

Примеры. Запишем числа, соответствующие дополнительным кодам:

Поскольку в старшем разряде записан нуль, то результат будет положительным. Это код числа 23.

Здесь записан код отрицательного числа, исполняем алгоритм:

1. 1111111111000000₍₂₎ — 1₍₂₎ = 1111111110111111₍₂₎;
2. 0000000001000000;
3. 1000000₍₂₎ = 64₍₁₀₎

Несколько иной способ применяется для представления в памяти персонального компьютера действительных чисел. Рассмотрим представление величин с плавающей точкой .

Персональный компьютер IBM PC с математическим сопроцессором 8087 позволяет работать со следующими действительными типами (диапазон значений указан по абсолютной величине):

Тип	Диапазон	Мантисса	Байты
Real	2,9*10 -39 ..1,7*10 38	11-12	6
Single	1,5*10 -45 ..3,4*10 38	7-8	4
Double	5,0*10 -324 ..1,7*10 308	15-16	8
Extended	3,4*10 -4932 ..1,1*10 4932	19-20	10

Покажем преобразование действительного числа для представления его в памяти ЭВМ на примере величины типа Double.

Как видно из таблицы, величина этого типа занимает в памяти 8 байт. На рисунке показано, как здесь представлены поля мантиссы и порядка:

S

Смещенный порядок

Мантисса

63

52

0

Можно заметить, что старший бит, отведенный под мантиссу, имеет номер 51, т.е. мантисса занимает младшие 52 бита. Черта указывает здесь на положение двоичной запятой. Перед запятой должен стоять бит целой части мантиссы, но поскольку она всегда равна единице, здесь данный бит не требуется и соответствующий разряд отсутствует в памяти (но он подразумевается). Значение порядка храниться здесь не как целое число, представленное в дополнительном коде. Для упрощения вычислений и сравнения действительных чисел значение порядка в ЭВМ хранится в виде смещенного числа , т.е. к настоящему значению порядка, перед записью его в память, прибавляется смещение. Смещение выбирается так, чтобы минимальному значению порядка соответствовал нуль. Например, для типа Double порядок занимает 11 бит и имеет диапазон от 2 -1023 до 2 1023 , поэтому смещение равно 1023₍₁₀₎ = 1111111111₍₂₎. Наконец, бит с номером 63 указывает на знак числа.

1. перевести модуль данного числа в двоичную систему счисления;
2. нормализовать двоичное число, т.е. записать в виде М*2 p , где М — мантисса (ее целая часть равна 1₍₂₎) и р — порядок, записанный в десятичной системе счисления;
3. прибавить к порядку смещение и перевести смещенный порядок в двоичную систему счисления;
4. учитывая знак заданного числа (0 — положительное; 1 — отрицательное), выписать его представление в памяти ЭВМ.

1. Двоичная запись модуля этого числа имеет вид 100111000,0101.
2. Имеем 100111000,0101 = 1,001110000101*2 8 .
3. Получаем смещенный порядок 8 + 1023 = 1031. Далее имеем 1031₍₁₀₎ = 10000000111₍₂₎.
4. Окончательно
   

   1

   10000000111

   0011100001010000000000000000000000000000000000000000

   63

   52

   0

Очевидно, что более компактнополученный код стоит записать следующим образом: C073850000000000₍₁₆₎.

Другой пример иллюстрирует обратный переход от кода действительного числа к самому числу.

Пусть дан код 3FEC600000000000₍₁₆₎ или

0

01111111110

1100011000000000000000000000000000000000000000000000

63

52

0

1. Прежде всего, замечаем, что это код положительного числа, поскольку в разряде с номером 63 записан нуль, Получим порядок этого числа. 01111111110₍₂₎ = 1022₍₁₀₎. 1022 — 1023 = -1.
2. Число имеет вид 1,1100011*2 -1 или 0,11100011.
3. Переводом в десятичную систему счисления получаем 0,88671875.

Мы рассмотрели виды представления информации в памяти ЭВМ, теперь можно приступить к проверке знаний.

Представление информации в памяти компьютера

Любой компьютер предназначен для обработки, хранения, преобразования данных. Для выполнения этих функций компьютер должен обладать некоторыми свойствами представления этих данных. Представление этих данных заключается в их преобразовании в вид, удобный для последующей обработки либо пользователем, либо компьютером. В зависимости от этого данные имеют внешнее и внутреннее представление. Во внешнем представлении (для пользователя) все данные хранятся в виде файлов.

Простейшими способами внешнего представления данных являются:

1. числовые данные (вещественные и целые);

2. текст (последовательность символов);

3. изображение (графика, фотографии, рисунки, схемы);

Внутреннее представление данных определяется физическими принципами, по которым происходит обмен сигналами между аппаратными средствами компьютера, принципами организации памяти, логикой работы компьютера.

Так перевод чисел между десятичной, двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления осуществляется по правилам 6,8, но важно помнить, что в двоичной системе:

· четные числа оканчиваются на 0, нечетные – на 1; числа, которые делятся на 4, оканчиваются на 00, и т.д.; числа, которые делятся на 2 k , оканчиваются на k нулей; если число N принадлежит интервалу 2 k -1 £ N < 2 k , в его двоичной записи будет всего k цифр, например, для числа 125:

· числа вида 2 k записываются в двоичной системе как единица и k нулей, например: 16 = 2 4 = 10000_2, числа вида 2 k -1 записываются в двоичной системе k единиц, например:15 = 2 4 -1 = 1111_2, если известна двоичная запись числа N, то двоичную запись числа 2·N можно легко получить, приписав в конец ноль, например:15 = 1111₂, 30 = 11110₂, 60 = 111100₂,120 = 1111000_2.

· желательно выучить наизусть таблицу 12 двоичного представления чисел 0-7 в виде триад (групп из 3-х битов):

Двоичное представление чисел 0-7

X 10, X 8	X­2	X 10, X 8	X­2
0	000	4	100
1	001	5	101
2	010	6	110
3	011	7	111

и таблицу 13 двоичного представления чисел 0-15 (в шестнадцатеричной системе – 0-F₁₆) в виде тетрад (групп из 4-х битов):

Двоичное представление чисел 0-15

X 10	X­2	X 10	X­16	X­2
0	0000	8	8	1000
1	0001	9	9	1001
2	0010	10	A	1010
3	0011	11	B	1011
4	0100	12	C	1100
5	0101	13	D	1101
6	0110	14	E	1110
7	0111	15	F	1111

· отрицательные целые числа хранятся в памяти в двоичном дополнительном коде (подробнее см. презентацию «Компьютер изнутри»),

· для перевода отрицательного числа (- a ) в двоичный дополнительный код нужно сделать следующие операции:

— перевести число a-1 в двоичную систему счисления;

— сделать инверсию битов: заменить все нули на единицы и единицы на нули в пределах разрядной сетки (см. пример далее).

Пример. Для хранения целого числа со знаком используется один байт. Сколько единиц содержит внутреннее представление числа (-78)?

1) 3, 2) 4 3) 5, 4) 6.

Решение. Переводим число 78 в двоичную систему счисления: 78 = 64 + 8 + 4 + 2 = 2 6 + 2 3 + 2 2 + 2 1 = 1001110_2, по условию число занимает в памяти 1 байт = 8 бит. Поэтому нужно представить число с помощью 8 разрядов, чтобы получилось всего 8 разрядов (бит). Для этого, добавляем впереди один ноль: 78 = 01001110_2. Затем выполняем_, инверсию битов (заменяем везде 0 на 1 и 1 на 0): 01001110₂ →10110001₂ и, добавляем к результату единицу 10110001₂ + 1 = 10110010_2. Это и есть число (-78) в двоичном дополнительном коде. В записи этого числа 4 единицы, таким образом, верный ответ – 2.

И еще, нельзя забывать добавлять в конце единицу, причем это может быть не так тривиально, если будут переносы в следующий разряд – тут тоже есть шанс ошибиться из-за невнимательности.

Арифметические операции в различных системах счисления

Рассмотрим основные арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и деление. Правила выполнения этих операций в десятичной системе хорошо известны — это сложение, вычитание, умножение столбиком и деление углом. Эти правила применимы и ко всем другим позиционным системам счисления. Только таблицами сложения и умножения надо пользоваться особыми для каждой системы.

Сложение

Таблицы сложения легко составить, используя Правило Счета.

Сложение в двоичной системе

Дата добавления: 2019-09-13 ; просмотров: 222 ; Мы поможем в написании вашей работы!

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.007)