1. Бит — минимальная единица измерения информации
Разнообразие необходимо при передаче информации. Нельзя нарисовать белым по белому, одного состояния недостаточно. Если ячейка памяти способна находиться только в одном (исходном) состоянии и не способна изменять свое состояние под внешним воздействием, это значит, что она не способна воспринимать и запоминать информацию. Информационная емкость такой ячейки равна 0.
Минимальное разнообразие обеспечивается наличием двух состояний. Если ячейка памяти способна, в зависимости от внешнего воздействия, принимать одно из двух состояний, которые условно обозначаются обычно как «0» и «1», она обладает минимальной информационной ёмкостью.
Информационная ёмкость одной ячейки памяти, способной находиться в двух различных состояниях, принята за единицу измерения количества информации — 1 бит.
1 бит ( bit — сокращение от англ. binary digit — двоичное число) — единица измерения информационной емкости и количества информации, а также и еще одной величины – информационной энтропии, с которой мы познакомимся позже. Бит, одна из самых безусловных единиц измерения. Если единицу измерения длины можно было положить произвольной: локоть, фут, метр, то единица измерения информации не могла быть по сути никакой другой.
На физическом уровне бит является ячейкой памяти, которая в каждый момент времени находится в одном из двух состояний: «0» или «1».
Если каждая точка некоторого изображения может быть только либо черной, либо белой, такое изображение называют битовым, потому что каждая точка представляет собой ячейку памяти емкостью 1 бит. Лампочка, которая может либо «гореть», либо «не гореть» также символизирует бит. Классический пример, иллюстрирующий 1 бит информации – количество информации, получаемое в результате подбрасывания монеты – “орел” или “решка”.
Количество информации равное 1 биту можно получить в ответе на вопрос типа «да»/ «нет». Если изначально вариантов ответов было больше двух, количество получаемой в конкретном ответе информации будет больше, чем 1 бит, если вариантов ответов меньше двух, т.е. один, то это не вопрос, а утверждение, следовательно, получения информации не требуется, раз неопределенности нет.
Информационная ёмкость ячейки памяти, способной воспринимать информацию, не может быть меньше 1 бита, но количество получаемой информации может быть и меньше, чем 1 бит. Это происходит тогда, когда варианты ответов «да» и «нет» не равновероятны. Неравновероятность в свою очередь является следствием того, что некоторая предварительная (априорная) информация по этому вопросу уже имеется, полученная, допустим, на основании предыдущего жизненного опыта. Таким образом, во всех рассуждениях предыдущего абзаца следует учитывать одну очень важную оговорку: они справедливы только для равновероятного случая.
Количество информации мы будем обозначать символом I , вероятность обозначается символом P . Напомним, что суммарная вероятность полной группы событий равна 1.
В двоичном коде один двоичный разряд несет одну единицу информации, которая называется битом байтом разрядом символом
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Двоичное кодирование информации в компьютере.
Компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Возникает вопрос: «Каким образом компьютер обрабатывает столь различающиеся по восприятию человеком виды информации?»
Все эти виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), т.е. в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц — машинным языком.
Информация в компьютере представлена в двоичном коде, алфавит которого состоит из двух цифр (0 и 1).
Эти цифры можно рассматривать как два равновероятных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.
Даже сама единица измерения количества информации бит (bit) получила свое название от английского словосочетания Binary digiT, т.е. двоичный разряд.
Важно, что каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом, две цифры несут информацию 2 бита, три разряда — 3 бита и т.д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода.
Каждая цифра машинного двоичного кода несет количество информации, равное одному биту.
Задание 2
К билету №5.
Задание 1.
Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера. Их назначение и взаимосвязь.
Главным принципом построения современного ПК является принцип открытой архитектуры. Каждый новый блок должен быть совместим с ранее созданными. Это позволяет модернизировать ранее купленный компьютер, заменять устаревшие блоки, устанавливать новые блоки и узлы. Разъемы во всех компьютерах стандартизированы.
Взаимодействие всех устройств компьютера организовано таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки информации.
Все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке.
Внутри него располагаются следующие устройства:
• внутренняя память компьютера;
• дисководы — устройства внешней памяти;
• системная шина (системная магистраль);
• контроллеры — микросхемы, обеспечивающие связь различных компонентов компьютера;
• элекромеханические устройства: блок питания, вентиляция и пр.
Типом корпуса системного блока определяется размер, размещение и количество устанавливаемых компонентов. Для стационарных ПК наиболее распространенными корпусами являются горизонтальные (desktop) или в виде башни (tower). Системный блок портативного компьютера объединен с монитором.
Главным компонентом системного блока является системная плата. На ней расположены процессор, память, контроллеры различных внешних устройств. Системная плата обеспечивает связь основных компонентов ПК.
Процессор обеспечивает преобразование информации и управляет работой всех остальных устройств компьютера.
Все основные блоки персонального компьютера присоединены к системной шине (рис. 2) Основным назначением системной шины является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации. В качестве характеристик шины можно выделить два параметра:
* Разрядность — количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому. В последних моделях ПК разрядность достигает 128 бит.
* Производительность — объем информации, который можно передать по шине за одну секунду.
Однако системная шина не способна обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для этого в компьютере используются локальные шины, которые связывают процессор с устройствами памяти, ввода и вывода.
Связь системного блока с устройствами ввода и вывода осуществляется через порты. Некоторые устройства требуют подключения к портам через разъемы, которые обычно тоже называют портами. Порты последовательные и параллельные.
• Параллельные порты используются для подсоединения внешних устройств, которым необходимо передавать большой объем информации на близкое расстояние (принтер, сканер). Как правило, параллельных портов у компьютера три и они имеют имена LPT1, LPT2, LPT3 (от английского Line PrinTer — линия принтера).
• Последовательные порты используются для подключения модемов, мыши и других устройств. Последовательная передача данных используется на больших расстояниях. Количество таких портов не превышает четырех. Им присвоены имена от СОМ1 до COM4 (от английского COMmunication port — коммуникационный порт)
Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 1201 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Двоичная система счисления
Чисто технически было бы очень сложно сделать компьютер, который бы «понимал» десятичные числа. А вот сделать компьютер, который понимает двоичные числа достаточно легко. Двоичное число оперирует только двумя цифрами – 0 и 1. Несложно сопоставить с этими цифрами два состояния – вЫключено и включено (или нет напряжения – есть напряжение). Процессор – это микросхема с множеством выводов. Если принять, что отсутствие напряжения на выводе – это 0 (ноль), а наличие напряжения на выводе – это 1 (единица), то каждый вывод может работать с одной двоичной цифрой. Сейчас мы говорим о процессоре очень упрощённо, потому что мы изучаем не процессоры, а системы исчисления. Об устройстве процессора вы можете почитать здесь: Структура процессора.
Конечно, это касается не только процессоров, но и других составляющих компьютера, например, шины данных или шины адреса. И когда мы говорим, например, о разрядности шины данных, мы имеем ввиду количество выводов на шине данных, по которым передаются данные, то есть о количестве двоичных цифр в числе, которое может быть передано по шине данных за один раз. Но о разрядности чуть позже.
Итак, процессор (и компьютер в целом) использует двоичную систему, которая оперирует всего двумя цифрами: 0 и 1. И поэтому основание двоичной системы равно 2. Аналогично, основание десятичной системы равно 10, так как там используются 10 цифр.
Каждая цифра в двоичном числе называется бит (или разряд). Четыре бита – это полубайт (или тетрада), 8 бит – байт, 16 бит – слово, 32 бита – двойное слово. Запомните эти термины, потому что в программировании они используются очень часто. Возможно, вам уже приходилось слышать фразы типа слово данных или байт данных. Теперь, я надеюсь, вы понимаете, что это такое.
Отсчёт битов в числе начинается с нуля и справа. То есть в двоичном числе самый младший бит (нулевой бит) является крайним справа. Слева находится старший бит. Например, в слове старший бит – это 15-й бит, а в байте – 7-й. В конец двоичного числа принято добавлять букву b. Таким образом вы (и ассемблер) будете знать, что это двоичное число. Например, А теперь попробуем понять, как формируется двоичное число.
Ноль, он и в Африке ноль. Здесь вопросов нет. Но что дальше. А дальше разряды двоичного числа заполняются по мере увеличения этого числа. Для примера рассмотрим тетраду. Тетрада (или полубайт) имеет 4 бита.
| Двоичное | Десятичное | Пояснения |
| 0000 | 0 | — |
| 0001 | 1 | В младший бит устанавливается 1. |
| 0010 | 2 | В следующий бит (бит 1) устанавливается 1, предыдущий бит (бит 0) очищается. |
| 0011 | 3 | В младший бит устанавливается 1. |
| 0100 | 4 | В следующий бит (бит 2) устанавливается 1, младшие биты (бит 0 и 1) очищаются. |
| 0101 | 5 | В младший бит устанавливается 1. |
| 0110 | 6 | Продолжаем в том же духе. |
| 0111 | 7 | . |
| 1000 | 8 | . |
| 1001 | 9 | . |
| 1010 | 10 | . |
| 1011 | 11 | . |
| 1100 | 12 | . |
| 1101 | 13 | . |
| 1110 | 14 | . |
| 1111 | 15 | . |
Итак, мы видим, что при формировании двоичных чисел разряды числа заполняются нулями и единицами в определённой последовательности:
Если младший равен нулю, то мы записываем туда единицу. Если в младшем бите единица, то мы переносим её в старший бит, а младший бит очищаем. Тот же принцип действует и в десятичной системе: Всего для тетрады у нас получилось 16 комбинаций. То есть в тетраду можно записать 16 чисел от 0 до 15. Байт – это уже 256 комбинаций и числа от 0 до 255. Ну и так далее. На рис. 2.2 показано наглядно представление двоичного числа (двойное слово).
Представление чисел в памяти компьютера
Традиционная форма записи чисел, используемая в повседневной жизни, называется естественной формой записи чисел. Существует также экспоненциальная форма представления чисел: Aq = m * q p , где q — основание системы счисления, m — мантисса числа, p- порядок числа. Для 10-ой с/с: A10 = m * 10 p , для 2-ой с/с: A2 = m * 2 p .
В компьютере числа представляются в одной из двух форм:
1. В форме с фиксированной точкой — соответствует естественной двоичной форме записи чисел с фиксированной разрядностью и указанием знака числа. В современных ЭВМ в такой форме представляются только целые числа.
2. В форме с плавающей точкой — соответствует экспоненциальной двоичной форме записи чисел с фиксированной разрядностью мантиссы и порядка и указанием знаков мантиссы и порядка. В компьютере числа в плавающей форме записываются в нормализованном виде (когда первая цифра мантиссы числа не равна нулю).
