Представление информации в ЭВМ

Для представления информации в памяти ЭВМ (как числовой, так и не числовой) используется двоичный способ кодирования [13; с.74].

Элементарная ячейка памяти ЭВМ имеет длину 8 бит (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, 64 битам и т. д.

Кодирование символов. Для кодирования символов достаточно одного байта. При этом можно представить 256 символов (с десятичными кодами от 0 до 255). Набор символов персональных ЭВМ, совместимых с IBM PC, чаще всего является расширением кода ASCII (American Standard Codefor Information Interchange — стандартный американский код для обмена информацией). В настоящее время используются и двухбайтовые представления символов. [13; c.48].

Двоично-десятичное кодирование. В некоторых случаях при представлении чисел в памяти ЭВМ используется смешанная двоично-десятичная «система счисления», где для хранения каждого десятичного знака 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.

Представление целых чисел в дополнительном коде. Другой способ представления целых чисел — дополнительный код. Диапазон значений величин зависит от количества бит памяти, отведенных для их хранении [14; с.73]. Например, величины типа Integer (все названия типов данных здесь и ниже представлены в том виде, в каком они приняты в языке программирования TurboPascal. В других языках такие типы данных тоже есть, но могут иметь другие названия) лежат в диапазоне от — 32 768 (-215) до 32 767 (215 — 1) и для их хранения отводится 2 байта (16 бит); типа LongInt — в диапазоне от — 231 до 231 — 1 и размещаются в 4 байтах (32 бита); типа Word — в диапазоне от 0 до 65 535 (216 — 1) (используется 2 байта) и т. д.

Кодирование текста. Кодирование данных в ЭВМ. Кодирование текстовой информации. Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Количество символов в алфавите называется его мощностью. Формула, связывающая информационный вес символа алфавита i (бит) и мощность алфавита N: 2i = N.

Принцип последовательного кодирования алфавита заключается в том, что в кодовой таблице латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений. Международным стандартом на персональных компьютерах является таблица кодировки ASCII (American Standard Codefor Information Interchange) мощностью 256 символов.

Представление графической информации в ЭВМ. Как и любая другая информация в ЭВМ, графические изображения хранятся, обрабатываются и передаются по линиям связи в закодированном виде — т. е. в виде большого числа бит — нулей и единиц. Существует большое число разнообразных программ, работающих с графическими изображениями. В них используются самые разные графические форматы — т. е. способы кодирования графической информации. Расширения имен файлов, содержащих изображение, указывают на то, какой формат в нем использован, а значит какими программами его можно просмотреть, изменить (отредактировать), распечатать.

Несмотря на все это разнообразие существует только два принципиально разных подхода к тому, каким образом можно представить изображение в виде нулей и единиц (оцифровать изображение).

При использовании растровой графики с помощью определенного числа бит кодируется цвет каждого мельчайшего элемента изображения — пиксела. Изображение представляется в виде большого числа мелких точек, называемых пикселами. Каждый из них имеет свой цвет, в результате чего и образуется рисунок, аналогично тому, как из большого числа камней или стекол создается мозаика или витраж, из отдельных стежков — вышивка, а из отдельных гранул серебра — фотография. При использовании растрового способа в ЭВМ под каждый пиксел отводится определенное число бит, называемое битовой глубиной. Каждому цвету соответствует определенный двоичный код (т.е. код из нулей и единиц). Основным недостатком растровой графики является большой объем памяти, требуемый для хранения изображения. Это объясняется тем, что нужно запомнить цвет каждого пиксела, общее число которых может быть очень большим. Например, одна фотография среднего размера в памяти компьютера занимает несколько Мегабайт, т. е. столько же, сколько несколько сотен (а то и тысяч) страниц текста. [15; с.67].

При использовании векторной графики в памяти ЭВМ сохраняется математическое описание каждого графического примитива — геометрического объекта (например, отрезка, окружности, прямоугольника и т. п.), из которых формируется изображение. В частности, для отрисовки окружности достаточно запомнить положение ее центра, радиус, толщину и цвет линии. По этим данным соответствующие программы построят нужную фигуру на экране дисплея. Понятно, что такое описание изображения требует намного меньше памяти (в 10 — 1000 раз) чем в растровой графике, поскольку обходится без запоминания цвета каждой точки рисунка. Основным недостатком векторной графики является невозможность работы с высококачественными изображениями, фотографиями и фильмами. [16; с.49].

Природа избегает прямых линий, правильных окружностей и дуг. К сожалению, именно с их помощью (поскольку эти фигуры можно описать средствами математики, точнее — аналитической геометрии) и формируется изображение при использовании векторной графики. Попробуйте описать с помощью математических формул, картины И. Е. Репина или Рафаэля! (Но не «Черный квадрат» К. Малевича!) Поэтому основной сферой применения векторной графики является отрисовка чертежей, схем, диаграмм и т. п.