-
Представление данных в компьютерных системах
Компьютеры представляют данные, используя «0» и «1», которые также известны как двоичные числа. Почему компьютеры используют двоичную запись вместо более близкой людям десятичной системы (в которой используются цифры 0-9)? Каждая цифра, двоичная она или десятичная, представляется напряжением в схеме компьютера. Сравнительно просто, сформировать схемы, выделяя два напряжения. Мы можем называть эти напряжения "включено" и "выключено". Намного более тяжело, хотя и не невозможно, сформировать схемы, которые бы были способны надежно различать десять различных напряжений.
|
Последовательность чтения:
1.3.1. Биты и байты. Цель обучения: Знание того, как представляются данные, используя двоичные цифры «0» и «1». Также, знание того, как описывается емкость запоминающего устройства данных, используя типичные меры. 1.3.2 Системы счисления. Цель обучения: Знание систем счисления, используемых для представления данных в компьютерных вычислениях. |
1.3.1. Биты и байты
-
Представление данных с помощью двоичных цифр
-
Увеличение необходимости в Байтах Увеличение потребности в компьютерной памяти
Представление данных, используя двоичное исчисление
Порция данных, например, буква алфавита, может быть представлена, используя последовательность двоичных символов – «0» и «1». Есть несколько видов кодов, используемых, чтобы представить символьные данные – (character data). Например, используя расширенный код ASCII (Американский Стандартный Код для Информационного Обмена), буква алфавита "a" может быть представлена, используя последовательность восьми двоичных разрядов "01100001". Каждый двоичный разряд называется бит. А восемь бит – это один байт. Расширенный код ASCII использует восемь бит (или один байт), чтобы представить входные символы. Ниже показаны двоичные представления символов в расширенном коде ASCII.
Рисунок 1 Код ASCII
Все данные, в том числе звуковые, визуальные и программы могут быть представлены и сохранены, используя последовательность двоичных чисел или последовательность байтов. Иначе говоря – файл это коллекция данных. В некоторых файлах биты данных непосредственно кодируют индивидуальные буквы, номера и символы пунктуации, которые формируют слова и предложения. В других файлах, например файлах изображениях, биты данных должны быть пересчитаны для преобразования в изображения, которые мы сможем воспринимать.
Большинство приложений, например Microsoft Word или PowerPoint кодируют информацию специальными способами, не для чтения человеком. Поэтому, хотя Microsoft Word часто используется для редактирования текста, документ Word не может правильно отображен простым текстовым редактором, таким как Notepad, в связи с тем, что документ включает информацию в формате специфическом для Microsoft Word. По этой причине, чтобы его прочитать, его нужно открывать в Microsoft Word. Некоторые файлы имеют заголовок, указывающий на то какой формат использовался для кодирования данных, чтобы дать возможность компьютеру повторно собрать двоичные данные обратно в удобочитаемую форму документа.
Увеличение потребности в компьютерной памяти
В конце 1970-х и начале 1980-х, начали производиться недорогие персональные компьютеры, и вскоре вырос большой потребительский рынок. Вначале хватало, небольших объемов памяти, таких как тысячи байтов, чтобы обработать простую электронную таблицу и тексты. Но позже пользователи пожелали программное обеспечение, позволяющее им выполнить больше задач, таких как рисование и макетирование страниц. Пользовательские запросы возросли, соответственно росли требования к вычислительным возможностям. Этот спрос приводил к новому развитию, которое требовало расширения памяти. В середине 1980-х память выросла до миллионов байтов. Сегодня у офисных и домашних компьютеров миллиарды и даже больше байтов памяти. Потребности в памяти для систем, использующих данные интенсивно, таких как, например, Geographic Information System (GIS) (Географическая Информационная Система), составляет триллионы байтов. Ниже — диаграмма, иллюстрирующая емкости запоминающих устройств, начиная с 1970-х с соответствующими префиксами и аббревиатурами.
|
|
1970-е |
1980-е |
1990-е |
2000-е |
|
Порядок величины объема памяти в байтах |
тысячи |
миллион |
биллион |
триллион |
|
Префикс |
Kilo (103) |
Mega (106) |
Giga (109) |
Tera (1012) |
|
Аббревиатура |
K |
M |
G |
T |
Что касается памяти то, чем больше, тем лучше. Другими словами, больше информации в форме данных и программ, которые их обрабатывают, может быть сохранено в памяти компьютера. Соответственно с ростом ёмкости устройств хранения, объёмы памяти также возрастают. Более того, технологии производства компьютерной памяти дают более компактные, легкие и быстрые устройства за туже цену. Вы узнаете больше о памяти и технологиях памяти в следующем модуле этого курса.