Представлk= 7;ние данных в памяти персональнl= 6;го компьютера (числа, символы, графика, зву= 082;)

= Представлеl= 5;ие данных в памяти персональнl= 6;го компьютера (числа, символы, графика, зву= 082;).

Вычисл&#= 1080;тельная техника первоначалn= 0;но возникла ка = 82; средство автоматизаm= 4;ии вычислений. Следующим видом обрабатываk= 7;мой информации стала текстовая. Сначала тексты прос = 90;о поясняли труднообозl= 8;имые столбики цифр, но зате&#= 1084; машины все более и боле= 077; существеннm= 9;м образом стали преобразовm= 9;вать текстовую информацию. Обязательнl= 6;й частью прог = 88;аммного обеспечениn= 3; стал текстовой редактор. Естественнl= 6;, что оформление текстов достаточно быстро вызвали у людей стремление дополнить и = 93; графиками и рисунками. Делались попытки частично решить эти проблемы в рамках симв = 86;льного подхода: вводились специальныk= 7; символы для рисования таблиц и диаграммам (их называли псевдограф = 80;ческими). Но практическl= 0;е потребностl= 0; людей в графике делали ее по= 103;вление среди видов компьютернl= 6;й информации неизбежной. Числа, текст= 099; и графика об= 088;азовали некоторый относительl= 5;о замкнутый набор, которого было достаточно для многих решаемых на компьютере задачи. Нако= 085;ец, относительl= 5;о недавно постоянный рост быстродейсm= 0;вия вычислителn= 0;ной техники создал широ = 82;ие техническиk= 7; возможностl= 0; для обработ = 82;и звуковой информации, = 072; также для быстро сменяющихсn= 3; изображениl= 1; (видео) – компьютер стал мультимедиl= 1;ным.

Исхо = 76;я из принципо = 74; устройства компьютера, можно утверждать, что любая ин= 092;ормация хранится и обрабатываk= 7;тся в нем в двоичном виде. Этот же тезис можно обосновать = 80; по-другому, сославшись на то, что все виды информации так или инач= 077; преобразуюm= 0;ся в числовую ф= 086;рму, а числа хранятся в двоичной системе.

Комп= 00;ютер по определениn= 2; способен хранить только дискретную информацию. Его память состоит из отдельных битов, а значит дискретна. И= 079; этого следует, что существует проблема пр = 77;образовани&#= 1103; естественнl= 6;й информации = 74; пригодную для компьютера дискретную форму. В литературе ее называют = 087;роблемой дискретиза&#= 1094;ии или квантов&= #1072;ния информации.

Непрер&#= 1099;вная величина ассоциируеm= 0;ся с графиком функции, а дискретная R= 11; с таблицей е= 077; значений. Пр= 080; рассмотренl= 0;и этих двух об= 098;ектов разной природы делается вывод о том, что с уменьш= 077;нием интервала дискретизаm= 4;ии различия между ними существеннl= 6; уменьшаютсn= 3;. Последнеk= 7; означает, чт= 086; при таких условиях дискретизи&#= 1088;ованная величина хорошо описывает исходную (непрерывну= 02;).

Рассмо&#= 1090;рим, как реализуютсn= 3; эти принцип = 99; для конкрет = 85;ых видов информации.

Целы = 77; числа. Как мы уже знаем, этот тип информации является дискретным = 80; преобразуеm= 0;ся для хранени= 03; в компьютер = 77; довольно просто: достаточно перевести число в двоичную систему счисления. Некоторые особенностl= 0; будет иметь кодированиk= 7; целых отрицательl= 5;ых чисел.

Веще = 89;твенные числа. В отличие от целых, вещественнm= 9;е числа являю = 90;ся непрерывныl= 4;и. Следствием из этого явл= 103;ется возможностn= 0; дальнейшегl= 6; деления люб = 86;го сколь угодн = 86; малого числ = 72;, что приводи = 90;, вообще говоря, к бесконечноl= 4;у числу разрядов в изображениl= 0; числа. Для того, чтобы в ЭВМ как-то представитn= 0; числа в виде конечного набора двоичных цифр, приходится ограничиваm= 0;ься определеннl= 6;й точностью и младшие разряды просто игнорироваm= 0;ь. Отсюда могу = 90; возникать некоторые принципиалn= 0;ные проблемы, например, пр= 080; сравнении двух вещест = 74;енных значений на равенство. Хорошо изве = 89;тен, например, следующий "счетный" эффект. Возьмем отрезок от 0 до 1 и разделим ег = 86; на N равных частей, например, на 10= 00; тогда величина ка = 78;дой части h=3D1/N. Выполним по отрезку ровно N шагов, вычисляя каждый раз значение аргумента п = 86; формуле X=3D= X+h. По идее, последнее значение X=3DNh должно равняться единице, однако на практике точного равенства, к= 072;к правило, не будет, а значение X будет чуть-ч= 091;ть меньше.

Симв = 86;лы. Это еще одна дискретная величина, поскольку компьютер оперирует с определеннm= 9;м ограниченнm= 9;м набором символов. Такой набор = 074;полне можно назвать алфавитом машины, а в ал&= #1092;авите все символы = 080;меют свои фиксированl= 5;ые позиции. Отсюда осно&= #1074;ная идея хранения символов в памяти ЭВМ состоит в замене каждого из них номером = 074; алфавите, т.е. числом.

Помимо такого очевидного достоинствk= 2;, как компактносm= 0;ь хранения, замена символа его номером имеет и определеннm= 9;е недостатки. = 042; частности, текст может быть правильно воспроизвеk= 6;ен на другом ко= 084;пьютере только в том случае, если алфавиты обоих компьютероk= 4; совпадают. И если для латинских букв, на которые существует единый стандарт, эт= 086; совсем не жесткое требование, то с русским= 080; текстами дело обстои = 90; заметно хуж = 77;. Достаточно сказать, что даже в преде= 083;ах одного компьютера кодировка русских бук = 74; в операционнm= 9;х системах MS-DOS и Windows различна. Несколько утешает тот факт, что зад&#= 1072;ча перекодироk= 4;ки текста является оч = 77;нь простой, и, если правильно указать исходную и требуемую кодировку, прекрасно решается автоматичеl= 9;ки.

При выводе символа компьютер п = 86; номеру опре = 76;еляет, как его надо изобразить на экране ил= 080; на бумаге. Раньше для каждого символа хра = 85;илась его растровая к = 72;ртинка, т.е. некоторая матрица из черных и бел= 099;х точек, окрашенных = 74; соответствl= 0;и с начертани = 77;м символа. Учитывая, чт= 086; размеры все = 93; символов были одинаковымl= 0;, ориентировk= 2;ться в такой таблице (ее было принят = 86; по научному называть зн&= #1072;когенерато= ;ром) компьютеру было нетрудно. Главным недостаткоl= 4; подобного метода вывода текста было то, что начертания букв и их размер оказывалисn= 0; жестко зафиксировk= 2;нными. На первых по= 088;ах с этим мирились, но постоянное увеличение обработки текстов на компьютере потребовалl= 6; новых принципов организациl= 0; шрифтов. На с&#= 1086;временном этапе для каждого символа хра = 85;ится не его начертание, = 072; своеобразнk= 2;я программа, его порождающаn= 3; (векторный способ создания изображениl= 1;). Геометричеl= 9;кие параметры этих "программ" могут легко изменяться, = 095;то обеспечиваk= 7;т быстрое и удобное масштабироk= 4;ание шрифтов.

Граф = 80;ка. Как известн = 86; каждому пользоватеl= 3;ю компьютера, любое графическоk= 7; изображениk= 7; состоит из отдельных точек, называемых &= #1087;икселями. Отсюда становится понятным, чт= 086; сохранить изображениk= 7; фактически означает сохранить цвета его пикселей. Ес= 083;и принять конечное (ограниченн = 86;е) число цвето = 74;, то информация немедленно становится дискретной = 80; решение задачи сохранения графики становится похожей на только что рассмотренl= 5;ую задачу сохранения текста. Нужн= 086; каким-либо образом пронумеровk= 2;ть все цвета (создать своеобразнm= 9;й "алфавит цветов"), пос= 083;е чего достаточно просто сохр&= #1072;нять номера цветов. В отличие от алфавита символов, который явл= 03;ется стандартныl= 4;, с цветами эт= 086; не совсем так. Например, в фотографии летнего лес = 72; много оттенков зеленого цвета, а для кадра с облаками характерны белые и голу= 073;ые тона. Отсюда следует, что набор используемm= 9;х цветов (част= 086; его называю = 90; палитрой) для этих изображениl= 1; будет абсолютно разным. Поэтому некоторые графическиk= 7; форматы сох = 88;аняют палитру вместе с изображениk= 7;м, что позволяет существеннl= 6; уменьшить количество цветов и, следователn= 0;но, размер файл = 72;.

Хочетс&#= 1103; подчеркнутn= 0; еще один момент. Для т&#= 1086;го, чтобы естественнl= 6;е изображениk= 7; (например, рисунок художника н = 72; холсте) с непрерывныl= 4; распределеl= 5;ием цветов стал = 86; доступным к = 86;мпьютеру узором пикселей, необходимо использоваm= 0;ь какое-либо специальноk= 7; устройство, которое способно такое преобразовk= 2;ние осуществитn= 0;. Всем, конечно, известны пр = 80;меры таких устройств: речь идет о сканере или цифровой камере. Однако не вс= 077; задумываютl= 9;я над тем, что все эти устройства производят процесс дискретизаm= 4;ии графическоk= 5;о изображениn= 3;, т.е. аналого-m= 4;ифровое преобразовk= 2;ние.

Как и для символо = 74;, помимо описанного выше "поточk= 7;чного" (растрового<= /i>) хранения изображениn= 3;, существует еще и вектор= ный метод. Для него сохраняетсn= 3; не полная матрица пикселей, а программа его рисования. К= 086;дирование этой программы существеннm= 9;м образом зависит от программноk= 5;о обеспечениn= 3;. По своим принципам оно гораздо ближе к коди= 088;ованию программ, че= 084; данных. Подчеркнем, что векторные изображениn= 3;, как правило, создаются именно на ко= 084;пьютере, а задача векторизацl= 0;и естественнl= 6;го изображениn= 3; очень сложн = 72; и дает не слишком хорошие результаты.

Звук. Звуковая информация также является величиной непрерывноl= 1;, и, следователn= 0;но, для ввода в ЭВМ нуждает = 89;я в дискретизаm= 4;ии. Причем дискретизаm= 4;ия должна пl= 8;оизводится как по времени, так и по величин= 077; интенсивноl= 9;ти звука. Первы= 081; процесс означает, чт= 086; замеры интенсивноl= 9;ти должны производитl= 9;я не непрерывно, = 072; через опред = 77;ленные промежутки времени, а второй – что интенсивноl= 9;ть звука, которая в природе может принимать какие угодн = 86; значения, должна быть "подтянута" ("округлена"= ;) к ближайшему из стандартноk= 5;о набора фикс = 80;рованных значений. Пр= 080; такой процедуре м = 99; снова получаем последоватk= 7;льность целых чисел, которые и сохраняютсn= 3; в памяти ЭВМ. Таким образ = 86;м, и в случае звука информацию удается опи = 89;ать определеннm= 9;м образом сформироваl= 5;ной последоватk= 7;льностью чисел, что автоматичеl= 9;ки решает проблему кодированиn= 3;.

Итак, рассмотрев представлеl= 5;ие различных видов инфор = 84;ации в ЭВМ, мы можем сделать следующие в&= #1099;воды.

С точки зрения "готовност&= #1080;" к сохранению= в память компьютера, информация делится на две категории – дискретная и непрерывна= я. Компьютер способен хранить и обрабатыва= ть только первую, поэтому вторую предварите= льно необходимо каким-то способом преобразов= ать. Строго говоря, информация при дискрет= ;изации искажается, поэтому к качеству эт= ;ого процесса предъявляю= тся высокие тре= ;бования.

Не нуждаются в дискретиза= ции целые числа= ; и символы, а вещественн= ые числа, графическа= я и звуковая информация для ввода в компьютер требуют определенн= ых процедурах ввода, которые преобразую= т эти виды информации в дискретную форму.

Информа&= #1094;ия любого вида хранится в компьютере в двоичном виде.

Процесс кодировани= я любого вида информации фактически представля= ет собой его преобразов= ание тем или иныl= 4; способом в числовую фо= ;рму.

В памяти машины не существует принципиал= ьного различия между закодирова= нной информацие= й различных типов. Над всеми видам= ;и данных, включая дополнител= ьно и саму программу, l= 7;роцессор способен производит= ь арифметиче= ские, логические и прочие операции, которые содержатся в системе его команд.=