ЛЕКЦИЯ 3
6.ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕКСТОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ И ЕЕ ОБЪЕМ.
ЛЮБОЕ СООБЩЕНИЕ НА ЛЮБОМ ЯЗЫКЕ СОСТОИТ ИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
СИМВОЛОВ - БУКВ, ЦИФР, ЗНАКОВ. Действительно, в каждом языке есть свой алфавит из определенного набора букв (например, в русском- 33 буквы, английском- 26, и т.д.). Из этих букв образуются слова, которые в свою очередь, вместе с цифрами и знаками препинания образуют предложения, в результате чего и создается текстовое сообщение.
Не является исключением и язык, на котором "говорит" компьютер, только набор букв в
этом языке является минимально возможным.
В ЭВМ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ 2 СИМВОЛА - НОЛЬ И ЕДИНИЦА (0 и 1), АНАЛОГИЧНО
ТОМУ, КАК В АЗБУКЕ МОРЗЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТОЧКА И ТИРЕ. Действительно, закодировав привычные человеку символы (буквы, цифры, знаки) в виде нулей и единиц, можно составить, передать и сохранить любое сообщение. ЭТО СВЯЗАНО С ТЕМ, ЧТО ИНФОРМАЦИЮ, ПРЕДСТАВЛЕННУЮ В ТАКОМ ВИДЕ ЛЕГКО ТЕХНИЧЕСКИ СМОДЕЛИРОВАТЬ, НАПРИМЕР, В ВИДЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. Если в какой-то момент времени по проводнику идет ток, то по нему передается единица, если тока нет - ноль. Аналогично, если направление магнитного поля на каком-то участке поверхности магнитного диска одно - на этом участке записан ноль, другое - единица. Если определенный участок поверхности оптического диска отражает лазерный луч - на нем записан ноль, не отражает - единица.
Оперативная память состоит из очень большого числа регистров, состоящих из триггеров - электронных схем.
|
|
|
S
R
Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определенным
образом общей системой управления. Триггер может сколь угодно долго находиться в одном из двух состояний - когда один транзистор открыт, а другой закрыт, или наоборот. Одно состояние обозначается нулем, а другое единицей.
ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО ИЗ ДВУХ
СИМВОЛОВ- 0 ИЛИ 1, НАЗЫВАЕТСЯ 1 БИТ (англ. binary digit- двоичная единица). 1 бит - минимально возможный объем информации.
Если у нас есть один бит, то с его помощью мы можем закодировать один из двух
символов - либо 0, либо 1.
Если же есть 2 бита, то из них можно составить один из четырех вариантов кодов: 00 , 01 ,
10 , 11 .
Если есть 3 бита - один из восьми: 000 , 001 , 010 , 100 , 110 , 101 , 011 , 111 .
Закономерность очевидна:
1 бит- 2 варианта,
2 бита- 4 варианта,
3 бита- 8 вариантов;
Продолжая дальше, получим:
4 бита- 16 вариантов,
5 бит- 32 варианта,
6 бит- 64 варианта,
7 бит- 128 вариантов,
8 бит- 256 вариантов,
9 бит- 512 вариантов,
10 бит- 1024 варианта, .....
N бит - 2 в степени N вариантов.
В обычной жизни нам достаточно 150-160 стандартных символов (больших и маленьких
русских и латинских букв, цифр, знаков препинания, арифметических действий и т.п.).
Если каждому из них будет соответствовать свой код из нулей и единиц, то 7 бит для этого будет недостаточно (7 бит позволят закодировать только 128 различных символов), поэтому используют 8 бит.
ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ОДНОГО ПРИВЫЧНОГО ЧЕЛОВЕКУ СИМВОЛА В ЭВМ
ИСПОЛЬЗУЕТСЯ 8 БИТ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ЗАКОДИРОВАТЬ 256 РАЗЛИЧНЫХ СИМВОЛОВ.
СТАНДАРТНЫЙ НАБОР ИЗ 256 СИМВОЛОВ НАЗЫВАЕТСЯ ASCII (означает "Американский Стандартный Код для Обмена Информацией"- англ. American Standart Code for Information Interchange).
ОН ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ РУССКИЕ И ЛАТИНСКИЕ БУКВЫ, ЦИФРЫ, ЗНАКИ ПРЕПИНАНИЯ И АРИФМЕТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ И Т.П.
КАЖДОМУ СИМВОЛУ ASCII СООТВЕТСТВУЕТ 8-БИТОВЫЙ ДВОИЧНЫЙ КОД, НАПРИМЕР:
A - 01000001,
B - 01000010,
C - 01000011,
D - 01000100, и т.д.
Таким образом, если человек создает текстовый файл и записывает его на диск, то на самом деле каждый введенный человеком символ хранится в памяти компьютера в виде набора из восьми нулей и единиц. При выводе этого текста на экран или на бумагу специальные схемы - знакогенераторы видеоадаптера (устройства, управляющего работой дисплея) или принтера образуют в соответствии с этими кодами изображения соответствующих символов.
Набор ASCII был разработан в США Американским Национальным Институтом Стандартов (ANSI), но может быть использован и в других странах, поскольку вторая половина из 256 стандартных символов, т.е. 128 символов, могут быть с помощью специальных программ заменены на другие, в частности на символы национального алфавита, в нашем случае - буквы кириллицы. Поэтому, например, передавать по электронной почте за границу тексты, содержащие русские буквы, бессмысленно. В англоязычных странах на экране дисплея вместо русской буквы Ь будет высвечиваться символ английского фунта стерлинга, вместо буквы р - греческая буква альфа, вместо буквы л - одна вторая и т.д.
ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО СИМВОЛА ASCII НАЗЫВАЕТСЯ 1 БАЙТ.
Очевидно что, поскольку под один стандартный ASCII-символ отводится 8 бит,
1 БАЙТ = 8 БИТ.
Остальные единицы объема информации являются производными от байта:
1 КИЛОБАЙТ = 1024 БАЙТА И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО ПОЛОВИНЕ СТРАНИЦЫ ТЕКСТА,
1 МЕГАБАЙТ = 1024 КИЛОБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 500 СТРАНИЦАМ ТЕКСТА,
1 ГИГАБАЙТ = 1024 МЕГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ,
1 ТЕРАБАЙТ = 1024 ГИГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2000
КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ.
Обратите внимание, что в информатике смысл приставок кило - , мега- и других в общепринятом смысле выполняется не точно, а приближенно, поскольку соответствует увеличению не в 1000, а в 1024 раза.
СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ ИЗМЕРЯЕТСЯ В БОДАХ.
1 БОД = 1 БИТ/СЕК.
В частности, если говорят, что пропускная способность какого-то устройства составляет
28 Килобод, то это значит, что с его помощью можно передать по линии связи около 28 тысяч нулей и единиц за одну секунду.
7. СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ НА ДИСКЕ
ИНФОРМАЦИЮ НА ДИСКЕ МОЖНО ОБРАБОТАТЬ С ПОМОЩЬЮ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ПРОГРАММ ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЧТОБЫ ОНА ЗАНИМАЛА МЕНЬШИЙ ОБЪЕМ.
Существуют различные методы сжатия информации. Некоторые из них ориентированы на
сжатие текстовых файлов, другие - графических, и т.д. Однако во всех них используется общая идея, заключающаяся в замене повторяющихся последовательностей бит более короткими кодами. Например, в романе Л.Н.Толстого "Война и мир" несколько миллионов слов, но большинство из них повторяется не один раз, а некоторые- до нескольких тысяч раз. Если все слова пронумеровать, текст можно хранить в виде последовательности чисел - по одному на слово, причем если повторяются слова, то повторяются и числа. Поэтому, такой текст (особенно очень большой, поскольку в нем чаще будут повторяться одни и те же слова) будет занимать меньше места.
Сжатие информации используют, если объем жесткого диска недостаточен для хранения
требуемого объема информации, если какая-то информация не используется длительное время, но удалять ее нецелесообразно, поскольку она может потребоваться позже, или если какую-то информацию, занимающую большой объем, хотят перенести на другую ЭВМ.
Сжатие всего диска используют редко, поскольку, во-первых, оно замедляет работу (при
любом обращении к диску информацию нужно или сжимать при записи или возвращать к нормальному состоянию при считывании), во-вторых, информацию на таком диске сложнее восстановить при каких-либо сбоях, например при заражении вирусами.
Архивацию, т.е. выборочное сжатие определенных файлов, применяют гораздо чаще.
Программы, используемые при сжатии всего диска называют стеккерами, при архивации
отдельных файлов - архиваторами. Эти программы часто позволяют достичь высокой степени сжатия информации - в два раза и более.