Jegyzet tanítási technikák Informatikai - 9. fejezet
9.1. adatok bemutatását egy számítógépes
ª Az ábrázolás numerikus adatokat.
ª képviseli karakter információ.
ª bemutatása grafikus információkat.
ª képviselete hang.
Szerint a cél számítógép - univerzális, szoftver által vezérelt automata készülék adatait. Az egyetemes tulajdonság kell, hogy a számítógép végzi mind a három fő típusa információs folyamatok: tárolása, továbbítása és feldolgozása információt. A mai számítógépek dolgozik minden típusú adatok: numerikus, karakter, grafika, és a hang. Az információt a számítógép memóriájában tárolt feldolgozásra szánt, úgynevezett adatokat.
Amint azt már az előző fejezetben, hogy képviselje minden típusú adat bináris ábécé használata a számítógép memóriájában. Értelmezése azonban szekvenciák bináris számjegy mindkét típusú adatok saját. Hangsúlyozzuk ismét, hogy beszélünk a belső ábrázolás az adatok, míg a külső képviselet input-output eszközök ismerős emberi formában.
Képviselete számszerű információkat. Történelmileg az első nézet az adatok, amelyek kezdte meg működését a számítógépek voltak számok. Az első számítógépek, amelyeket kizárólag a matematikai számítások. A elveivel összhangban a Neumann János, a számítógép elvégzi a számítást a bináris rendszer. A kérdés a belső (a motor) meg fogja vizsgálni a számok ábrázolása részletesebben, mint történik a tankönyvek.
Szerkezeti egységek számítógép memóriájában - bit, bájt és gépi szó. Sőt, a koncepció a bitek és bájtok egyetemes, és nem függ a számítógépes modellt, és a gépi szó mérete függ, hogy milyen típusú processzor. Ha egy gép szó, hogy a számítógép egyenlő egy bájt, egy ilyen gép az úgynevezett 8-bit (8 bites); Ha a gép szó áll 2 bájt, egy 16 bites számítógép; 4 byte-os szót egy 32 bites számítógépre. Vita arról, hogy a számok képviselik a számítógép memóriájában, kerül sor a példa 16 bites gépek.
A számok a számítógép memóriájában tárolt két formátumok: formájában fixpontos és lebegőpontos formátumban. Pont alatt itt és a továbbiakban azt jelenti, egy jel elválasztó az egész és tört részét a számot. fixpontos formátum tárolására használt memória egészek. Ebben az esetben ez a szám egy gép szó memóriát (16 bit). Ahhoz, hogy a belső ábrázolása egy N pozitív egész szám formájában egy fix pont szükség:
1) lefordítani N számú egy bináris számrendszer;
2) az eredmény kiegészíti jelentéktelen bal nullákkal 16 bit.
Például, N = 160.710 = 110010001112. belső ábrázolása ez a szám a számítógép szót a következő:
Egy tömör hexadecimális ez a kód van írva a következő: 0647.
Bit a gépi szó van számozva 0-15 jobbról balra. Senior 15. bit egy gépi ábrázolása bármely pozitív szám nullával egyenlő. Ezért, a maximális egész szám, forma:
0111 1111 1111 11112 = 7FFF16 = (2151) = 3276710.
Rögzítéséhez a belső ábrázolása egy negatív egész szám (N) szükséges:
1), hogy megkapja a belső ábrázolása egy pozitív szám N;
2), hogy megkapja a fordítottja a kód helyett 0 1 és 1: 0;
3) adjunk a kapott szám 1.
Határozza meg ezeket a szabályokat a belső ábrázolása száma 160.710.
1) 0000 0110 0100 0111
2) 1111 1001 1011 1000
1111 1001 1011 1001 eredmények
Hexadecimális eredmény: F9B9.
Az ismertetett eljárás a képviselő negatív egész szám az úgynevezett kiegészítő kód. Az MSB bármilyen ábrázolása egy negatív szám értéke 1. Következésképpen azt jelzi, hogy a jel egy számot, és ezért nevezik a jel kicsit.
Alkalmazása kiegészítő kód a belső ábrázolása negatív számok lehetővé teszi, hogy helyettesíti a működése mellett kivonási művelet egy negatív szám: N - M = N + (-M). Nyilvánvaló, ki kell elégítenie a következő egyenlet: N + (N) = 0. végre mellett az ilyen számok fent kapott 1607 -1607:
0000 0110 0100 0111 1607
1111 1001 1011 1001 -1607
1 0000 0000 0000 0000 0
Így egy egységet a vezető kategória hozzáadásával kapott, a határon túli a rács kicsit gépi szó és eltűnik, és a memória nulla.
A kimenet bináris számjegy külföldön lefoglalt memóriát a számot hívják túlcsordulás. Mert valós számok, ez a helyzet vészhelyzet. a processzor érzékeli, és megáll (túlcsordulás interrupt). Azonban nem történik túlcsordulás van rögzítve a vészhelyzetben és megszünteti egész számításokat.
16-bites bináris szám 1000 0000 0000 0000 = 215 "negatív önmagában":
1000 0000 0000 0000 215
0111 1111 1111 1111
1000 0000 0000 0000 -215
Ez a kód, hogy képviselje az érték -215 = -32768. Következésképpen, a tartomány képviselete egész 16 bites gépi szó:
Általában a k-bites gépi szó, hogy a tartomány a következő:
A különböző típusú számítógépek különböző változatai a méret a szervezet egy lebegőpontos. Íme egy példa az egyik változat szerint a megjelenítése egy valós számot a 4 byte-os memória hely:
A formátum egy lebegőpontos képviselet használják egész értékek és értékek egy tört része. A matematika, mint a számok hívják érvényes programozás - valóságos.
lebegőpontos képviselet formátum a valós szám R formájában egy mantissza termék (T) a radix (n) egy bizonyos egész erő, amely az úgynevezett a sorrendben (p):
A sorrend határozza meg, a pozíciók száma és milyen irányban kell léptetni ( „úszik”) pontot a mantissza. Például, 0,25324'102 = 25,32410. Ugyanakkor az igaz, és az alábbi egyenletek:
Következésképpen, a képviselet formájában lebegőpontos kétértelmű. Ez nem volt félreérthető a számítógéphez egy normalizált formában úszó. Mantissa normalizált formában kell felelniük a feltételt:
Tekinthető egy normalizált formában: 0,25324 w2.
A számítógép memóriája van ábrázolva mantissza integer, amely csak a leginkább számjeggyel (nulla egész és vessző nem tárolja). Következésképpen, a feladat a belső ábrázolása egy valós szám csökken benyújtását pár egész számok: a mantissza (m) és sorrendben (p). A példában gondolkodunk, m = 25324, p = 2.
A különböző típusú számítógépek különböző változatai a méret a szervezet egy lebegőpontos. Íme egy példa az egyik változat szerint a megjelenítése egy valós számot a 4 byte-os memória yach6eyke:
1. Byte 2. Byte 3. Byte 4. Byte
A legjelentősebb bit az 1. byte tárolja jele száma: 0 - plusz 1 - negatív; 7 maradék bitek a 1. rendű bájt tartalmazza a gépet; A következő 3 byte tárolja számjegye a mantissza.
Az alapréteg a számítástechnika a kérdés az ábrázolás a valós számok lehet tekinteni, hogy a fejlett szinten csak. Az elméleti anyagot és gyakorlati feladatok a témában rendelkezésre állnak a kézikönyv [6].
Az első feladat -, hogy megismertesse a karaktert, számítógép. Tudniuk kell, hogy a
- számítógépes ábécé tartalmaz 256 karakter;
- Minden karakter veszi 1 bájtot.
A következő az, hogy a koncepció a kódolási táblázat. kódtáblát - olyan szabvány, amely rendel minden betű az ábécé saját sorozatszámmal. A legkisebb szám - 0, a legmagasabb - 255. A bináris kód a karakter - az a sorozatszámot a bináris rendszer. Így a kódolási táblázat létesít kapcsolatot a külső karakter ábécé számítógép és a belső bináris.
A nemzetközi szabvány a személyi számítógépek volt az ASCII tábla. A gyakorlatban lehet találkozni a másik asztalnál - KOI-8 (kód információcsere), amelyet a globális számítógépes hálózatok, futtató számítógépeken a Unix operációs rendszer, valamint a PDP típusú számítógépek. Ezek közé tartozik, különösen a hazai iskolai számítógép Electronics-UKNC.
A diákok nem kell megkövetelni tárolására karakter kódok. Azonban néhány alapelvét kódtáblák, tudniuk kell. Együtt kell figyelembe venni a diákok az ASCII táblázat tartalmazza számos tankönyv és szakkönyv. Ez két részre oszlik. Nemzetközi szabvány csak az első felében a táblázatban, azaz Szimbólumok számozása 0-tól 127 Ezek közé tartozik a kis- és nagybetűk, a latin ábécé, decimális számjegy, írásjel, mindenféle konzolok, kereskedelmi és egyéb karaktereket. Szimbólumok számokkal 0-31 nevezzük vezetők. Feladatuk - irányító kimenete szöveget a képernyőn, vagy nyomtatott, egy sípoló hang, szöveg jelölés, stb Jelképe a szám 32 - egy rés, azaz a üres pozíció a szövegben. Minden egyéb védjegy elismert bizonyos. Fontos felhívni a tanulók figyelmét a betartását a lexikográfiai érdekében a megállapodás a latin ábécé és a számok. Ez az elv azon alapul, képes rendezni jellegű információkat, amelyek a diákok találkoznak először, dolgozó adatbázisok.
A második felében a kódkönyv lehet különböző kiviteli alakok. Először is, hogy használják ki az elhelyezés a nemzeti ábécé más, mint a latin. Ami a kódolást az orosz ábécé - a cirill ábécét, használt különböző változatai a táblázatok, gyakran problémákat átadása orosz szöveg egyik számítógépről a másikra, egyik programból a másikba. Azt lehet mondani a diákoknak, hogy a táblázat a karakterkódolás 128-255 úgynevezett kódlapot, és mindegyik változata van saját száma. Például az MS-DOS kódlap száma 866, és Windows - szám 1251.
Amint további információkat, akkor lehet mondani, hogy a szabványosítás a karakterkódolás van megoldva az új nemzetközi szabvány, az úgynevezett Unicode. Ez a 16-bites kódolás, azaz a benne minden karakter kap 2 bájt memóriát. Természetesen ez a memória mennyisége megduplázódik. De egy ilyen kód táblázat beszúrja a 65.536 karakter. Egyértelmű, hogy ez lehetséges, hogy a mindenféle nemzeti ábécét.
Bemutatása a grafikus információk. Két megközelítés a problémát a képviselete a kép a számítógép: raszter és vektor. A lényege mindkét megközelíti a bomlás, azaz felosztása a képet a részeket, amelyek könnyű leírni.
Hozzák nyilvánosságra, hogy a tanulók a kapcsolatot a színkód és a keverék összetétele az elsődleges színek. Meg kell kiindulnia nyolc beállítások palettát. Ebben az esetben, egy három-bites kódot, és minden egyes bitje a kód meglétét jelzi (1) vagy hiánya (0) a megfelelő alapszínek. Az alábbi táblázat mutatja kódok vosmitsvetnyh paletta (fülre. 9.1).
Binary nyolc paletta
A bitek kódot vannak elosztva elve „GLC”, azaz az első bit felelős a piros komponens, a második - .. A zöld, a harmadik - kék. Ebben a témakörben a tanulók számára lehetővé kell tenni, hogy válaszoljon a kérdésekre, mint:
- keverés bármilyen színű lesz rózsaszín?
- Köztudott, hogy a barna szín úgy állítjuk elő piros és zöld színekben. Milyen kódot barna?
Amikor beállítja az a színes képeket hozott egyes színek beállítása a megfelelő decimális szám. Szerezd meg a szín számát nagyon egyszerű. Ehhez a bináris kód, figyelembe véve az egész bináris számot át kell alakítani a tízes számrendszerben. Ezután, a táblázat szerint. 9.1, fekete szám - 0, kék - 1, zöld - 2, stb A fehér a 7-es számú hasznos abból a szempontból, hogy biztosítsa a tudás, a bináris rendszerben, olyan kérdéseket:
- Nem nézett az asztalra, az úgynevezett decimális szám piros.
Csak miután a diákok elkészült egy 8 színpalettát, akkor folytassa a figyelmet a kódoló több színben. Kód 16. táblázat-színpaletta adják a tankönyv. [14] Ezek ugyanazok a nyolc szín, de két fényerő. Ez vezérli a fényerő egy opcionális negyedik bit - bit az intenzitás. A szerkezet a 16-színkód „IKZS”, és - az átviteli sebesség. Például, ha egy 8-színpaletta kód 100 utal, hogy a vörös szín, a 16-színpaletta: 0100 - Red, 1100 - élénk vörös színt; IT - Brown, 1110 - fényes barna (sárga).
A vektor megközelítés, a kép látható, mint a gyűjtemény egyszerű elemek: egyenes vonalak, ívek, körök, ellipszisek, téglalapok stb zakrasok nevű grafikus primitívek .. Grafikus információk - olyan információk, amelyek egyértelműen meghatározza az összes grafikus primitívek teszik fel a képet.
A helyzete és alakja grafikus primitívek meghatározott koordináta-rendszerben kép társított képernyőn. Általában a származási található a bal felső sarokban. A rács pixelek egybeesik koordinátarács. A vízszintes X tengely irányul balról jobbra; a függőleges tengelyen y- lefelé.
Közötti kommunikáció a számjegyet színkód - B és a színek számát - ^ (panel méretét) általános képlete: K = 2b. A szakirodalom számítógépes grafika b érték általában az úgynevezett bit mélységben. Az úgynevezett természetes színpaletta szerezhetők be b = 24. Egy ilyen paletta bitmélységet magában foglalja a több mint 16 millió szín.
A vektorban a megközelítés, a kép látható, mint a gyűjtemény egyszerű elemek: egyenes vonalak, ívek, körök, ellipszisek, téglalapok, stb zakrasok nevű grafikus primitívek. Grafikus információk - olyan információk, amelyek egyértelműen meghatározza az összes grafikus primitívek teszik fel a képet.
A helyzete és alakja grafikus primitívek meghatározott koordináta-rendszerben kép társított képernyőn. Általában a származási található a bal felső sarokban. A rács pixelek egybeesik koordinátarács. A vízszintes tengelyen az X irányul balról jobbra; függőleges Y-tengely - a felülről lefelé.
hangteljesítmény. A modern számítógépek „képes”, hogy mentse, és lejátssza a hangot (beszéd, zene, stb.) Sound, valamint minden olyan egyéb információt, amely megjelenik a számítógép memóriájában formájában bináris kódot.
A meglévő tankönyvek az alaptanfolyam számítógépes hang bemutató témája a számítógépes szinte világít (ez az anyag áll rendelkezésre a hasznot speciális kurzusok). Ugyanakkor, a kötelező minimális követelményeket tartalmazott kérdéseket a multimédiás technológiák. Ismeretes, hogy a hang alapvető eleme a multimédiás termékek. Ezért további fejlesztése az alaptanfolyam lesz szükség a felvételét a téma bemutatása hang. Röviden megvitatják ezt a kérdést.
Az alapelv az audio kódolással kódoló image kifejezett a „diszkrét”.
Amikor kódolás kép mintavételezési - egy partíciót minta véges számú színes elemek - pixel. A kisebb ezeket az elemeket, a kevésbé jövőképünk észre a diszkrét mintát.
A fizikai természetét hang - vannak oszcillációk egy bizonyos frekvencia tartományban, a hanghullám keresztül továbbítják a levegőt (vagy más rugalmas közeg). Az a folyamat, a hanghullámok egy bináris kódot a számítógép memóriájában:
Audio adapter (hangkártya) - speciális eszköz csatlakozik a számítógéphez, a konvertáló audio frekvenciájú elektromos rezgések számszerű bináris kód, amikor a bemeneti hang és inverz transzformáció (a numerikus kódot az elektromos rezgések) alatt hangvisszaadás.
A folyamat során a hangfelvétel audió adapter egy bizonyos ideig intézkedések amplitúdója az elektromos áram és kiírja a bináris kódot a regisztrációhoz a kapott értéket. Ezután a kód a nyilvántartás íródik át a fő memória a számítógép. Minőségi számítógépes hang tulajdonságai határozzák meg az audio adapter: mintavételi ráta és bit mélységben.
A mintavételi frekvencia - a számú bemeneti mérés 1 másodpercig. A frekvencia mértékegysége a Hertz (Hz). Egy mérés 1 másodpercig felel meg 1 Hz frekvencián. 1000 mérés 1 másodpercig - 1 kilohertz (kHz). Tipikus mintavételi frekvenciája audio adapter 11 kHz, 22 kHz, 44,1 kHz, és mások.
Bites regiszter - a bitek száma az audio adapter nyilvántartásba. Bit bemeneti jel határozza meg a mérés pontosságát. Minél nagyobb a bit mélység, annál kisebb a hiba az egyes átalakító elektromos jelet egy számot, és fordítva. Ha a szélessége 8 (16), a 2s = 256 (216 = 65536) különböző értékeket kaphatunk mérésével a bemeneti jel. Nyilvánvaló, hogy a 16-bites audio adapter vagy inkább kódolja és játssza a hangot, mint a 8-bites.
Hang fájl - a fájl, amely az audio információt egy numerikus bináris formában. Általános szabály, hogy az információt az audio fájl tömörítve.
Példa. Méretének meghatározása (bájtban) a digitális audio fájl, játékidő, ami 10 mp mintavételi arány 22,05 kHz felbontással 8 bit. A tömörített fájlok nem vonatkozik.
Határozat. A képlet kiszámításához a méret (bájtban) a digitális audio fájl (mono): (mintavételi frekvencia Hz-ben) x (a felvételi időt másodpercben) x (felbontás bitekben) / 8.
Így a fájl mérete a következőképpen számítjuk ki: 22050'10'8 / 8 = 220.500 bájt.