Как представить информацию в цифровых устройствах?

Как представить информацию в цифровых устройствах?

Под информацией в широком смысле принято понимать различные сведения о событиях в общественной жизни, явлениях природы, о процессах в технических устройствах. Она содержатся в нашей речи, в текстах книг и газет, в показаниях измерительных приборов и отображает разнообразие, присущее объектам и явлениям реального мира. Информацию, воплощенную и зафиксированную а некоторой материальной форме, называют сообщением и передают с помощью сигналов. Природа большинства физических величин такова, что они могут принимать любые значения в каком-то диапазоне (температура, давление, скорость и т.д.). Сигнал, отображающий эту информацию и возникающий на выходе соответствующего датчика, на любом временном интервале может иметь бесконечное число значений. Так как в данном случае непрерывный сигнал изменяется аналогично исходной информации, его обычно называют аналоговым, а устройства, в которых действуют такие сигналы – аналоговыми. Существуют также дискретные сообщения, параметры которых содержат фиксированный набор отдельных значений. А так как этот набор конечен, то и объем информации в таких сообщениях конечен.

На практике непрерывные сообщения можно представлять в дискретной форме. Непрерывность сообщений по величине не может быть реализована в связи с погрешностью источников и приемников информации и наличием помех в канале передали информации. Поэтому к непрерывным сигналам, отображающим сообщения, можно применять квантование по уровню и по времени, При квантовании по уровню совокупность возможных значений напряжения или тока заменяют конечным набором дискретных значений из этого интервала. Квантование по времени предусматривает замену непрерывного сигнала последовательностью импульсов, следующих через определенные промежутки временя (рис. 1), называемых тактовыми. Если тактовые интервалы выбраны соответствующим образом, то потери информации не происходит. При одновременном введении квантования по времени и по уровню амплитуда каждой выборки будет принимать ближайшее разрешенное значение из выбранного конечного набора значений. Совокупность всех выборок образует дискретный или цифровой сигнал. Каждое значение дискретного сигнала можно представить числом. В цифровой технике такой процесс называется кодированием (дискретизацией), а совокупность полученных чисел—кодом сигнала.


Рисунок 1

Вместо преобразования или передачи конкретных сигналов эти операции в устройствах цифровой техники могут быть выполнены над их кодами. При этом можно оперировать и аналоговыми сигналами, которые преобразуются в цифровые -с помощью АЦП.

Таким образом, дискретное сообщение состоит из набора чисел и символов (например, знаков «+» и «-»). Каждое число состоит из цифр. Способ записи чисел цифровыми знаками называется системой счисления. В цифровой технике используются так называемые позиционные системы счисления [20, 32]. Значение каждой входящей в число цифры зависит от ее положения в записи числа. Количество различных цифр, применяемых в позиционной системе, называют основанием системы. В зависимости от основания, позиционные системы счисления могут быть десятичными – с основанием 10, двоичными – с основанием 2 и др. Образовании чисел я любой системе счисления производят следующим образом: фиксируют позиции, называемые разрядами; каждому разряду присваивают свой вес hi (где i номер разряда); hi=p i (p – основание системы); в разрядах размещают цифры ai Тогда любое число A может быть представлено в виде

Здесь n – число знаков до запятой; m – число знаков после запятой. Последовательность цифр.

можно рассматривать как код числа в заданной системе счисления.

В цифровой технике наибольшее распространение получила двоичная сиcтема счисления, содержащая только цифры 0 и 1, п ее основанием служит число 2. Например, число 25,5 в десятичной и двоичной системах счисления может быть представлено в виде

Значительно реже используют восьмеричную и шестнадцатеричную системы. Их, в частности, применяют при составлении программ для более удобной. и короткой записи двоичных кодов команд, так как эти системы не требуют специальных операций для перевода в двоичную систему. Так, для перевода восьмеричного или шестнадцатеричного числа в двоичное каждую цифру переводимых чисел заменяют соответственно трех- и четырехразрядными двоичными числами. Например, восьмеричное число 726,4 в двоичной системе имеет. вид (726,4)8== (111010110,1)2. Для удобства изображения шестнадцатеричных цифр, больших 9, шесть старших цифр обычно изображают символами A, B, C, D, E, F.

В цифровых устройствах широко используют и так называемые двоично-десятичный код. В этом коде каждый разряд десятичного числа представляется в двоичном коде. В таблице 1 приведены коды чисел в различных системах счисления.

Код
ДесятичныйДвоичныйВосьмеричныйДвоично-десятичныйШестнадцатеричный
11111
2102102
3113113
410041004
510151015
611061106
711171117
810001010008
910011110019
101010120001 0000A
111011130001 0001B
121100140001 0010C
131101150001 0011D
141110160001 0100E
151111170001 0101F
1610000200001 011010
1710001210001 011111
1810010220001 100012
1910011230001 100113
2010100240010 000014
2110101250010 000115
2210110260010 001016
2310111270010 001117
2411000300010 010018
2511001310010 010119
2611010320010 01101A
2711011330010 01111B
2811100340010 10001C
2911101350010 10011D
3011110360011 00001E
3111111370011 00011F
32100000400011 001020

Числа десятичной системы счисления нетрудно перевести в числа двоичной системы. При этом порядок перевода целых чисел отличается от перевода дробей. Чтобы перевести целое число Х с основанием 10 в систему с основанием 2, необходимо последовательно делить заданное число и получающиеся в процессе деления частные на 2 до тех, пор пока последнее частное не окажется меньше 2. Результат перевода записывается в виде последовательности цифр слева на право, начиная с последнего частного и кончая первым остатком (при этом число младшего разряда есть первый остаток). Все действия в процессе деления числа производят в десятичной системе счисления.

Виды информации

Аналоговая и цифровая информация

Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки делают это по-разному. Каждая наука, занимающаяся вопросами, связанными с информацией, вводит свою систему классификации.

Для информатики самым главным вопросом является то, каким образом используются средства вычислительной техники для создания, хранения, обработки и передачи информации, поэтому у информатики особый подход к классификации информации. В информатике отдельно рассматривают аналоговую информацию и цифровую. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном работает с цифровой информацией.

Человек так устроен, что воспринимает информацию с помощью органов чувств.

Свет, звук и тепло — это энергетические сигналы, а вкус и запах — это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Мы не найдем двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и не услышим двух абсолютно одинаковых звуков — это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам — ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.

Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как она становится цифровой.

Разница между аналоговой информацией и цифровой прежде всего в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая — дискретна. Если у художника в палитре только одна зеленая краска, то непрерывную бесконечность зеленых цветов листьев он передаст очень грубо и все деревья на картине будут иметь одинаковый цвет. Если у художника три разные зеленые краски, то передача цвета уже будет чуть более точной. Для большей точности передачи аналоговой информации о живой природе художники смешивают разные краски и получают большое количество оттенков.

Есть ли какие-то звуки между нотами «ми» и «фа»? Наверное, есть. Но на фортепиано нельзя их исполнить, потому что для них нет клавиши. Переход от ноты «ми» к ноте «фа» происходит скачком, то есть дискретно.

На скрипке можно создать звуки любой высоты — стоит чуть сместить пальцы левой руки, и звук будет выше или ниже. Переход от одного тона к другому происходит плавно и непрерывно.

Таким образом, классификацию видов информатики можно представить в виде следующей схемы:

Устройства аналоговые и цифровые

Органы чувств человека так устроены, что он способен принимать, хранить и обрабатывать аналоговую информацию. Многие устройства, созданные человеком, тоже работают с аналоговой информацией.

1. Телевизор — это аналоговое устройство. Внутри телевизора есть кинескоп. Луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану. Чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает. Изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно.

2 . Монитор компьютера тоже похож на телевизор, но это устройство цифровое. В нем яркость луча изменяется не плавно, а скачком (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если он есть, мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображения на экране монитора получаются более четкими, чем на экране телевизора.

3. Проигрыватель грампластинок — аналоговое устройство. Чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук.

4. Телефон — тоже аналоговое устройство. Чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит наш собеседник.

К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры -они работают с информацией, представленной в цифровой форме. Цифровыми также являются мобильные телефоны, музыкальные проигрыватели лазерных компакт-дисков, мониторы – яркость луча изменяется скачком (есть луч – яркая белая или цветная точка, нет луча – черная точка).

Читайте также:  Как рассчитать освещенность территории?

Аналоговую информацию можно превратить в цифровую ( для этого достаточно, например, разным цветам присвоить номер или музыку записать нотами) и наоборот.

В вычислительной технике такие преобразования производят специальные устройства, которые называются аналогово-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи – АЦП и ЦАП.

Формы представления информации

Человек воспринимает аналоговую информацию с помощью органов чувств. Он стремится зафиксировать ее таким образом, чтобы она стала понятной другим. При этом одна и та же информация может быть представлена в разных формах.

Любую информацию можно представить в форме, наиболее удобной для восприятия. При этом таких представлений может быть несколько, и все эти формы будут являться различными моделями объектов, процессов или явлений.
Например, одну и ту же функцию можно представить с помощью таблицы, графика, формулы.

Представление информации в различных формах происходит в процессе восприятия окружающей среды живыми организмами и человеком, в процессах обмена информацией между человеком и человеком, человеком и компьютером (ПК), ПК и ПК и т.д. Преобразование информации из одной формы в другую (кодирование) необходимо для того, чтобы живой организм, человек или ПК мог хранить и обрабатывать информацию в удобной для него форме, на понятном для него языке.

Как представить информацию в цифровых устройствах?

Мы начинает рассматривать вопросы достаточно сложные для понимания и усвоения, но необходимые для общего развития и дальнейшей успешной учебы в тех направлениях, которые вы для себя выберете.

Давайте подумаем об информации как о сигнале. Мы знаем, что сигнал рассматривается с позиции носителя информации по техническим средствам передачи. Какие виды информации различают в системах передачи информации?

Для передачи информации, или, правильнее сказать, данных, используется физический процесс, который может быть описан математической формулой и называется сигналом. Именно сигналы различают по способу их представления как аналоговые и дискретные (см. рис. 1 и 2).

Рис. 1. Аналоговый сигнал

Рис. 2. Дискретный сигнал

В литературе постоянно ставят знак равенства между дискретными и цифровыми сигналами. Но их все-таки необходимо их различать.

Каковы различия между аналоговыми, дискретными и цифровыми сигналами ?

Аналоговая информация характеризуется плавным изменением ее параметров. Основные параметры наиболее простых синусоидальных аналоговых сигналов могут непрерывно и плавно меняться.

Дискретная информация базируется на ряде фиксированных уровней представления заданных параметров, взятых в определенные промежутки времени. Если этих уровней много, можно говорить о цифровом представлении информации, то есть когда в определенные дискретные моменты они принимают конкретные дискретные значения. К счастью, аналоговую информацию легко преобразовать в цифровую. Это делают так называемые аналогоцифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование обеспечивают цифроаналоговые преобразователи (ЦАП).

В качестве носителей аналоговой информации могут использоваться различные физические величины, принимающие различные значения на некотором интервале, например, электрический ток, радиоволна и т.д. При дискретизации, то есть при преобразовании непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов, за основу берется какое-либо конкретное значение, а любые другие, отличающиеся от нормы, просто игнорируются.

Какие устройства можно отнести к аналоговым, а какие – к дискретным ?

Аналоговыми устройствами являются:

Телевизор – луч кинескопа непрерывно перемещается по экрану, чем сильнее луч, тем ярче светится точка, в которую он попадает; изменение свечения точек происходит плавно и непрерывно;

Проигрыватель грампластинок – чем больше высота неровностей на звуковой дорожке, тем громче звучит звук;

телефон – чем громче мы говорим в трубку, тем выше сила тока, проходящего по проводам, тем громче звук, который слышит собеседник.

К дискретным устройствам относятся:

Монитор – яркость луча изменяется не плавно, а скачкообразно (дискретно). Луч либо есть, либо его нет. Если луч есть, то мы видим яркую точку (белую или цветную). Если луча нет, мы видим черную точку. Поэтому изображение на экране монитора получается более четким, чем на экране телевизора;

Проигрыватель аудиокомпакт-дисков – звуковая дорожка представлена участками с разной отражающей способностью;

струйный принтер – изображение состоит из отдельных точек разного цвета.

Человек благодаря своим органам чувств привык иметь дело с аналоговой информацией, а в компьютере информация представлена в цифровом виде. Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения или звукового сигнала на отдельные элементы.

Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

При передаче дискретных данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования – на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией или аналоговой модуляцией, подчеркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счет изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием. Эти способы отличаются шириной спектра результатирующего сигнала и сложностью аппаратуры, необходимой для их реализации.

В настоящее время все чаще данные, изначально имеющие аналоговую форму (речь, телевизионное изображение), передаются по каналам связи в дискретном виде, то есть в виде последовательности единиц и нулей. Процесс представления аналоговой информации в дискретной форме называется дискретной модуляцией. Аналоговая модуляция применяется для передачи дискретных данных по каналам с узкой полосой частот, типичным представителем которых является канал тональной частоты (телефонная сеть).

В простых вычислительных машинах, в таких, как цифровые электромеханические или аналоговые, перенастройка на различные задачи осуществлялась с помощью изменения системы связей между элементами на специальной коммутационной панели. В современных универсальных компьютерах такие изменения производятся с помощью запоминания в специальном устройстве, накапливающем информацию, той или иной программы ее работы.

В отличие от аналоговых машин, оперирующих непрерывной информацией, современные компьютеры имеют дело с дискретной информацией, на входе и выходе которых в качестве такой информации могут выступать любые последовательности десятичных цифр, букв, знаков препинания и других символов. Внутри системы эта информация кодируется в виде последовательности сигналов, принимающих лишь два различных значения.

В то время как возможности аналоговых машин ограничены преобразованиями строго ограниченных типов сигналов, современные компьютеры обладают свойством универсальности, иными словами, компьютер может производить преобразования любых буквенно-цифровых данных благодаря программе, составленной для выполнения той или иной задачи. Эта способность компьютера достигается за счет универсальности его системы команд, то есть элементарных преобразований информации.

Свойство универсальности компьютера не ограничивается возможностью оперирования одной лишь буквенно-цифровой информацией. В данном виде может быть представлена (закодирована) любая дискретная информация, а также – с любой заданной степенью точности – произвольная непрерывная информация. Таким образом, компьютеры могут рассматриваться как универсальные преобразователи информации. Свойство универсальности современных компьютеров открывает возможность моделирования с их помощью любых других преобразователей информации, в том числе любых мыслительных процессов.

Технологии цифровой обработки акустических сигналов и изображений находят все более широкое применение в различных областях, в частности при идентификации пользователей или для построения многоуровневых систем защиты. Вместе с тем в перечне основных предъявляемым к соответствующим системам требований на первом месте стоит универсальность, быстрота и эффективность выполнения различных процедур обработки на основе использования стандартных недорогих технических средств, входящих в комплект традиционной офисной техники и компьютерной телефонии: ПК, сканера, принтера, звуковой платы, модема. Для реализации таких систем нужны подходы, позволяющие обрабатывать акустический сигнал и речь.

Практически 80% информации человек получает через зрение, что означает доминирование зрительных рецепторов в жизнедеятельности человека. Вся информация в аппарате мышления человека сохраняется в виде образов, причем в этом образе сконцентрирована информация, полученная всеми рецепторами человека. Можно сделать вывод, что информация в памяти человека хранится в виде графических объектов. Развивая гипотезу о том, что любая информация, получаемая человеком извне, проходит стадию преобразования в изображения с последующей их целенаправленной обработкой, можно вывести последовательность процедур, пригодную для реализации в автоматизированных системах обработки данных различного рода, в том числе и в речи:

Предобработка, когда независимо от вида полученной информации осуществляется ее преобразование к общему виду первичных описаний в виде двухмерных матриц данных, имеющих неотрицательные значения, которые можно рассматривать как изображения, образы;

Обработка предполагает, что на основе каких-либо общих принципов, методов и алгоритмов осуществляются преобразования полученных первичных данных для достижения поставленных целей (сжатие, «шумоочистка», сравнение, распознавание и др.);

Получение новых знаний и принятие решений основываются на заключении из характера и вида полученной из внешнего мира информации, а также результатов ее обработки для выполнения конкретных действий в соответствии с общей стратегией поведения человека.

Практическая значимость этой гипотезы состоит в том, что интеллектуальные возможности человека по анализу и обработке визуальной информации, а также наработанный научный потенциал в области восстановления, распознавания и обработки изображений можно распространить сегодня на существующие технологии обработки информации иного рода, в том числе на акустические сигналы и речь.

Люди воспринимают пространство как «глубину», и изображения, формируемые мысленным взором, представляются им трехмерными. Однако в точных дисциплинах редко применяется обработка трехмерных изображений, что объясняется очевидными техническими трудностями работы с ними, а также недостаточным пониманием природы процесса восприятия изображений. В большинстве практических приложений исследователи имеют дело с квазитрехмерными изображениями, когда по двум известным параметрам, например, частоте и времени, строится некая двухмерная матрица, значения которой определяются значениями третьего известного параметра, например, мощностью и амплитудой рассчитанного мгновенного спектра.

Цифровая информация (стр. 1 из 3)

Министерство образования Российской Федерации

Иркутский Государственный Технический Университет

Кафедра мировой экономики

2. Единицы измерения цифровой информации

3. Передача цифровой информации

4. Кодирование и декодирование цифровой информации

5. Кодирование текстовой информации

6. Кодирование графической информации

7. Кодирование звуковой информации

Список использованной литературы

Цифровые технологии изо дня в день все больше наполняют окружающий нас мир, и этот процесс со временем только ускоряется. В повседневном обиходе любого из нас уже сегодня присутствует большое число самых различных цифровых устройств, каждое из которых имеет характеристики и свойства, значение которых оказывается не всегда известным и понятным для потребителя. Некоторые из ставших уже абсолютно привычными электронные устройства, равно как и компьютерные программы, остаются для потребителя некими черными ящиками, устройство и принцип действия которых скрыто от глаз.

Читайте также:  Болтовое соединение проводов ПУЭ

Потребительская аудио аппаратура, также как и остальная аппаратура – постепенно и уверенно переходящая на цифровые рельсы, становится все сложнее, ее параметры – все запутаннее, а принцип действия – все менее ясным. Этот реферат не является универсальным путеводителем в области цифрового звука и цифровой аудио и видео техники, однако в нем мы попытаемся разобраться с основными идеями, а также теоретическими и практическими принципами, лежащими в основе современных цифровых технологий и устройств. Я надеюсь, что приведенные в нем сведения окажутся полезными для читателя и явят собой некую основополагающую теоретическую базу, понимание которой просто необходимо всем активным аудио любителям, пользователям любых цифровых устройств.

Прежде всего, хотелось бы сказать, что все цифровые технологии основаны на методах кодирования и передачи информации. Рассмотрим поподробнее, что же такое цифровая информация, ее единицы измерения, принципы кодирования и передачи цифровой информации.

Термин «информация»восходит к латинскому informatio, разъяснение, изложение, осведомленность.

Информацию можно классифицировать разными способами, и разные науки это делают по-разному. Например, в философии различают информацию объективную и субъективную. Объективная информация отражает явления природы и человеческого общества. Субъективная информация создается людьми и отражает их взгляд на объективные явления.

В информатике отдельно рассматривается аналоговая информация и цифровая. Это важно, поскольку человек благодаря своим органам чувств, привык иметь дело с аналоговой информацией, а вычислительная техника, наоборот, в основном, работает с цифровой информацией.

Человек воспринимает информацию с помощью органов чувств. Свет, звук, тепло – это энергетические сигналы, а вкус и запах – это результат воздействия химических соединений, в основе которого тоже энергетическая природа. Человек испытывает энергетические воздействия непрерывно и может никогда не встретиться с одной и той же их комбинацией дважды. Нет двух одинаковых зеленых листьев на одном дереве и двух абсолютно одинаковых звуков – это информация аналоговая. Если же разным цветам дать номера, а разным звукам – ноты, то аналоговую информацию можно превратить в цифровую.

Музыка, когда ее слушают, несет аналоговую информацию, но если записать ее нотами, она становится цифровой.

Разница между аналоговой информацией и цифровой, прежде всего, в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая дискретна.

К цифровым устройствам относятся персональные компьютеры – они работают с информацией, представленной в цифровой форме, цифровыми являются и музыкальные проигрыватели лазерных компакт дисков.

2. Единицы измерения цифровой информации

Бит – наименьшая единица представления информации. Байт – наименьшая единица обработки и передачи информации. Единица измерения информации называется бит (bit) – сокращение от английских слов binary digit,что означает двоичная цифра.

В компьютерной технике бит соответствует физическому состоянию носителя информации: намагничено – не намагничено, есть отверстие – нет отверстия. При этом одно состояние принято обозначать цифрой 0, а другое – цифрой 1. Выбор одного из двух возможных вариантов позволяет также различать логические истину и ложь. Последовательностью битов можно закодировать текст, изображение, звук или какую-либо другую информацию. Такой метод представления информации называется двоичным кодированием(binary encoding).

В информатике часто используется величина, называемая байтом (byte) и равная 8 битам. И если бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных, то байт, соответственно, 1 из 256 (2 8 ). Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы:

1 Кбайт (один килобайт) = 2 10 байт = 1024 байта;

1 Мбайт (один мегабайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайта;

1 Гбайт (один гигабайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайта.

Например, книга содержит 100 страниц; на каждой странице – 35 строк, в каждой строке – 50 символов. Объем информации, содержащийся в книге, рассчитывается следующим образом:

Страница содержит 35 × 50 = 1750 байт информации. Объем всей информации в книге (в разных единицах):

1750 × 100 = 175 000 байт.

175 000 / 1024 = 170,8984 Кбайт.

170,8984 / 1024 = 0,166893 Мбайт.

3. Передача информации

Информация передается в виде сообщений от некоторого источника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением. Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.

Любое событие или явление может быть выражено по-разному, разными способами, разным алфавитом. Чтобы информацию более точно и экономно передать по каналам связи, ее надо соответственно закодировать.

Информация не может существовать без материального носителя, без передачи энергии. Закодированное сообщение приобретает вид сигналов-носителей информации, которые идут по каналу. Выйдя на приемник, сигналы должны обрести вновь общепонятный вид с помощью декодирующего устройства.

Совокупность устройств, предметов или объектов, предназначенных для передачи информации от одного из них, именуемого источником, к другому, именуемому приемником, называется каналом информации, или информационным каналом.

Примером может служить телефон. При телефонной передаче источник сообщения – говорящий. Кодирующее устройство, изменяющее звуки слов в электрические импульсы, – микрофон. Канал, по которому передается информация, – телефонный провод. Часть трубки, которую мы подносим к уху, выполняет роль декодирующего устройства (электрические сигналы снова преобразуются в звуки). Информация поступает в “принимающее устройство” – ухо человека на другом конце провода. Канал включает в себя телефонные аппараты (устройства), провода (предметы) и аппаратуру АТС (устройства). Особенностью этого информационного канала является то обстоятельство, что при поступлении в него информация, представленная в виде звуковых волн, преобразуется в электрические колебания и затем передается. Такой канал называется каналом с преобразованием информации. Но это пример передачи аналоговой информации.

Еще один пример, но уже цифровой информации – компьютер. Отдельные его системы передают одна другой информацию с помощью сигналов. Компьютер – устройство для обработки информации (как станок – устройство для обработки металла), он не создает из “ничего” информацию, а преобразует то, что в него введено. Компьютер является информационным каналом с преобразованием информации: информация поступает с внешних устройств (клавиатура, диск, микрофон), преобразуется во внутренний код и обрабатывается, преобразуется в вид, пригодный для восприятия внешним выходным устройством (монитором, печатающим устройством, динамиками и др.), и передается на них.

4. Кодирование и декодирование цифровой информации

Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. Информация совершает переход от исходной формы представления информации в форму, удобную для хранения, передачи или обработки. Декодирование – когда информация совершает обратный переход к исходному представлению информации.

В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму.

Как правило, вся информация в компьютере представляются с помощью нулей и единиц. Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичнойсистеме счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. С помощью двух цифр 0 и 1 можно закодировать любое сообщение.

Инженеров такой способ кодирования привлек простотой технической реализации – есть сигнал или нет сигнала. Эти состояния легко различать. Недостаток двоичного кодирования – длинные коды. Но в технике легче иметь дело с большим числом однотипных элементов, чем с небольшим числом сложных.

1 Представление информации в цифровых системах

В различные исторические периоды развития человечества для подсчетов и вычислений использовались различные способы представления чисел.

Совокупность приемов и правил наименования и обозначения чисел, с помощью которых можно установить взаимно однозначное соответствие между любым числом и его представлением в виде конечного числа символов называют СИСТЕМОЙ СЧИСЛЕНИЯ.

Существуют различные системы счисления. Примеры:

Счет предметов с помощью палочек:

ДВЕНАДЦАТЕРИЧНАЯ система: английская система мер:

1 фут = 12 дюймов

1 шиллинг = 12 пенсов

ШЕСТИДЕСЯТЕРИЧНАЯ система: Вавилон

1 час = 60 минут; 1′ = 60″

ДЕСЯТИЧНАЯ система – возникла в Индии, перенесена в Европу арабами, получила название арабской.

Возьмем для примера десятичное число 12 и посмотрим, каким образом оно получается в десятичной системе счисления:

12 = 1 * 10 1 + 2 * 10 0 = 12

где положение чисел 1 и 2 определяется степенью числа 10.

Аналогично: 342 = 3 * 10 2 + 4 * 10 1 + 2 * 10 0 = 300 + 40 + 2

Истинное значение каждой цифры определяется ее местом в числе, т.е. степенью числа 10 – основанием системы счисления.

Система счисления, в которой значение цифры в числе опреде-ляется ее местоположением (позицией), называется ПОЗИЦИОННОЙ.

В ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЕ СЧИСЛЕНИЯ основанием является число 2. В этом случае для записи чисел используют всего две цифры: 0 и 1. Возьмем, например, число 12 и разложим его по степеням 2.

Получим: 12 = 1 * 2 3 + 1 * 2 2 + 0 * 2 1 + 0 * 2 0

Число 12 в двоичной системе запишется как: 11002 = 1210

Перевод числа из десятичной в двоичную производится методом последовательного деления числа на 2 до тех пор, пока частное от деления не станет равным 1.

Число в двоичной системе записывается в виде остатков от деления, начиная с последнего частного, справа налево:

Дробная часть представляется суммой отрицательных степеней числа 2. Например, 0.25 = 2 -2 .

0.8125 = 0.5+0.25+0.0625 = 1*2 -1 + 1*2 -2 + 0*2 -3 + 1*2 -4 = 0.1101

При переводе дробей в двоичный код в большинстве случаев результат получается приблизительный, поэтому необходимо задавать точность преобразования с нужным количеством знаков после запятой.

Преимуществом двоичной системы счисления является то, что она использует только две цифры. Поэтому в цифровой технике для представления логических сигналов и выполнения операций над числами в двоичной системе счисления достаточно двух значений напряжения, соответствующих уровням логического нуля и логической единицы. Микропроцессорные устройства оперируют с информацией, представляемой комбинацией двоичных цифр – битов (могут принимать значения 0 или 1). Группы битов называют словами. Длина слова – разрядность различна и может составлять 4, 8, 16, 32 и более битов. Слово разрядностью 8 бит называют байтом. Диапазон представления чисел одним байтом составляет от 0 до 2 8 – 1, т.е. всего 256 значений.

Читайте также:  Пропорциональный термостабилизатор для инкубатора

При необходимости представления двоичных чисел со знаком старший разряд отводится для знака числа (0 – число положительное, 1 – отрицательное). В этом случае диапазон представления однобайтных чисел составляет от -127 до +127.

При написании программ на языках низкого уровня или в кодах МП и при обработке данных широко используются еще две системы счисления.

ВОСЬМЕРИЧНАЯ система в качестве основания использует число 8 и, соответственно, 8 цифр от 0 до 7. Перевод из десятичной системы в восьмеричную осуществляется по тому-же правилу, что и в случае с двоичной системой. Перевести число из двоичной в восьмеричную систему еще проще. Надо число, представленное в двоичном виде, сгруппировать справа налево по три цифры и каждую группу отдельно перевести по правилу перевода из двоичной системы в десятичную. Обратное преобразование – в обратном порядке. Например:

ШЕСТНАДЦАТЕРИЧНАЯ система в качестве основания использует число 16 и, соответственно, цифры от 0 до 9 и первые 6 букв латинского алфавита A, B, C, D, E, F. При переводе числа из двоичной системы в шестнадцатеричную надо число, представленное в двоичном виде, сгруппировать справа налево по четыре цифры и каждую группу отдельно перевести по правилу перевода из двоичной системы в десятичную. Например:

число 45310 = 1.1100.01012 = 1C516 = 1C5h = 0x1C5

ДВОИЧНО-ДЕСЯТИЧНАЯ система применяется в тех случаях, когда результат необходимо представить в удобном для восприятия человеком виде (на цифровом индикаторе, ЦПУ и др.). При этом каждая цифра десятичного числа отдельно переводится в двоичный код, причем результат представляется в четырех разрядах и при необходимости дополняется нужным количеством нулей. Окончательный результат получается при записи полученных двоичных чисел подряд, в том порядке, какой был в десятичном числе. Например:

Кабинет Информатики

–>–>Приветствую Вас Гость | RSS

–>Главная | –>Регистрация | –>ВходВторник, 09.06.2020, 18:19
–>

–>
–> –>Меню сайта –>
–>
–>

–> –>

–>Новости. –>
–> –>

–> –>

–>Конкурсы –>
–>

–>

–> –>

–> –>Статистика –>

–> –>

–> –>Форма входа –>
–>

Устройства отображения информации

Название: ДИСПЛЕЙ, МОНИТОР.
Дисплей (англ, display – показывать) относится к основным устройствам любого ПК, без которого невозможна эффективная работа. В процессе работы на экране дисплея отображаются как вводимые пользователем команды и данные, так и реакция системы на них.
Назначение. Устройство визуального отображения информации или, более точно, устройство отображения информации, находящейся в оперативной памяти, позволяющее обеспечить взаимодействие пользователя с аппаратным и программным обеспечением компьютера. Дисплеи – это важнейший компонент пользовательского интерфейса.
Дисплей – это общее название устройства, показывающего, отображающего информацию. Под управлением ЭВМ в качестве дисплея может работать даже бытовой телевизор. Казалось бы, проблема решена – есть устройство, позволяющее быстро отображать состояние системы. Однако оказалось, что при продолжительной работе с ним пользователь быстро устает: это устройство значительно влияет на работоспособность, эмоциональный настрой, самочувствие и способно привести к потере зрения. Были разработаны специализированные устройства – мониторы, контролирующие процесс отображения (анг. Monitor – староста в классе, наблюдающий за порядком, корректирующее или управляющее устройство).
Принцип работы. Так как информация бывает разной, то используются разнообразные устройства отображения информации.
Краткая классификация дисплеев:

  • по функциональному назначению: алфавитно-цифровые, графические;
  • по количеству воспроизводимых цветов: монохромные и цветные;
  • по физическим принципам формирования изображения: дисплеи на базе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллические панели, дисплеи на плазменных (газоразрядных) панелях, светодиодные матрицы.

Отличие алфавитно-цифровых (иногда говорят «знакоместных») и графических дисплеев состоит в том, что:

  • первые способны воспроизводить только ограниченный набор символов, причем символы могут выводиться толь ко в определенные позиции экрана (чаще всего на экран можно вывести 24 или 25 строк по 40 или 80 символов в строке);
  • вторые отображают как графическую, так и текстовую информацию, при этом экран разбит на множество точек (пикселей), каждая из которых может иметь тот или иной цвет. Из этих светящихся точек и формируется изображение.

Монохромные устройства способны воспроизводить информацию только в каком-либо одном цвете, возможно, с различными оттенками (градациями яркости). Встречаются чёрно-белые экраны, а также зелено-желтые. Многие специалисты признают, что для длительной работы за компьютером лучше использовать монохромный дисплей: глаза при этом устают намного меньше.
Цветные дисплеи обеспечивают отображение информации в нескольких оттенках цвета (от 16 оттенков до более чем 16 млн). Фактически, современные дисплеи могут отображать столько оттенков, сколько позволяет видеокарта, память которой хранит информацию о цветах точек экрана.

Наиболее распространены дисплеи на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ). Большинство персональных компьютеров оснащено в основном ЭЛТ-дисплеями. Они работают подобно бытовому телевизору.
Преимущества: современные ЭЛТ-дисплеи имеют высокое качество изображения, достаточно дёшевы и надёжны.
Недостатки: такие дисплеи достаточно громоздки, потребляют много энергии, имеют более высокий уровень излучения, чем дисплеи других типов.

Жидкокристаллические дисплеи (Liquid-Crystal Display), или LCD-дисплеи. Их действие основано на эффекте потери жидкими кристаллами своей прозрачности при пропускании через них электрического тока. Применяются преимущественно в портативных компьютерах (notebook).
Преимущества: жидкокристаллические дисплеи не создают вредного для здоровья пользователя излучения, наиболее экономичны в потреблении энергии, обеспечивают хорошее качество изображения.
Недостатки: такие дисплеи достаточно дороги, небольшие (14″) размеры экрана; если смотреть на экран сбоку, то почти ничего нельзя разглядеть.

Газо-плазменные дисплеи (plasma displays). Действие основано на свечении газа при пропускании через него электрического тока. Обычно газо-плазменные индикаторы состоят из нескольких подобных элементарных ячеек, число точек в каждой из которых подобрано наиболее оптимальным образом для отображения одиночных символов. Эти дисплеи применяются в основном в специализированных ЭВМ для отображения строк символов.

Светодиодные матрицы (LED-дисплеи). Обычно применяются во встроенных ЭВМ (используемых в автоматизированных линиях на промышленном производстве, в робототехнике и так далее) для отображения небольших объёмов текстовой информации.

Панели на основе светящихся пластмасс (LEP-панели).
Преимущества:

  • они светятся сами, что снижает энергопотребление. Кусочки пластика, излучающего красный, синий, зелёный свет, наносятся на гибкую пластиковую основу точно так же, как люминофор на поверхность кинескопа, к ним подводятся проводники – экран готов.
  • такие панели имеют небольшой вес при больших размерах. Например, гибкий пластиковый экран размером 1 м 2 может весить несколько десятков грамм.
  • LEP-элементы надёжны.

Основные пользовательские характеристики:

  • Размер экрана по диагонали. Измеряется в дюймах. Имеются 14″, 15″, 17″, 21″ и др. мониторы. Размер изображения, как правило, на дюйм меньше размера кинескопа. Считается, что 15″ монитор отлично подходит для работы в домашних условиях; 17″ монитор необходим для профессиональной работы с графикой; размеры экрана, большие 21″ для персонального монитора на сегодняшний день не очень удобны для пользования, так как экран тяжело окинуть взглядом.
  • Размер зерна экрана – расстояние в миллиметрах между двумя соседними люминофорами одного цвета. Меньший размер зерна соответствует более резкой и контрастной картинке, создавая общее впечатление чистоты цвета и чёткого контура изображения. У мониторов разного типа размер зерна экрана может находиться в пределах от 0,18 до 0,50 мм. Наиболее оптимальными для восприятия считаются мониторы с зерном экрана от 0,24 до 0,28 мм.
  • Разрешающая способность – число пикселей (точек экрана) по горизонтали и вертикали. Эта характеристика определяет контрастность изображения. Она зависит от размера экрана и размера зерна экрана, но может изменяться (в определённых пределах) с помощью программной настройки.

Таблица 1. Взаимосвязь размера экрана, размера зерна, разрешения экрана (оптимальные с точки зрения эргономики разрешающие способности при различных размерах кинескопа и зерна экрана)

Размер экранаРазмер зерна экрана
Разрешение
640×480
Разрешение
800×600
Разрешение
1024×768
Разрешение
280×1024
Разрешение
1600×1200
14″0,350,280,220,180,16
17″0,430,340,270,220,19
21″0,500,400,310,250,22
  • Число передаваемых цветов. Начиная со стандарта VGA, любой монитор способен отображать столько цветов, сколько обеспечивает объём памяти видеокарты.
  • Частота кадровой развёртки (скорость регенерации экрана, частота синхронизации) – это число изображений на экране монитора, перерисовываемых лучом электронной трубки за единицу времени. Данный параметр показывает, с какой скоростью обновляется изображение на экране. Измеряется в герцах. При изменении изображения с частотой кадровой развёртки менее 50-60 Гц человеческий глаз успевает реагировать на изменение картины экрана, становится заметным мерцание экрана. При этом глаза устают, воспаляются, может появиться головная боль. Именно поэтому разработан европейский стандарт, определяющий минимальную допустимую частоту кадровой развёртки на уровне 70 Гц, а рекомендуемую – не менее 85 Гц.
  • Соответствие стандартам безопасности. Поскольку при работе за компьютером наибольшее внимание уделяется пользователем именно изображению на экране дисплея, а ЭЛТ-монитор, как любой телевизор, излучает электромагнитные волны во всех диапазонах — от частоты развёртки кадров (50-100 Гц) до рентгеновского, то здоровья это не добавляет. И если от телевизора можно отодвинуться, то при работе с компьютером возникают проблемы. Поэтому были разработаны мониторы с внутренним экранированием и пониженным уровнем излучения (LR – Low Radiation). Позже были приняты стандарты на допустимый уровень излучения монитора – MPR II и ТСО’92. Глазу вредят и блики – отражение от экрана постороннего света. Специальное антибликовое покрытие хороших мониторов поглощает отражённый свет. Снизить излучение и отражение можно, навесив на монитор специальный экран.

Название: ВИДЕОКАРТА, ВИДЕОАДАПТЕР.
Назначение. Видеокарта – это устройство, управляющее дисплеем и обеспечивающее вывод изображений на экран. Она определяет разрешающую способность дисплея и количество отображаемых цветов.
Сигналы, которые получает дисплей (числа, символы, изображения и сигналы синхронизации) формируются именно видеокартой.
Видеоадаптер (видеоакселератор) – процессор, позволяющий выполнять многие операции с графическими данными без использования центрального процессора
Видеокарта состоит из:

  • набора микросхем (или одной интегрированной микросхемы – видеоакселератора);
  • цифроаналогового преобразователя данных, находящихся в видеопамяти, в видеосигнал;
  • видеопамяти;
  • самой платы с разъёмами.

Пользовательские характеристики видеокарт:

  • объём и тип видеопамяти;
  • функциональные возможности процессора (микросхем); совместимость с дисплеем и шиной соединения.

В настоящее время насчитывается более 30 модификаций видеокарт, различающихся конструкцией, параметрами и стандартами. Наиболее распространёнными в настоящее время являются видеокарты VGA (Video Graphics Array), SVGA (Super VGA), XGA (eXtended Graphics Array).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector