Представление графической информации.

Билет №1

1) Понятие информации – в узком смысле понимания - это любые сведения являющими объектом сбора хранения обработки.

Формы представления информации бывает в 2-х видах это аналоговая и дискретная при аналоговой - это величина характер не имеющего разрыва, дискретная - прерывистое изменение величины.

Свойства информации бывает 2-х видов «Внутренняя и внешняя» Внутренняя органически присуще объекту косвенным образом. (Адекватность проявляется через релевантность или достоверность)

Внешнюю характерно поведение объекта (качества)

2) полусумматоры и сумматоры – Сумматор выполняет арифметическое, а не логическое сложение чисел при сложении 2-х чисел в каждом разряде образуется сумма и при этом возможен переход в старший разряд Сумматор имеет 3 входа и 2 выхода. Полусумматор реализует суммирование без учета переноса он имеет 2 входа и выхода.

 

Билет №2

1) Кодирование информации – это процесс формирования определенного количества знаний. В более узком смысле под кодированием подразумевается переход от одной формы представления в другую для хранения передачи или обработки. Чаще всего кодируют тексты на естественные языки 3 способа символьный Графический Числовой.

Измерение информации - Это объем знаний, которое несет в себе сообщение пользователю.

Сообщение содержит информацию, если информация, заключенная в ней является для пользователя понятной и полезной.

Возможны 2 подхода.

Содержательный качественная оценка информации одну и туже информацию 2 человека могут оценить по разному. Единица измерения информации называется бит. 2^x=n

N кол во событий, x бит на сообщение.

Алфавитный подход- множество символов в тексте это алфавит Полное кол во символов мощность алфавита. 1 символ несет 1 бит информации log21=1 бит

2) Триггеры- это электронная схема, широко применяемая в регистрах компьютера для надежного запоминания разряда двоичного кода. Триггер имеет 2 устойчевых состояния одно это 2 ичная единица, а другое это 2 ноль.

Чаще всего используются ч rs триггеры от с установка р перезагрузка они имеют 2 входа и 2 выхода На каждый вентель если подается сигнал тогда это 1, отсутствие 0

 

Билет №3

1) Системы счисления- это способ представления чисел и соотвествующие ему правила действия над числами. Разделятся на не позиционную и позиционную СС. Не позиционная система счисления от положения цифры записи числа не зависит величина которую оно обозначает.

Позиционная СС- величина обозначаемое цифрой в записи числа зависит от ее позиции. Количеством использование цифр называется основанием позиционной СС.

2) Структура диска.

Формирование физической структуры диска состоит в создании на диске концентрических дорожек, которые, в свою очередь, делятся на секторы. Для этого в процессе форматирования магнитная головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор.

При записи файла на диск будет занято всегда целое количество секторов, Файл записывается в произвольные свободные сектора, которые могут находиться на различных дорожках.

Логические дефекты вызваны повреждением файловой структуры и системной области. Причинами появления логических дефектов могут быть: неправильное завершение работы MSWindows, некорректное завершение прикладных программ, внезапное отключение питания компьютера, выполнение ошибочных программ, действия компьютерных вирусов. перекрестные ссылки, потерянные кластеры и ошибки в именах файлов.

Перекрестные ссылки ― это ситуация, когда в цепочках кластеров двух или более файлов появляется один и тот же кластер, т.е. эти файлы являются пересекающимися. Файловая система компьютера не допускает такой ситуации. Скорее всего один из файлов испорчен Потерянные кластеры ― это кластеры, не отмеченные как свободные, но в то же время не занятые каким-либо файлом. Ошибки в именах файлов возникают, когда нарушены правила образования имен файлов.. При некорректной работе приложений могут нарушаться правила образования этих имен, а также связи между длинными и короткими именами Физические дефекты вызываются механическим повреждением поверхности жесткого диска, ее низким качеством или старением. Эти дефекты могут быть вызваны влиянием магнитных полей.

 

Билет №4

1) Представление числовой информации в ЭВМ. 1) Целые числа.

Множество целых чисел которые могут быть представлены в памяти ЭВМ ограничены. Диапазон значения зависит от размера ячеек памяти используемые для хранения их. разрядных ячейки может храниться 2^k различных значений целых чисел, так в 2-х байтовой ячейке может храниться 2^16 =65536 различных значений. Следоватьельно возможно 2 варианта а) диапазон 65535 без знаковое целое. Б) от -32717 до 32767 знаковое целое. Для представления отрицательных чисел вводится дополнительный знаковый бит 0- положительный, 1 – отрицательный. В ЭВМ используется прямой и обратный и дополнительные коды. В прямом коде знаковый вид ставится соответственная цифра остальной код остается без изменений.

В обратном коде заданная двоичное число побитно инвертируется.

Дополнительный код получается из обратного путем добавления 1.

В настоящее время для отображения отрицательных чисел почти всегда используется дополнительный код.

2) Вещественные числа

Несколько иной способ применяется для представления в памяти персонального компьютера действительных чисел. Рассмотрим представление величин с плавающей точкой.

Любое действительное число можно записать в стандартном виде M × 10 ^p, где 1  M < 10, p — целое. Например, 120100000 = 1,201 × 10⁸. Поскольку каждая позиция десятичного числа отличается от соседней на степень числа 10, умножение на 10 эквивалентно сдвигу десятичной запятой на одну позицию вправо. Аналогично деление на 10 сдвигает десятичную запятую на позицию влево. Поэтому приведенный выше пример можно продолжить: 120100000 = 1,201 × 10⁸ = 0,1201 × 10⁹ = 12,01 × 10⁷. Десятичная запятая "плавает" в числе и больше не помечает абсолютное место между целой и дробной частями.

В приведенной выше записи M называют мантиссой числа, а p — его порядком. Для того чтобы сохранить максимальную точность, вычислительные машины почти всегда хранят мантиссу в нормализованном виде, что означает, что мантисса в данном случае есть число, лежащее между 1₍₁₀₎ и 2₍₁₀₎ (1  M < 2). Основание системы счисления здесь, как уже отмечалось выше, — число 2. Способ хранения мантиссы с плавающей точкой подразумевает, что двоичная запятая находится на фиксированном месте. Фактически подразумевается, что двоичная запятая следует после первой двоичной цифры, т.е. нормализация мантиссы делает единичным первый бит, помещая тем самым значение между единицей и двойкой. Место, отводимое для числа с плавающей точкой, делится на два поля. Одно поле содержит знак и значение мантиссы, а другое содержит знак и значение порядка.

2) Принципы Дж.Фон-Неймона. Фон-Неймовская архитектура ЭВМ.

 

1. Принцип программного управления. Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека

 

2. Принцип однородности памяти. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины. 3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.   Д. Фон-неймановская выделил и описал 5 компонентов, того, что называется архитектурой. Фон-Неймона” современного компьютера. Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. В современном понимании – компьютер – это универсальное и эффективное средство для обработки информации. Любой компьютер должен иметь следующие устройства: 1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции. 2. Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ. 3. Запоминающее устройство (память) для хранения программ и данных. 4. Внешние устройства для ввода–вывода информации (ВУ).       АЛУ память м     Устройство вывода           Управление Сигналы управления Классическая Фон-Неймановская архитектура ЭВМ. По Фон-Нейману данная система должна работать с 2-мя числами, быть электронной, а не механической выполнять операции последоватьельно одну за другой. В общих чертах работу компьютера можно описать следующим образом: Вначале с помощью какого-либо ВУ в память компьютера вводится программа. УУ считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая команда программы и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение или запись данных из памяти, ввод или вывод данных на ВУ. Как правило, после этого, УУ начинает выполнять следующую команду, которая находится в следующей ячейке памяти и т.д. Таким образом, УУ выполняет инструкции программы автоматически, т.е. без участия человека.

Билет №5

1) Представление символьной и графической информации в компьютере.

Для представления символьной информации используются 256 символов- один символ несет 8 бит информации. Так 2^8=256. Таким образом каждый символ занимает 2 байта памяти.

Таблица в которой устанавливается соответствие между символами и их номерами называется таблицей кодировки символов. Все символы компьютерного алгоритма нумеруются от 0 до 255 а в двоичной 0000000 до 1111111. Для разных типов ЭВМ различные таблицы кодировки. В современных ПК используется таблица ASCII. Стандартны в таблице только 128 символов (латинские цифры, знаки препинания и прочее), остальные 128 символов используются для кодировки национальных алфавитов, псевдографику, символов.

Согласно принципу последовательного кодирования информации все символы располагаются в заданном порядке. Согласно принципу последовательного кодирования информации все символы располагаются в заданном порядке, буквы в алфавитном цифры по возрастанию и т.д.

Благодаря чему появляется смысл сравнивать символьной информации и появляется смысл сравнивать символы по весу. То есть возможно следующее логическое выражение «мышка>кошка».

Представление графической информации.

Побитовые изображения

Обработка графической информации требует своего способа кодирования. Любое изображение представляется в виде огромного числа отдельных мельчайших точек. Обычная картинка на экране может содержать до миллиона таких точек. Простейшим изображением является черно-белое. В этом случае одна точка изображения может кодироваться одним битом, например 0 - черная точка, 1 - белая. Для запоминания изображения из 1 миллиона точек в этом случае потребуется около 100.000 байт. Цветное изображение требует большего числа байтов, причем чем больше используется цветов, тем больше требуется байтов. При работе с 16-цветными изображениями одна точка требует 4 бита, т.е. один байт содержит информацию о двух точках изображения. Работа с 256-цветными изображениями требует уже целого байта для одной точки и около 1 миллиона байт для всего изображения. Наиболее реалистичные изображения используют 2 или даже 3 байта на одну точку, что позволяет выводить 65536 или более 16 млн. цветовых оттенков соответственно, но требует все больших затрат памяти. Все это говорит о том, что обработка графической информации для компьютера является гораздо более сложной задачей по сравнению с обработкой числовой и текстовой информации.

Векторная графика

Используются готовые графические примитивы (линии, прямоугольники, овалы и др.). Они описываются в координатной форме с указанием цвета их элементов.

Чтобы закодировать целый рисунок, его необходимо разбить на точки. Чем больше будет точек и чем меньше они будут, тем точнее будет передача рисунка. Когда рисунок разбит на точки, то начиная с левого верхнего угла и двигаясь по строкам слева направо, кодируется цвет каждой точки. Когда все точки рисунка закодированы, получается последовательность байтов. (например: 175, 176, 128, 65, 65, 80, 55, 80, 80, 214, 210,...)

Закодировать рисунок несложно, а вот как его раскодировать, чтобы опять получилось то, что было? Если раскодировать байты по одному слева направо, то никогда не узнаешь, где кончается одна строка и начинается другая. Это говорит о том, что чего-то не хватает. Если бы перед группой байтов приписать еще небольшой заголовок, из которого было бы ясно, как надо эти байты раскодировать, то все стало бы на свои места. Этот заголовок может быть, например таким: {8х8}. По нему можно догадаться, что рисунок должне состоять из 8-ми строк по 8 строчек в каждой строке.

Заголовок можно сделать еще подробнее, например так: {8х8х3} - тогда можно догадаться, что это рисунок цветной, в котором на кодирование цвета каждой точки использовано 3 байта [3].