Informācijas attēlojums mērvienības datora atmiņā. Datu attēlošana datora atmiņā Informācijas attēlošana datora atmiņā
Viedās elektroniskās mašīnas jau sen ir nostiprinājušās ikdienas dzīve persona. Bet, neskatoties uz to, viņu ierīce joprojām rada pamatjautājumus daudziem lietotājiem. Piemēram, ne visi zina, kādi atmiņas veidi pastāv. Bet šeit viss nav tik sarežģīti, lai gan ne gluži vienkārši. Ir divi galvenie veidi - iekšējā un ārējā atmiņa, kam, savukārt, ir sava gradācija.
Iekšējās datora atmiņas veidi
Iekšējā atmiņa tiek saukta, jo tā ir iebūvēta datora galvenajās vienībās un ir neatņemams sistēmas elements, kas nodrošina tās funkcionalitāti. To nav iespējams noņemt vai iegūt bez negatīvām sekām. Izšķir šādus veidus:
- operatīvi – ir mikroprocesora darbībai nepieciešamo programmu un algoritmu kopums;
- kešatmiņa - tas ir sava veida buferis starp RAM un procesoru, kas nodrošina optimālais ātrums izpildi sistēmas programmas;
- nemainīgs – noteikts, kad dators tiek ražots rūpnīcā, tajā ir iekļauti rīki datora stāvokļa uzraudzībai katrā sāknēšanas reizē; programmas, kas atbild par sistēmas palaišanu un pamatdarbību veikšanu; sistēmas iestatīšanas programmas;
- daļēji pastāvīgs – satur datus par konkrēta datora iestatījumiem;
- video atmiņa – tas saglabā video fragmentus, kas jāparāda ekrānā, tas ir daļa no video kontrollera.
Datoru RAM veidi
Datora veiktspēju un “intelektuālo līmeni” lielā mērā nosaka tā RAM. Tas saglabā laikā izmantotos datus aktīvs darbs elektroniskā mašīna. Tas var būt arī dažāda veida, taču visbiežāk izmantotie bloki ir DDR, DDR2, DDR3. Tie atšķiras pēc kontaktu skaita un ātruma īpašībām.
Datora ārējās atmiņas veidi
Datora ārējo atmiņu attēlo dažāda veida noņemami datu nesēji. Mūsdienās galvenie ir cietie diski, USB diskdziņi vai zibatmiņas diski un atmiņas kartes. Lāzerdiski un disketes tiek uzskatītas par novecojušiem. Bet, lai gan tas ir noņemams, tas joprojām tiek izmantots kā pastāvīgas atmiņas glabāšanas vienība, un dators bez tā nedarbosies. Tomēr to var brīvi izņemt un pārvietot uz citu sistēmas vienība, tāpēc tas tiek klasificēts kā ārējās ierīces atmiņa.
Datu attēlošana atmiņā personālais dators
(cipari, simboli, grafika, skaņa).
Informācijas pasniegšanas forma un valoda
Uztverot informāciju ar maņu palīdzību, cilvēks cenšas to fiksēt tā, lai tā kļūtu saprotama citiem, pasniedzot to vienā vai otrā veidā.
Komponists var atskaņot muzikālo tēmu uz klavierēm un pēc tam pierakstīt to, izmantojot notis. Tēlus, kas iedvesmoti no vienas un tās pašas melodijas, dzejnieks var iemiesot dzejoļa formā, horeogrāfs tos var izteikt dejā, mākslinieks – gleznā.
Cilvēks izsaka savas domas teikumu veidā, kas sastāv no vārdiem. Vārdi savukārt sastāv no burtiem. Šis ir informācijas noformējums alfabētiskā secībā.
Vienas un tās pašas informācijas pasniegšanas veids var būt atšķirīgs. Tas ir atkarīgs no mērķa, ko esat izvirzījis sev. Ar līdzīgām operācijām jūs saskaraties matemātikas un fizikas stundās, kad risinājumu sniedzat dažādās formās. Piemēram, problēmas risinājums: “Atrast matemātiskās izteiksmes vērtību...” var tikt attēlots tabulas vai grafiskā veidā.
Tādējādi informāciju var sniegt dažādās formās:
rakstīta zīme, kas sastāv no dažādām zīmēm, starp kurām ir ierasts atšķirt
simboliska teksta, ciparu, speciālo rakstzīmju formā (piemēram, mācību grāmatas teksts);
grafika (piemēram, ģeogrāfiskā karte);
tabula (piemēram, tabula, kas reģistrē fiziskā eksperimenta gaitu);
žestu vai signālu veidā (piemēram, satiksmes kontroles signāli);
mutiski verbāls (piemēram, saruna).
Informācijas sniegšanas formai ļoti liela nozīme ir tās pārraidīšanai: ja cilvēks ir vājdzirdīgs, tad informāciju viņam nevar nodot audio formātā; ja sunim ir vāji attīstīta oža, tad tas nevar strādāt meklēšanas dienestā. Dažādos laikos cilvēki pārraidīja informāciju dažādās formās, izmantojot: runu, dūmus, bungošanu, zvanu zvanu, rakstīšanu, telegrāfu, radio, telefonu, faksu.
Neatkarīgi no informācijas pasniegšanas veida un pārsūtīšanas metodes tā vienmēr tiek pārraidīta, izmantojot kādu valodu.
Matemātikas stundās jūs izmantojat īpašu valodu, kuras pamatā ir skaitļi, aritmētiskās darbības un attiecības. Tie veido matemātikas valodas alfabētu.
Fizikas stundās, apsverot jebkuru fizisku parādību, jūs izmantojat raksturlielumu šīs valodas īpašās rakstzīmes, no kuras jūs veidojat formulas. Formula ir vārds fizikas valodā.
Ķīmijas stundās lieto arī noteiktus simbolus un zīmes, apvienojot tos dotās valodas “vārdos”.
Ir kurlmēmo valoda, kur valodas simboli ir noteiktas pazīmes, ko izsaka sejas izteiksmes un roku kustības.
Jebkuras valodas pamatā ir alfabēts – unikāli definētu zīmju (simbolu) kopums, no kura veidojas vēstījums.
Valodas ir sadalītas dabiskajās (runātajās) un formālajās. Dabisko valodu alfabēts ir atkarīgs no nacionālajām tradīcijām. Formālās valodas ir atrodamas īpašās cilvēka darbības jomās (matemātika, fizika, ķīmija utt.). Pasaulē ir aptuveni 10 000 dažādās valodās, dialekti, apstākļa vārdi. Daudzas runātās valodas ir cēlušās no vienas valodas. Piemēram, no latīņu valodas veidojās franču, spāņu, itāļu un citas valodas.
Kodēšanas informācija
Līdz ar valodas un pēc tam zīmju sistēmu parādīšanos paplašinājās saziņas iespējas starp cilvēkiem. Tas ļāva uzglabāt idejas, iegūtās zināšanas un jebkādus datus un nodot tos dažādos veidos attālināti un citreiz - ne tikai saviem laikabiedriem, bet arī nākamajām paaudzēm. Līdz mūsdienām ir saglabājušies mūsu senču darinājumi, kuri ar dažādu simbolu palīdzību iemūžināja sevi un savus darbus pieminekļos un uzrakstos. Klinšu gleznojumi (petroglifi) joprojām zinātniekiem kalpo kā noslēpums. Iespējams, tādā veidā senie cilvēki vēlējās kontaktēties ar mums, topošajiem planētas iemītniekiem, un ziņot par savas dzīves notikumiem.
Katrai tautai ir sava valoda, kas sastāv no rakstzīmju (burtu) kopas: krievu, angļu, japāņu un daudzām citām. Jūs jau esat iepazinies ar matemātikas, fizikas un ķīmijas valodu.
Informācijas attēlošanu, izmantojot valodu, bieži sauc par kodēšanu.
Kods ir simbolu (simbolu) kopums informācijas attēlošanai. Kodēšana ir process, kurā informācija tiek attēlota koda formā.
Vadītājs pārraida signālu, izmantojot skaņas signālu vai mirgojošus priekšējos lukturus. Kods ir signāltaures esamība vai neesamība, bet gaismas signālu gadījumā - priekšējo lukturu mirgošana vai tā neesamība.
Šķērsojot ceļu pēc luksofora, jūs saskaraties ar informācijas kodēšanu. Kodu nosaka luksofora krāsas - sarkana, dzeltena, zaļa.
Arī dabiskā valoda, kurā cilvēki sazinās, ir balstīta uz kodu. Tikai šajā gadījumā to sauc par alfabētu. Runājot, šis kods tiek pārraidīts ar skaņām, rakstot - ar burtiem. To pašu informāciju var attēlot, izmantojot dažādus kodus. Piemēram, sarunas ierakstu var ierakstīt, izmantojot krievu burtus vai īpašus stenogrāfijas simbolus.
Attīstoties tehnoloģijai, parādījās dažādos veidos kodēšanas informācija. 19. gadsimta otrajā pusē amerikāņu izgudrotājs Semjuels Morss izgudroja pārsteidzošu kodu, kas joprojām kalpo cilvēcei. Informācija ir kodēta trīs “burtos”: garš signāls (domuzīme), īss signāls(punkts) un nav signāla (pauze), lai atdalītu burtus. Tādējādi kodēšana ir saistīta ar rakstzīmju kopas izmantošanu, kas sakārtotas stingri noteiktā secībā.
Cilvēki vienmēr ir meklējuši veidus, kā ātri sazināties. Šim nolūkam tika nosūtīti ziņneši un izmantoti pasta baloži. Cilvēkiem bija dažādi brīdināšanas veidi par draudošām briesmām: bungošana, ugunskuru dūmi, karogi utt. Taču šāda informācijas noformējuma izmantošanai ir nepieciešama iepriekšēja vienošanās par saņemamās ziņas izpratni.
Slavenais vācu zinātnieks Gotfrīds Vilhelms Leibnics ierosināja unikālu un vienkārša sistēma skaitļu attēlojums. "Aprēķins, izmantojot divniekus... ir zinātnes pamats un rada jaunus atklājumus... kad skaitļus samazina līdz vienkāršākajiem principiem, kas ir 0 un 1, visur parādās brīnišķīga kārtība."
Mūsdienās šī informācijas sniegšanas metode, izmantojot valodu, kurā ir tikai divas alfabēta rakstzīmes - 0 un 1, tiek plaši izmantota tehniskās ierīces, tostarp datorā. Šīs divas rakstzīmes 0 un 1 parasti sauc par bināriem cipariem vai bitiem (no angļu valodas bit - Binary Digit - binārā zīme).
Inženieri šai kodēšanas metodei piesaistīja tās tehniskās realizācijas vienkāršība – vai ir signāls vai nav. Izmantojot šos divus ciparus, varat šifrēt jebkuru ziņojumu.
Par lielāku informācijas apjoma mērvienību tiek uzskatīts 1 baits, kas sastāv no 8 bitiem.
Informācijas apjoma mērīšanai ierasts izmantot arī lielākas vienības. Skaitlis 1024 (210) ir reizinātājs, pārejot uz augstāku mērvienību.
Kilobits Kbit
Kbit = 1024 biti ≈ 1000 biti
Megabits Mbit
1 Mbit = 1024 Kbit ≈ 1 000 000 biti
Gigabit Gbit
Gbit = 1024 Mbit ≈ 1 000 000 000 biti
Kilobaits KB (KB)
1 KB = 1024 baiti ≈ 1000 baiti
Megabaits MB (MB)
1 MB = 1024 KB ≈ 1 000 000 baiti
Gigabaitu GB (GB)
1 GB = 1024 MB ≈ 1 000 000 000 baiti
Terabaits TB (TB)
1 TB = 1024 GB ≈ 1 000 000 000 000 baitu
Petabaita baita (Pb)
1 PB = 1024 TB ≈ 1 000 000 000 000 000 baitu
Exabyte Ebyte (EB)
1 EB = 1024 PB ≈ 1 000 000 000 000 000 000 baiti
Zettabyte Zbyte (Zb)
1 zbaits = 1024 ebaits ≈ 1 000 000 000 000 000 000 000 baiti
Informācijas kodēšana datorā
Visa informācija, ko dators apstrādā, ir jāattēlo binārajā kodā, izmantojot divus ciparus – 0 un 1. Šīs divas rakstzīmes parasti sauc par binārajiem cipariem jeb bitiem. Izmantojot divus ciparus 1 un 0, jūs varat iekodēt jebkuru ziņojumu. Tas bija iemesls, kāpēc datorā ir jāorganizē divi svarīgi procesi:
kodēšana, ko nodrošina ievades ierīces, pārveidojot ievades informāciju datorā uztveramā formā, tas ir, binārā kodā;
dekodēšana, ko nodrošina izvadierīces, pārveidojot datus no binārā koda cilvēkiem saprotamā formā.
No tehniskās ieviešanas viedokļa bināro skaitļu sistēmas izmantošana informācijas kodēšanai izrādījās daudz plašāka
vienkāršāk nekā izmantojot citas metodes. Patiešām, ir ērti kodēt informāciju kā nulles un vieninieku secību, ja mēs iedomājamies šīs vērtības kā divus iespējamos elektroniskā elementa stabilos stāvokļus:
0 - nav elektriskā signāla vai signāls ir zems;
1 - signāls ir vai signāls ir augstā līmenī.
Šos apstākļus ir viegli atšķirt. Binārās kodēšanas trūkums ir garie kodi. Bet tehnoloģijā ir vieglāk tikt galā ar lielu skaitu vienkārši elementi nekā ar nelielu skaitu sarežģītu.
Pat ikdienā nākas saskarties ar ierīci, kas var būt tikai divos stabilos stāvokļos: ieslēgta/izslēgta. Protams, tas ir visiem pazīstams slēdzis. Taču izrādījās neiespējami izdomāt slēdzi, kas varētu stabili un ātri pārslēgties uz jebkuru no 10 stāvokļiem. Rezultātā pēc vairākiem neveiksmīgiem mēģinājumiem izstrādātāji nonāca pie secinājuma, ka nav iespējams izveidot datoru, pamatojoties uz decimālo skaitļu sistēmu. Un pamats skaitļu attēlošanai datorā bija binārā skaitļu sistēma.
Pašlaik ir dažādi veidi, kā datorā bināros kodēt un atšifrēt informāciju. Pirmkārt, tas ir atkarīgs no informācijas veida, proti, kas ir jākodē: teksts, cipari, grafiskie attēli vai skaņu. Turklāt, kodējot skaitļus, liela nozīme ir tam, kā tie tiks izmantoti: tekstā, aprēķinos vai ievades/izvades procesā. Tiek uzliktas arī tehniskās īstenošanas iezīmes.
Skaitļu kodēšana
Ciparu sistēma ir paņēmienu un noteikumu kopums skaitļu rakstīšanai, izmantojot noteiktu simbolu kopu.
Ciparu rakstīšanai var izmantot ne tikai ciparus, bet arī burtus (piemēram, rakstot romiešu ciparus - XXI). Vienu un to pašu numuru var attēlot dažādos veidos dažādas sistēmas Izrēķināšanās.
Atkarībā no skaitļu attēlojuma veida skaitļu sistēmas iedala pozicionālajās un nepozicionālajās.
Pozicionālā skaitļu sistēmā katra skaitļa cipara kvantitatīvā vērtība ir atkarīga no vietas (pozīcijas vai cipara), kurā ir ierakstīts viens vai otrs šī skaitļa cipars. Piemēram, mainot skaitļa 2 pozīciju decimālo skaitļu sistēmā, varat rakstīt dažādas vērtības decimālskaitļi, piemēram, 2; 20; 2000; 0,02 utt.
Nepozicionālā skaitļu sistēmā skaitļi nemaina savu kvantitatīvo vērtību, kad mainās to atrašanās vieta (pozīcija) skaitļā. Nepozicionālās sistēmas piemērs ir romiešu sistēma, kurā, neatkarīgi no atrašanās vietas, vienam un tam pašam simbolam ir nemainīga nozīme (piemēram, simbols X ciparā XXV).
Dažādu simbolu skaitu, ko izmanto, lai attēlotu skaitli pozicionālajā skaitļu sistēmā, sauc par skaitļu sistēmas bāzi.
Datoros vispiemērotākā un uzticamākā skaitļu sistēma ir izrādījusies binārā skaitļu sistēma, kas skaitļu attēlošanai izmanto ciparu 0 un 1 secības.
Turklāt, lai strādātu ar datora atmiņu, izrādījās ērti izmantot informācijas attēlojumu, izmantojot vēl divas skaitļu sistēmas:
oktāls (jebkurš skaitlis tiek attēlots, izmantojot astoņus ciparus - 0, 1, 2... 7);
heksadecimāls (izmantotās ciparu rakstzīmes ir 0, 1, 2... 9 un burti - A, B, C, D, E, F, attiecīgi aizstājot ciparus 10, 11, 12, 13, 14, 15).
Rakstzīmju informācijas kodēšana
Nospiežot tastatūras burtciparu taustiņu, uz datoru tiek nosūtīts signāls bināra skaitļa veidā, kas ir viena no vērtībām kodu tabulā. Kodu tabula ir iekšējs simbolu attēlojums datorā. ASCII tabula (American Standard Code for Informational Exchange) ir pieņemta kā standarts visā pasaulē. standarta kods informācijas apmaiņa).
Lai saglabātu vienas rakstzīmes bināro kodu, tiek piešķirts 1 baits = 8 biti. Ņemot vērā, ka katrs bits ir 1 vai 0, iespējamo 1 un 0 kombināciju skaits ir 28 = 256.
Tas nozīmē, ka ar 1 baitu jūs varat iegūt 256 dažādas bināro kodu kombinācijas un izmantot tās, lai parādītu 256 dažādas rakstzīmes. Šie kodi veido ASCII tabulu.
Piemēram, nospiežot taustiņu ar burtu S, datora atmiņā tiek ierakstīts kods 01010011 Kad ekrānā parādās burts 8, dators veic dekodēšanu – pamatojoties uz šo bināro kodu, tiek izveidots simbola attēls. būvēts.
SAULE (SUN) — 01010011 010101101 01001110
ASCII standarts kodē pirmās 128 rakstzīmes no 0 līdz 127: ciparus, latīņu alfabēta burtus, vadības rakstzīmes. Pirmās 32 rakstzīmes ir vadības rakstzīmes un ir paredzētas galvenokārt vadības komandu pārsūtīšanai. To mērķis var atšķirties atkarībā no programmatūras un aparatūras. Kodu tabulas otrā puse (no 128 līdz 255) nav definēta pēc amerikāņu standarta un ir paredzēta nacionālo alfabētu rakstzīmēm, pseidogrāfiskajām un dažām rakstzīmēm. matemātiskie simboli. Var izmantot dažādās valstīs dažādas iespējas kodu tabulas otrā puse.
Pievērsiet uzmanību! Cipari tiek kodēti pēc ASCII standarta un tiek rakstīti divos gadījumos – ievades/izvades laikā un kad tie parādās tekstā. Ja aprēķinos ir iesaistīti skaitļi, tie tiek pārvērsti citā binārā kodā.
Salīdzinājumam apsveriet skaitli 45 divām kodēšanas opcijām.
Lietojot tekstā, šim numuram būs nepieciešami 2 baiti tā attēlošanai, jo katrs cipars tiks attēlots ar savu kodu saskaņā ar ASCII tabulu. Binārajā sistēmā - 00110100 00110101.
Izmantojot aprēķinos, šī numura kods tiks iegūts saskaņā ar īpašiem tulkošanas noteikumiem un parādīts kā 8 bitu binārs skaitlis 00101101, kuram nepieciešams 1 baits.
Grafiskās informācijas kodēšana
Grafiskus objektus datorā var izveidot un uzglabāt divos veidos – kā rastra attēlu vai kā vektora attēlu. Katram attēla veidam tiek izmantota sava kodēšanas metode.
Rastra attēls ir punktu kopums, ko izmanto, lai to parādītu monitora ekrānā. Skaļums bitkarte tiek definēts kā punktu skaita un viena punkta informācijas apjoma reizinājums, kas ir atkarīgs no iespējamo krāsu skaita. Melnbaltam attēlam viena punkta informācijas apjoms ir 1 bits, jo punkts var būt gan melns, gan balts, ko var kodēt ar diviem cipariem - 0 vai 1.
Lai kodētu 8 krāsas, nepieciešami 3 biti; 16 krāsām - 4 biti; 6 krāsām - 8 biti (1 baits) utt.
melnbalta zīmējuma kodēšana
krāsu modeļa kodēšana
Vektora attēls ir grafisko primitīvu kolekcija. Katrs primitīvs sastāv no elementāriem līknes segmentiem, kuru parametri (mezglu punktu koordinātas, izliekuma rādiuss utt.) ir aprakstīti ar matemātiskām formulām. Katrai līnijai ir norādīts tās veids (vienmērīga, punktēta, punktēta), biezums un krāsa, un slēgtās figūras papildus raksturo aizpildījuma veids. Kodēšana vektoru attēli veic dažādos veidos atkarībā no lietojumprogrammas vides. Jo īpaši formulas, kas apraksta līkņu segmentus, var kodēt kā parastu burtciparu informāciju turpmākai apstrādei īpašas programmas.
Audio informācijas kodēšana
Skaņa ir skaņas vilnis ar nepārtraukti mainīgu amplitūdu un frekvenci. Jo lielāka ir signāla amplitūda, jo skaļāks tas ir signāla frekvence, jo augstāks tonis. Lai dators varētu apstrādāt skaņu, nepārtraukts audio signāls ir jāpārvērš elektrisko impulsu secībā (bināros vieniniekus un nulles).
Nepārtraukta audio signāla kodēšanas procesā tiek veikta tā laika paraugu ņemšana. Nepārtraukts skaņas vilnis ir sadalīts atsevišķās mazās sekcijās, un katrai šādai sekcijai tiek iestatīta noteikta amplitūdas vērtība. Tādējādi signāla amplitūdas nepārtrauktā atkarība no laika tiek aizstāta ar diskrētu skaļuma līmeņu secību.
Mūsdienīgs skaņas kartes nodrošina 16 bitu audio kodēšanas dziļumu. Šajā gadījumā signāla līmeņu skaits būs 65536.
Bināri kodējot nepārtrauktu audio signālu, tas tiek aizstāts ar diskrētu signāla līmeņu secību. Kodēšanas kvalitāte ir atkarīga no signāla līmeņa mērījumu skaita laika vienībā, t.i. par paraugu ņemšanas frekvenci. Jo lielāks ir 1 sekundē veikto mērījumu skaits (jo augstāka paraugu ņemšanas biežums), jo precīzāka ir binārā kodēšanas procedūra.
Mērījumu skaits sekundē var svārstīties no 8000 līdz 48000, t.i. Analogā audio signāla paraugu ņemšanas frekvence var būt no 8 līdz 48 kHz - audio CD skaņas kvalitāte. Jāņem vērā arī tas, ka ir iespējami gan mono, gan stereo režīmi.
Skaņu ierakstīšanas programma Standarta programma Windows skaņas ierakstītājs spēlē digitālā magnetofona lomu un ļauj ierakstīt skaņu, t.i. diskretizēt skaņas signālus un saglabājiet tos skaņas faili wav formātā. Šī programma arī ļauj veikt vienkāršu skaņas failu rediģēšanu.
Visa informācija datorā tiek parādīta digitālā formā. Skaitļiem šis attēlojums ir dabisks. Neciparu informācijai (piemēram, tekstam) tiek izmantota standarta tehnika: visas iespējamās vērtības tiek numurētas un pašu vērtību vietā tiek saglabāti to numuri (kas spēlē kodu lomu). Tādējādi teksta informācijas attēlošanai tiek izmantota simbolu tabula, kurā ir visas alfabēta rakstzīmes, kas var parādīties tekstā, un datora atmiņā saglabātais teksts tiek aizstāts ar simbolu numuru sarakstu šajā tabulā. Citu veidu informācija tiek kodēta līdzīgi. Jebkurā gadījumā datorā saglabāto attēloto neciparu datu saturs ir atkarīgs no numerācijas tabulām (sauktas par kodēšanas tabulām).
Bināro ciparu skaits, kas nepieciešams viena koda ierakstīšanai, izmantojot šo ierakstīšanas metodi, ir atkarīgs no tabulas kopējā lieluma. Lielākais skaitlis, ko var uzrakstīt bināri, izmantojot N ciparus, sastāv no N cipariem. Šis skaitlis ir 1 + 2 + 4 + ... + 2 N -1 = 2 N- 1. Piemēram, izmantojot 8 bināros ciparus, jūs varat atšķirt 2 8 = 256 teksta rakstzīmes. Līdz ar to, lai saglabātu vērtību kodus, kuru kopējais lielums ir vienāds ar skaitli M, ir nepieciešami aptuveni log 2 M bināri cipari.
Šis pamatojums ir tik svarīgs visai informācijas glabāšanas binārā kodā ideoloģijai, ka datorzinātnēs ir ierasts izmērīt datu un datora atmiņas apjomu nevis decimālo skaitļu sistēmā, bet gan īpašās mērvienībās, kuru pamatā ir divi pakāpes. Izmantojot faktu, ka 2 10 = 1024 ļoti neatšķiras no 10 3 = 1000, ir ierasts izsaukt 1024 baitus par kilobaitu (1 Kb). Līdzīgi, megabaits (1 MB) ir 024 kilobaiti, bet gigabaits (1 GB) ir 1024 megabaiti. Informācijas daudzums iekšā mūsdienu pasaule tik liels, ka ir nepieciešams ieviest papildu vienību - terabaitu (1T6), kas vienāds ar 1024 gigabaitiem. Ja īpaša precizitāte nav nepieciešama, tad varam pieņemt, ka aptuveni 1 terabaits = 1 tūkstotis gigabaitu = 1 miljons megabaitu = 1 miljards kilobaitu = 1 triljons baitu.
Informācijas dimensija Par informācija ņem informācijas apjomu, kas ietverts, izvēloties vienu no diviem vienādi iespējamiem notikumiem. Šo vienību sauc par bināro ciparu vai bitu.
Datorzinātnēs un datortehnoloģijās ir pieņemta sistēma datu attēlošanai binārā kodā. Mazākā šī attēlojuma vienība ir bits.
baits Tā ir savstarpēji saistītu bitu grupa. 1 baits = 8 biti. Viens baits kodē vienu teksta informācijas rakstzīmi.
1 kilobaits (KB) = 1024 baiti.
Tomēr visur, kur tas nav svarīgi, viņi uzskata, ka 1 KB ir vienāds ar 1000 baitiem. Parasti mēs varam pieņemt, ka viena neformatēta mašīnrakstīta teksta lapa ir vienāda ar 2 KB.
1 megabaits (MB) = 1024 KB.
1 gigabaits (GB) = 1024 MB.
1 terabaits (TB) = 1024 GB.
Jau tika teikts, ka loģiski datora operatīvā atmiņa ir lineāra baitu secība. Šīs secības garums mūsdienu personālajos datoros sasniedz desmitiem un simtiem megabaitu. Superdatoriem ir vēl vairāk atmiņas.
Lai saglabātu numurus, atkarībā no to lieluma un precizitātes, tiek piešķirti vairāki baiti atmiņas (no 1 līdz 10). Ir divi galvenie skaitļa attēlošanas veidi datora atmiņā. Pirmajā metodē visi skaitļa saglabāšanai atvēlētie atmiņas baitu biti tiek numurēti secīgi un skaitļa binārie cipari tiek tieši ierakstīti attiecīgajos atmiņas bitos. Viens bits ir piešķirts, lai attēlotu skaitļa zīmi (0 ir plus, 1 ir mīnuss). Otrajā metodē skaitlis tiek attēlots tā sauktajā normalizētajā (vai eksponenciālajā) formā: X = M 10 n , kur skaitlis M(saukta par mantisu) no 1 līdz 10, skaitlis n(saukta par kārtību) - vesels.
Vairāki formāti tiek izmantoti, lai attēlotu veselus skaitļus un normalizētus skaitļus, kas atšķiras pēc lieluma un zīmes bita esamības vai neesamības. Tas nosaka skaitļu diapazonu, ko var attēlot noteiktā formātā. Piemēram, ja ir iepriekš zināms, ka kāda vesela skaitļa vērtība ir pozitīva un nevar būt lielāka par 255, tad tās saglabāšanai pietiek ar 1 baitu. Lai saglabātu vērtības, kas svārstās diapazonā no -2 15 = -32 768 līdz 2 15 - 1 = 32 767, tiek piešķirti 2 baiti. Ja vesels skaitlis neietilpst šajā diapazonā, tā saglabāšanai tiek piešķirti 4 baiti (diapazons no -2 31 līdz 2 31 - 1).
Principā līdzīga pieeja ir piemērota arī daļskaitļiem. Skaitļa cipari tiek ievadīti datora atmiņā, bet tiek pieņemts, ka šajā ierakstā noteiktā vietā ir komata. Šo ierakstīšanas veidu sauc skaitļa attēlojums ar fiksēts punkts. Maksimālo ciparu skaitu skaitļā un konkrēto decimālpunkta vietu nosaka skaitļa formāts. Fiksēta punkta skaitļu attēlojuma formātam datora atmiņā ir vairākas iespējas.
Tiek izsaukta normalizētu skaitļu attēlošana iepazīstinot peldošā komata skaitļa konvertēšana . To izmanto, lai uzglabātu daudzumus, kuru vērtības var būt ļoti lielā diapazonā. Datora atmiņā eksponents un mantisa tiek saglabāti atsevišķi bināru veselu skaitļu veidā. Mūsdienu datoros peldošā komata skaitļu attēlošanai tiek izmantoti vairāki formāti, kas atšķiras ar kopējo skaitļu attēlojuma lielumu (6, 8 vai 10 baiti), kā arī ar mantisai un pasūtījumam atsevišķi atvēlētās atmiņas lielumu. Tas nosaka kopējo iespējamo skaitliskās vērtības vērtību diapazonu datorā un minimālo kļūdu aprēķinos, kas izriet no datora nespējas saglabāt vairāk ciparu aiz komata.
Patiesībā informācija ir neviendabīga. Datus parasti iedala skaitliskā, teksta un loģiskā informācijā. Teksta informācija tiek saprasta kā lineāra rakstzīmju secība. Lai attēlotu rakstzīmi datora atmiņā, tiek izmantota šāda shēma: tiek ierakstīta derīgu teksta rakstzīmju kopa (parasti 2 8 = 256 rakstzīmes), un katrai rakstzīmei tiek piešķirts numurs (no 0 līdz 255), kas kalpo kā rakstzīme. kodu. Pēc tam rakstzīmju secība tiek aizstāta ar kodu secību, kas tiek ierakstīta datora atmiņā kā bināri veseli skaitļi (bez paraksta). Vienas rakstzīmes kods ietilpst 1 baitā atmiņā (tāpēc vēsturiski atmiņa tika sadalīta grupās pa 8 bitiem, jo izrādījās, ka optimālais rakstzīmju skaits ir 2 8, nevis, piemēram, 2 9).
Derīgo rakstzīmju kopa un to kodi veido rakstzīmju kodēšanas tabulu. Protams, šai tabulai nevajadzētu būt atkarīgai no programmētāja vai datora ražotāja patvaļas, jo informācijas apmaiņa šajā gadījumā būs ļoti sarežģīta. Pašlaik ir standarts A.S.C./ f (Amerikānis Standarta Kods priekš Informatīvs Apmaiņa), kas satur 128 pamata rakstzīmes (kodi no 0 līdz 127) un 128 paplašinātas rakstzīmes (kodi no 128 līdz 255). Tā kā šajā standartā nav iekļautas rakstzīmes no valsts alfabēta, katrā valstī 128 paplašinātie rakstzīmju kodi (no 128 līdz 255) tiek aizstāti ar rakstzīmēm no nacionālā alfabēta. Citiem vārdiem sakot, katra valoda, kuras alfabēts atšķiras no angļu valodas, nosaka savu standartu. Nozīmīgs teksts vienā valodā būs bezjēdzīgs citā. Tādējādi, lai pareiza darbība Ar tekstu svarīga ir ne tikai pati informācija, bet arī tās interpretācija. Tiek izsaukta programma, kas pareizi interpretē rakstzīmju kodus saskaņā ar kodēšanas tabulu noteiktā alfabētā teksta draiveris
Loģiskā vērtība ir vērtība, kurai var būt tikai divas vērtības: taisnība Unviltus (“patiess” un “nepatiess”). Lai saglabātu loģiskā mainīgā vērtību, pietiek ar 1 bitu. Parasti atmiņas bita vērtība “viens” ir saistīta ar patiesu, bet vērtība “nulle” ar nepatiesu.
Lai datora atmiņā saglabātu sarežģītākus objektus, piemēram, video attēlus vai skaņas, šo objektu apraksti tiek pārveidoti skaitliskā formā. Ir diezgan daudz veidu, kā kodēt šāda veida informāciju, taču galu galā attēls vai skaņa tiek attēlota kā nulles un vieninieku secība, kas tiek ievietota datora atmiņas bitos un, ja nepieciešams, tiek izgūta no turienes un interpretēta. noteiktā veidā.
Datu loģiskā un fiziskā attēlošana
Strādājot ar DBVS, lietotājs nodarbojas ar datu loģisko attēlojumu un var pat nezināt, kā fiziski tiek organizēts datu attēlojums datora atmiņā. Tomēr to lietojumprogrammu efektivitāte, kas izmanto datu bāzes, lielā mērā ir atkarīga no datu fiziskās izvietošanas metodes.
Datu fiziskā organizācija ir atkarīga no izmantotā datora veida un konkrētās DBVS. Dažādas DBVS izmanto dažādas metodes datu glabāšanai atmiņā un piekļuves līdzekļiem. Tāpēc, izvēloties DBVS projektēšanas stadijā, ir svarīgi zināt un izprast funkcijas fiziskā metode datu glabāšana. Galvenais atlases kritērijs ir datu piekļuves efektivitāte.
Ja loģisko datu modeļa pamatjēdzieni ir Būla lauks, loģisks ieraksts Un loģiskais fails, tad fiziskajam modelim ir līdzīgi pamatjēdzieni - fiziskais lauks, fiziskais rekords, fiziskais fails.
1. piezīme
Dažas piekļuves metodes var saistīt vienu loģisko lauku tieši ar vienu fizisko lauku, vienu loģisko ierakstu ar vienu fizisko ierakstu un vienu loģisko failu ar vienu fizisko failu. Bet iekšā vispārējs gadījums tādas savstarpējas sarakstes nav.
Procesora un atmiņas darbības shēma
Datorā ir divu veidu atmiņa - operatīvi Un ārējā. Šajā gadījumā procesors piekļūst tikai tieši RAM. Datu bāzes ir paredzētas liela apjoma informācijas pastāvīgai glabāšanai, tāpēc tās tiek glabātas ārējā atmiņa. Tāpēc, organizējot piekļuvi datiem, ir jāņem vērā abu veidu atmiņas un to mijiedarbības īpašības.
RAM pamatīpašības:
- Minimālā adresējamā informācijas vienība ir 1 baits.
- Katram baitam ir sava unikāla adrese, tas ir, atmiņa ir tieši adresējama.
- Lai atlasītu datus, procesors tieši piekļūst baitu secībai, kas satur vajadzīgos datus.
Ārējās atmiņas pamatīpašības:
- Minimālā adresējamā informācijas vienība ir fizisks ieraksts.
- Lai procesors to apstrādātu, fiziskais ieraksts ir jānolasa RAM.
- Lasīšanu var veikt tikai mazos blokos, jo nav iespējams ievietot visu datu bāzi RAM.
Atmiņas veidu mijiedarbība
Konkrēta loģiskā ieraksta loģisko lauku secība tiek kartēta uz tieši adresējamu baitu secību RAM. Tiešā adresēšana ļauj procesoram piekļūt vajadzīgajam laukam. Šādam attēlojumam ir nepieciešams, lai visiem ierakstiem būtu noteikts garums, tad ieraksta garums būs vienāds ar tā lauku garumu summu. Ja lauka garums nav fiksēts, tiešās adresācijas izmantošana kļūst neiespējama.
Problēma var rasties situācijā, kad ir jāsaglabā liels teksta gabals, kura garums dažādos ierakstos var atšķirties. Šajā gadījumā teksts atrodas ārējā atmiņā, un laukā tiek saglabāta saite uz šo atmiņas apgabalu. Tieši šādi dažās DBVS ir sakārtots MEMO tipa lauks.
Katru reizi, kad RAM piekļūst ārējai atmiņai, tā nolasa vai ieraksta vienu fizisku ierakstu. Katra piekļuve ārējai atmiņai aizņem noteiktu laiku, kas būtiski ietekmē visas sistēmas ātrumu. Tāpēc, lai līdz minimumam samazinātu piekļuves skaitu ārējai atmiņai, dažās DBVS fiziskais ieraksts tiek pagarināts, iekļaujot vairākus loģiskos ierakstus.
Vēl viens veids, kā samazināt piekļuves skaitu, ir izmantot fiksēta garuma fiziskos ierakstus, kas nav atkarīgi no loģisko ierakstu garuma. Tādus fiziskos ierakstus sauc lapas. Ja izrādās, ka lapā ietilps loģisko ierakstu skaits, kas nav vesels skaitlis, tad pēdējais nepilnīgais ieraksts tiek izmests, un lapa paliek nepilnīgi aizpildīta. Tieši šo metodi izmanto MS SQL SERVER.
