Reprezentarea informațiilor în memoria computerului a unei unități de măsură. Reprezentarea datelor în memoria computerului Reprezentarea informației în memoria computerului

Mașinile electronice inteligente s-au stabilit de mult timp ferm în viata de zi cu zi persoană. Dar, în ciuda acestui fapt, dispozitivul lor ridică în continuare întrebări de bază în rândul multor utilizatori. De exemplu, nu toată lumea știe ce tipuri de memorie există. Dar aici totul nu este atât de complicat, deși nu este complet simplu. Există două tipuri principale - memorie internă și externă, care, la rândul lor, au propria gradație.

Tipuri de memorie internă a computerului

Memoria internă se numește așa deoarece este încorporată în unitățile principale ale computerului și este un element integral al sistemului, asigurându-i funcționalitatea. Este imposibil să îl eliminați sau să îl extrageți fără consecințe negative. Se disting următoarele tipuri:

• operațională – este un set de programe si algoritmi necesari functionarii microprocesorului;
• memorie cache - acesta este un fel de buffer între RAM și procesor, care asigură viteza optima execuţie programe de sistem;
• constant – stabilit atunci când computerul este fabricat din fabrică, include instrumente de monitorizare a stării PC-ului la fiecare pornire; programe responsabile cu pornirea sistemului și efectuarea acțiunilor de bază; programe de configurare a sistemului;
• semipermanente – conține date despre setările unui anumit PC;
• memorie video – stochează fragmente video care ar trebui să fie afișate pe ecran, face parte din controlerul video;

Tipuri de memorie RAM pentru computer

Performanța și „nivelul intelectual” al unui computer sunt în mare măsură determinate de RAM-ul său. Stochează datele utilizate în timpul munca activă mașină electronică. Poate fi și de diferite tipuri, dar cele mai des folosite blocuri sunt DDR, DDR2, DDR3. Ele diferă prin numărul de contacte și caracteristicile vitezei.

Tipuri de memorie externă a computerului

Memoria externă a computerului este reprezentată de diferite tipuri de medii de stocare amovibile. Astăzi, principalele sunt hard disk-urile, unitățile USB sau unitățile flash și cardurile de memorie. Discurile laser și dischetele sunt considerate învechite. Dar, deși este detașabil, este încă folosit ca unitate de stocare pentru memorie permanentă și computerul nu va funcționa fără ea. Cu toate acestea, poate fi scos liber și mutat în altul unitate de sistem, motiv pentru care este clasificat ca dispozitive externe memorie.

Reprezentarea datelor în memorie computer personal

(numere, simboluri, grafice, sunet).

Forma și limba de prezentare a informațiilor

Percepând informația cu ajutorul simțurilor, o persoană se străduiește să o înregistreze, astfel încât să devină înțeleasă de ceilalți, prezentând-o într-o formă sau alta.

Compozitorul poate cânta tema muzicală la pian și apoi o poate nota folosind note. Imaginile inspirate din aceeași melodie pot fi întruchipate de un poet sub forma unei poezii, un coregraf le poate exprima în dans, iar un artist le poate exprima într-un tablou.

O persoană își exprimă gândurile sub formă de propoziții alcătuite din cuvinte. Cuvintele, la rândul lor, sunt formate din litere. Aceasta este o prezentare alfabetică a informațiilor.

Forma de prezentare a aceleiași informații poate fi diferită. Depinde de obiectivul pe care ți l-ai propus. Întâlnești operații similare la lecțiile de matematică și fizică, când prezinți o soluție sub diferite forme. De exemplu, soluția problemei: „Găsiți valoarea unei expresii matematice...” poate fi prezentată sub formă tabelară sau grafică Pentru a face acest lucru, utilizați mijloace vizuale de prezentare a informațiilor: numere, tabele, desene.

Astfel, informațiile pot fi prezentate sub diferite forme:

semn scris, format din diverse semne, printre care se obișnuiește să se distingă

simbolic sub formă de text, numere, caractere speciale (de exemplu, text manual);

grafic (de exemplu, o hartă geografică);

tabulare (de exemplu, un tabel care înregistrează progresul unui experiment fizic);

sub formă de gesturi sau semnale (de exemplu, semnale de control al traficului);

oral verbal (de exemplu, conversație).

Forma în care sunt prezentate informațiile este foarte importantă la transmiterea acesteia: dacă o persoană este cu deficiențe de auz, atunci informațiile nu îi pot fi transmise în formă audio; dacă un câine are un simț al mirosului slab dezvoltat, atunci nu poate funcționa în serviciul de căutare. În momente diferite, oamenii transmiteau informații în diferite forme folosind: vorbire, fum, tobe, sunet de clopote, scris, telegraf, radio, telefon, fax.

Indiferent de forma de prezentare și metoda de transmitere a informațiilor, aceasta este întotdeauna transmisă folosind un fel de limbaj.

La lecțiile de matematică folosești un limbaj special bazat pe numere, operații aritmetice și relații. Ele formează alfabetul limbajului matematicii.

La lecțiile de fizică, când te gândești la orice fenomen fizic, folosești caracteristica a acestei limbi caractere speciale, din care alcătuiești formule. O formulă este un cuvânt în limbajul fizicii.

În lecțiile de chimie, folosiți și anumite simboluri și semne, combinându-le în „cuvinte” dintr-o anumită limbă.

Există un limbaj pentru surdo-muți, unde simbolurile limbajului sunt anumite semne exprimate prin expresii faciale și mișcări ale mâinii.

Baza oricărei limbi este alfabetul - un set de semne (simboluri) definite în mod unic din care se formează un mesaj.

Limbile sunt împărțite în naturale (vorbite) și formale. Alfabetul limbilor naturale depinde de tradițiile naționale. Limbile formale se găsesc în domenii speciale ale activității umane (matematică, fizică, chimie etc.). Sunt aproximativ 10.000 în lume limbi diferite, dialecte, adverbe. Multe limbi vorbite provin din aceeași limbă. De exemplu, franceză, spaniolă, italiană și alte limbi au fost formate din limba latină.

Codificarea informațiilor

Odată cu apariția limbajului și apoi a sistemelor de semne, posibilitățile de comunicare între oameni s-au extins. Acest lucru a făcut posibilă stocarea ideilor, cunoștințele dobândite și orice date și transferul acestora în diverse moduri la distanță și alteori – nu numai contemporanilor săi, ci și generațiilor viitoare. Au supraviețuit până astăzi creațiile strămoșilor noștri, care, cu ajutorul diferitelor simboluri, s-au imortalizat pe ei înșiși și faptele lor în monumente și inscripții. Picturile pe stâncă (petroglife) încă servesc ca un mister pentru oamenii de știință. Poate că în acest fel oamenii antici au vrut să intre în contact cu noi, viitorii locuitori ai planetei, și să relateze evenimentele din viața lor.

Fiecare națiune are propria sa limbă, constând dintr-un set de caractere (litere): rusă, engleză, japoneză și multe altele. Te-ai familiarizat deja cu limbajul matematicii, fizicii și chimiei.

Reprezentarea informațiilor folosind o limbă este adesea numită codificare.

Codul este un set de simboluri (simboluri) pentru reprezentarea informațiilor. Codarea este procesul de reprezentare a informațiilor sub formă de cod.

Șoferul transmite semnalul folosind un claxon sau faruri intermitente. Codul este prezența sau absența unui claxon, iar în cazul unei alarme luminoase, clipirea farurilor sau absența acesteia.

Întâlnești codificarea informațiilor când traversezi drumul după semafoare. Codul este determinat de culorile semaforului - roșu, galben, verde.

Limbajul natural în care oamenii comunică se bazează și pe cod. Numai în acest caz se numește alfabet. Când vorbiți, acest cod este transmis prin sunete, când scrieți - prin litere. Aceeași informații pot fi reprezentate folosind coduri diferite. De exemplu, o înregistrare a unei conversații poate fi înregistrată folosind litere rusești sau simboluri scurte speciale.

Pe măsură ce tehnologia s-a dezvoltat, a apărut moduri diferite codificarea informațiilor. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, inventatorul american Samuel Morse a inventat un cod uimitor care servește și astăzi omenirea. Informațiile sunt codificate în trei „litere”: un semnal lung (liniuță), semnal scurt(punct) și niciun semnal (pauză) pentru a separa literele. Astfel, codarea se rezumă la utilizarea unui set de caractere aranjate într-o ordine strict definită.

Oamenii au căutat întotdeauna modalități de a comunica rapid. Pentru aceasta s-au trimis mesageri si s-au folosit porumbei voiajori. Oamenii aveau diverse modalități de avertizare cu privire la pericolul iminent: tobe, fum de la focuri, steaguri etc. Cu toate acestea, utilizarea unei astfel de prezentări a informațiilor necesită un acord prealabil asupra înțelegerii mesajului primit.

Celebrul om de știință german Gottfried Wilhelm Leibniz a propus o unică și sistem simplu reprezentarea numerelor. „Calculul folosind doi... este fundamental pentru știință și dă naștere la noi descoperiri... când numerele sunt reduse la cele mai simple principii, care sunt 0 și 1, o ordine minunată apare peste tot.”

Astăzi, această metodă de prezentare a informațiilor folosind un limbaj care conține doar două caractere alfabetice - 0 și 1 - este utilizată pe scară largă în dispozitive tehnice, inclusiv pe computer. Aceste două caractere 0 și 1 sunt de obicei numite cifre binare sau biți (din engleză bit - Binary Digit - semn binar).

Inginerii au fost atrași de această metodă de codare de simplitatea implementării sale tehnice - indiferent dacă există sau nu semnal. Folosind aceste două numere puteți codifica orice mesaj.

O unitate de măsură mai mare pentru cantitatea de informații este considerată a fi 1 octet, care constă din 8 biți.

De asemenea, se obișnuiește să se utilizeze unități de măsură mai mari ale volumului de informații. Numărul 1024 (210) este un multiplicator atunci când treceți la o unitate de măsură superioară.

Kilobit Kbit

Kbit = 1024 biți ≈1000 biți

Megabit Mbit

1 Mbit = 1024 Kbit ≈ 1.000.000 de biți

Gigabit Gbit

Gbit = 1024 Mbit ≈ 1.000.000.000 de biți

Kilobyte KB (KB)

1 KB = 1024 de octeți ≈ 1000 de octeți

MB megaocteți (MB)

1 MB = 1024 KB ≈ 1.000.000 de octeți

Gigabyte GB (GB)

1 GB = 1024 MB ≈ 1.000.000.000 de octeți

Terabyte TB (TB)

1 TB = 1024 GB ≈ 1.000.000.000.000 de octeți

Petabyte Pbyte (Pb)

1 PB = 1024 TB ≈ 1.000.000.000.000.000 de octeți

Exabyte Ebyte (Eb)

1 EB = 1024 PB ≈ 1.000.000.000.000.000.000 de octeți

Zettabyte Zbyte (Zb)

1 Zbyte = 1024 Ebyte ≈ 1.000.000.000.000.000.000.000 de octeți

Codificarea informațiilor într-un computer

Toate informațiile pe care le procesează un computer trebuie să fie reprezentate în cod binar folosind două cifre - 0 și 1. Aceste două caractere sunt de obicei numite cifre binare, sau biți. Folosind două numere 1 și 0 puteți codifica orice mesaj. Acesta a fost motivul pentru care două procese importante trebuie organizate în computer:

codificare, care este furnizată de dispozitivele de intrare la conversia informațiilor de intrare într-o formă perceptibilă de computer, adică în cod binar;

decodare, care este furnizată de dispozitivele de ieșire atunci când convertesc datele din codul binar într-o formă care poate fi înțeleasă de oameni.

Din punct de vedere al implementării tehnice, utilizarea sistemului de numere binare pentru codificarea informațiilor s-a dovedit a fi mult mai mult

mai simplu decât folosirea altor metode. Într-adevăr, este convenabil să codificăm informațiile ca o secvență de zerouri și unu dacă ne imaginăm aceste valori ca două posibile stări stabile ale unui element electronic:

0 - nu există semnal electric sau semnalul este scăzut;

1 - prezenta unui semnal sau semnalul este la un nivel ridicat.

Aceste condiții sunt ușor de distins. Dezavantajul codificării binare este codurile lungi. Dar în tehnologie este mai ușor să faci față unui număr mare elemente simple decât cu un număr mic de cele complexe.

Chiar și în viața de zi cu zi, ai de-a face cu un dispozitiv care poate fi doar în două stări stabile: pornit/oprit. Desigur, acesta este un comutator care este familiar tuturor. Dar s-a dovedit a fi imposibil să vină cu un comutator care să poată comuta stabil și rapid la oricare dintre cele 10 stări. Drept urmare, după o serie de încercări nereușite, dezvoltatorii au ajuns la concluzia că este imposibil să construiți un computer bazat pe sistemul numeric zecimal. Și baza pentru reprezentarea numerelor într-un computer a fost sistemul de numere binar.

În prezent, există diferite modalități de codificare și decodare binară a informațiilor într-un computer. În primul rând, depinde de tipul de informații, și anume, ce ar trebui să fie codificat: text, numere, imagini grafice sau sunet. În plus, la codificarea numerelor, modul în care acestea vor fi utilizate joacă un rol important: în text, în calcule sau în procesul de intrare-ieșire. De asemenea, sunt impuse caracteristici de implementare tehnică.

Codificarea numerelor

Un sistem numeric este un set de tehnici și reguli de scriere a numerelor folosind un anumit set de simboluri.

Pentru a scrie numere, pot fi folosite nu numai numere, ci și litere (de exemplu, scrierea cifrelor romane - XXI). Același număr poate fi reprezentat în moduri diferite diverse sisteme Socoteala.

În funcție de modul în care sunt reprezentate numerele, sistemele numerice sunt împărțite în poziționale și nepoziționale.

Într-un sistem de numere poziționale, valoarea cantitativă a fiecărei cifre a unui număr depinde de locul (poziția sau cifră) în care este scrisă una sau alta cifră a acestui număr. De exemplu, schimbând poziția numărului 2 în sistemul numeric zecimal, puteți scrie diferite valori numere zecimale, de exemplu 2; 20; 2000; 0,02 etc.

Într-un sistem numeric non-pozițional, numerele nu își schimbă valoarea cantitativă atunci când locația (poziția) lor într-un număr se schimbă. Un exemplu de sistem non-pozițional este sistemul roman, în care același simbol are același sens indiferent de locație (de exemplu, simbolul X în numărul XXV).

Numărul de simboluri diferite folosite pentru a reprezenta un număr în sistemul numeric pozițional se numește baza sistemului numeric.

În computere, cel mai potrivit și mai fiabil sistem de numere s-a dovedit a fi sistemul de numere binar, care utilizează secvențe de cifre 0 și 1 pentru a reprezenta numere.

În plus, pentru a lucra cu memoria computerului, sa dovedit a fi convenabil să folosiți reprezentarea informațiilor folosind încă două sisteme numerice:

octal (orice număr este reprezentat folosind opt cifre - 0, 1, 2... 7);

hexazecimal (caracterele digitale utilizate sunt 0, 1, 2... 9 și literele - A, B, C, D, E, F, înlocuind numerele 10, 11, 12, 13, 14, 15, respectiv).

Codificarea informațiilor despre caractere

Apăsarea unei taste alfanumerice de pe tastatură face ca un semnal să fie trimis către computer sub forma unui număr binar, care este una dintre valorile din tabelul de coduri. Un tabel de coduri este o reprezentare internă a simbolurilor într-un computer. Tabelul ASCII (American Standard Code for Informational Interchange) a fost adoptat ca standard în întreaga lume. cod standard schimbul de informații).

Pentru a stoca codul binar al unui caracter, este alocat 1 octet = 8 biți. Având în vedere că fiecare bit este fie 1, fie 0, numărul de combinații posibile de 1 și 0 este 28 = 256.

Aceasta înseamnă că cu 1 octet puteți obține 256 de combinații de cod binar diferite și le puteți utiliza pentru a afișa 256 de caractere diferite. Aceste coduri formează tabelul ASCII.

De exemplu, când apăsați tasta cu litera S, codul 01010011 este scris în memoria computerului Când litera 8 este afișată pe ecran, computerul efectuează decodarea - pe baza acestui cod binar, o imagine a simbolului este afișată. construit.

SUN (SOARE) - 01010011 010101101 01001110

Standardul ASCII codifică primele 128 de caractere de la 0 la 127: numere, litere ale alfabetului latin, caractere de control. Primele 32 de caractere sunt caractere de control și sunt destinate în primul rând transmiterii comenzilor de control. Scopul lor poate varia în funcție de software și hardware. A doua jumătate a tabelului de coduri (de la 128 la 255) nu este definită de standardul american și este destinată caracterelor din alfabetele naționale, pseudografice și unele simboluri matematice. Poate fi folosit în diferite țări diverse opțiuni a doua jumătate a tabelului de coduri.

Fiţi atenți! Numerele sunt codificate conform standardului ASCII și sunt scrise în două cazuri - în timpul introducerii/ieșirii și când apar în text. Dacă numerele sunt implicate în calcule, atunci ele sunt convertite într-un alt cod binar.

Pentru comparație, luați în considerare numărul 45 pentru două opțiuni de codare.

Când este utilizat în text, acest număr va necesita 2 octeți pentru reprezentarea sa, deoarece fiecare cifră va fi reprezentată prin propriul cod în conformitate cu tabelul ASCII. În sistem binar - 00110100 00110101.

Când este utilizat în calcule, codul pentru acest număr va fi obținut conform regulilor speciale de traducere și va fi prezentat ca un număr binar de 8 biți 00101101, care necesită 1 octet.

Codificarea informațiilor grafice

Puteți crea și stoca obiecte grafice pe computer în două moduri - ca imagine raster sau ca imagine vectorială. Fiecare tip de imagine folosește propria sa metodă de codare.

O imagine raster este o colecție de puncte folosite pentru a o afișa pe ecranul unui monitor. Volum bitmap este definită ca produsul dintre numărul de puncte și volumul de informații al unui punct, care depinde de numărul de culori posibile. Pentru o imagine alb-negru, volumul de informații al unui punct este de 1 bit, deoarece un punct poate fi alb sau negru, care poate fi codificat cu două cifre - 0 sau 1.

Pentru a codifica 8 culori, sunt necesari 3 biți; pentru 16 culori - 4 biți; pentru 6 culori - 8 biți (1 octet), etc.

codificarea desenului alb-negru

codificarea modelelor de culoare

O imagine vectorială este o colecție de primitive grafice. Fiecare primitivă constă din segmente de curbă elementare, ai căror parametri (coordonatele punctelor nodale, raza de curbură etc.) sunt descriși prin formule matematice. Pentru fiecare linie, sunt indicate tipul acesteia (solid, punctat, liniuță), grosimea și culoarea, iar figurile închise sunt caracterizate suplimentar de tipul de umplere. Codificarea imagini vectoriale efectuate în moduri diferite în funcție de mediul aplicației. În special, formulele care descriu segmente de curbe pot fi codificate ca informații alfanumerice obișnuite pentru prelucrare ulterioară programe speciale.

Codificarea informațiilor audio

Sunetul este o undă sonoră cu amplitudine și frecvență care variază continuu. Cu cât este mai mare amplitudinea semnalului, cu atât este mai puternic pentru o persoană, cu cât este mai mare frecvența semnalului, cu atât tonul este mai mare. Pentru ca un computer să proceseze sunetul, un semnal audio continuu trebuie convertit într-o secvență de impulsuri electrice (binare și zerouri).

În procesul de codificare a unui semnal audio continuu, se realizează eșantionarea în timp a acestuia. O undă sonoră continuă este împărțită în secțiuni mici separate și pentru fiecare astfel de secțiune este setată o anumită valoare a amplitudinii. Astfel, dependența continuă a amplitudinii semnalului de timp este înlocuită cu o secvență discretă de niveluri de volum.

Modern plăci de sunet oferă o adâncime de codificare audio de 16 biți. În acest caz, numărul de niveluri de semnal va fi 65536.

La codificarea binară a unui semnal audio continuu, acesta este înlocuit cu o secvență de niveluri de semnal discrete. Calitatea codificării depinde de numărul de măsurători ale nivelului de semnal pe unitatea de timp, adică asupra frecvenței de eșantionare. Cu cât este mai mare numărul de măsurători efectuate într-o secundă (cu cât frecvența de eșantionare este mai mare), cu atât este mai precisă procedura de codificare binară.

Numărul de măsurători pe secundă poate varia de la 8000 la 48000, adică Frecvența de eșantionare a unui semnal audio analogic poate lua valori de la 8 la 48 kHz - calitatea sunetului CD audio. De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că sunt posibile atât modurile mono, cât și cele stereo.

Program de înregistrare a sunetului Program standard Windows Sound Recorder joacă rolul unui magnetofon digital și vă permite să înregistrați sunet, de ex. discretiza semnale sonore, și salvați-le în fișiere de sunetîn format wav. Acest program vă permite, de asemenea, să efectuați editarea simplă a fișierelor de sunet.

Toate informațiile de pe un computer sunt prezentate în formă digitală. Pentru numere această reprezentare este firească. Pentru informații non-numerice (de exemplu, text), se utilizează o tehnică standard: toate valorile posibile sunt numerotate și în loc de valorile înseși, numerele lor (care joacă rolul de coduri) sunt stocate. Astfel, pentru a reprezenta informațiile text, se folosește un tabel de simboluri, care conține toate caracterele alfabetului care pot apărea în text, iar textul stocat în memoria computerului este înlocuit cu o listă de numere de simbol din acest tabel. Informațiile de alte tipuri sunt codificate în mod similar. În orice caz, conținutul datelor nenumerice reprezentate stocate în computer depinde de tabele de numerotare (numite tabele de codificare).

Numărul de cifre binare necesare pentru a înregistra un cod folosind această metodă de înregistrare depinde de dimensiunea totală a tabelului. Cel mai mare număr care poate fi scris în binar folosind N cifre este format din N. Acest număr este 1 + 2 + 4 + ... + 2 N -1 = 2 N- 1. De exemplu, folosind 8 cifre binare puteți distinge 2 8 = 256 de caractere de text. În consecință, sunt necesare aproximativ 2 M de cifre binare pentru a stoca coduri de valoare a căror dimensiune totală este egală cu numărul M.

Acest raționament este atât de important pentru întreaga ideologie de stocare a informațiilor în cod binar, încât în ​​informatică se obișnuiește să se măsoare cantitatea de date și memoria computerului nu în sistemul numeric zecimal, ci în unități speciale de măsură bazate pe puteri de doi. Folosind faptul că 2 10 = 1024 nu este foarte diferit de 10 3 = 1000, se obișnuiește să se numească 1024 octeți un kilobyte (1Kb). În mod similar, un megaoctet (1MB) este de 024 kiloocteți, iar un gigaoctet (1GB) este de 1024 de megaocteți. Cantitatea de informații în lumea modernă atât de mare încât este necesar să se introducă o unitate suplimentară - un terabyte (1T6), egal cu 1024 gigaocteți. Dacă nu este necesară o precizie specială, atunci putem presupune că aproximativ 1 terabyte = 1 mie de gigaocteți = 1 milion de megaocteți = 1 miliard de kiloocteți = 1 trilion de octeți.

Dimensiunea informatiei Pentru informaţie luați cantitatea de informații conținute în alegerea unuia dintre cele două evenimente la fel de probabile. Această unitate se numește cifră binară sau bit.

În informatică și tehnologia calculatoarelor, a fost adoptat un sistem de reprezentare a datelor în cod binar. Cea mai mică unitate a acestei reprezentări este bitul.

octet  Este un grup de biți interconectați. 1 octet = 8 biți. Un octet codifică un caracter de informații text.

1 Kilobyte (KB) = 1024 de octeți.

Cu toate acestea, oriunde unde acest lucru nu este important, ei consideră că 1 KB este egal cu 1000 de octeți. În mod convențional, putem presupune că o pagină de text dactilografiat neformatat este egală cu 2 KB.

1 Megaoctet (MB) = 1024 KB.

1 gigaoctet (GB) = 1024 MB.

1 Terabyte (TB) = 1024 GB.

S-a spus deja că logic RAM-ul computerului este o secvență liniară de octeți. Lungimea acestei secvențe în computerele personale moderne ajunge la zeci și sute de megaocteți. Supercalculatoarele au și mai multă memorie.

Pentru a stoca numere, în funcție de dimensiunea și acuratețea acestora, sunt alocați mai mulți octeți de memorie (de la 1 la 10). Există două forme principale de reprezentare a unui număr în memoria computerului. În prima metodă, toți biții octeților de memorie alocați pentru stocarea unui număr sunt numerotați secvențial și cifrele binare ale numărului sunt scrise direct în biții de memorie corespunzători. Un bit este alocat pentru a reprezenta semnul numărului (0 este plus, 1 este minus). În a doua metodă, numărul este reprezentat în așa-numita formă normalizată (sau exponențială): X= M 10 n , unde numărul M(numită mantisa) inclusă de la 1 la 10, numărul n(numită ordine) - întreg.

Mai multe formate sunt folosite pentru a reprezenta numere întregi și numere normalizate, care diferă ca mărime și prezența sau absența unui bit de semn. Aceasta determină gama de numere care pot fi reprezentate într-un format dat. De exemplu, dacă se știe dinainte că o valoare întreagă este pozitivă și nu poate fi mai mare de 255, atunci 1 octet este suficient pentru a o stoca. Pentru a stoca valori care variază în intervalul de la -2 15 = -32.768 la 2 15 - 1 = 32.767, sunt alocați 2 octeți. Dacă un număr întreg nu se încadrează în acest interval, atunci sunt alocați 4 octeți pentru a-l stoca (interval -2 31 până la 2 31 - 1).

În principiu, o abordare similară este potrivită și pentru numerele fracționale. Cifrele unui număr sunt introduse în memoria computerului, dar se presupune că există un punct zecimal într-un anumit loc în această intrare. Această formă de înregistrare se numește reprezentarea unui număr cu punct fix. Numărul maxim de cifre dintr-un număr și poziția specifică a punctului zecimal sunt determinate de formatul numărului. Există mai multe opțiuni pentru formatul de reprezentare a numerelor cu virgulă fixă ​​în memoria computerului.

Se numește reprezentarea numerelor normalizate introducerea conversia unui număr în virgulă mobilă . Este folosit pentru a stoca cantități care pot avea valori pe o gamă foarte mare. În memoria computerului, exponentul și mantisa sunt stocate separat sub formă de numere întregi binare cu semn. Calculatoarele moderne folosesc mai multe formate pentru reprezentarea numerelor în virgulă mobilă, care diferă în dimensiunea totală a reprezentării numerelor (6, 8 sau 10 octeți), precum și în dimensiunea memoriei alocate separat pentru mantise și ordine. Aceasta determină intervalul general de valori posibile ale unei valori numerice într-un computer și eroarea minimă în calcule rezultată din incapacitatea computerului de a stoca mai multe cifre după virgulă zecimală.

În realitate, informațiile sunt eterogene. Datele sunt de obicei împărțite în informații numerice, textuale și logice. Informațiile text sunt înțelese ca o secvență liniară de caractere. Pentru a reprezenta un caracter în memoria computerului, se utilizează următoarea schemă: se înregistrează un set de caractere text valide (de obicei 2 8 = 256 caractere), iar fiecărui caracter i se atribuie un număr (de la 0 la 255), care servește drept caracter. cod. După aceasta, secvența de caractere este înlocuită cu o secvență de coduri, care sunt scrise în memoria computerului ca numere întregi binare (fără semn). Codul unui caracter se încadrează în 1 octet de memorie (de aceea memoria a fost împărțită istoric în grupuri de 8 biți, deoarece s-a dovedit că numărul optim de caractere este 2 8 și nu, de exemplu, 2 9).

Setul de caractere valide și codurile acestora formează tabelul de codificare a caracterelor. Desigur, acest tabel nu ar trebui să depindă de arbitraritatea programatorului sau a producătorului computerului, deoarece schimbul de informații în acest caz va fi foarte dificil. În prezent există un standard A.S.C./ f (american Standard Cod pentru Informațional Schimb), conținând 128 de caractere de bază (coduri de la 0 la 127) și 128 de caractere extinse (coduri de la 128 la 255). Deoarece acest standard nu include caractere din alfabetele naționale, în fiecare țară cele 128 de coduri de caractere extinse (de la 128 la 255) sunt înlocuite cu caractere din alfabetul național. Cu alte cuvinte, fiecare limbă cu un alfabet diferit de engleză își stabilește propriul standard. Textul semnificativ într-o limbă va fi lipsit de sens în alta. Astfel, pentru funcționare corectă Cu text, nu numai informațiile în sine sunt importante, ci și interpretarea acesteia. Este numit un program care interpretează corect codurile de caractere conform tabelului de codificare dintr-un anumit alfabet driver de text

O valoare logică este o valoare care poate lua doar două valori: adevărat Şifals („adevărat” și „fals”). Pentru a stoca valoarea unei variabile logice, 1 bit este suficient. De obicei, valoarea „unu” a unui bit de memorie este asociată cu adevărat, valoarea „zero” cu fals.

Pentru a stoca obiecte mai complexe în memoria computerului, cum ar fi imagini video sau sunete, descrierile acestor obiecte sunt convertite în formă numerică. Există destul de multe modalități de a codifica acest tip de informații, dar în cele din urmă, o imagine sau un sunet este reprezentat ca o secvență de zerouri și unu, care sunt plasate în biți din memoria computerului și, dacă este necesar, preluate de acolo și interpretate. într-un anumit fel.

Reprezentarea logică și fizică a datelor

Când lucrează cu un SGBD, utilizatorul se ocupă de o reprezentare logică a datelor și poate nici măcar să nu știe cum este organizată fizic prezentarea datelor în memoria computerului. Cu toate acestea, eficiența aplicațiilor care utilizează baze de date depinde în mare măsură de metoda de plasare fizică a datelor.

Organizarea fizică a datelor depinde de tipul de calculator folosit și de SGBD specific. Diferite SGBD-uri folosesc diferite metode pentru stocarea datelor în memorie și mijloace de accesare a acestora. Prin urmare, atunci când alegeți un SGBD în etapa de proiectare, este important să cunoașteți și să înțelegeți caracteristicile metoda fizica stocarea datelor. Principalul criteriu de selecție este eficiența accesului la date.

Dacă conceptele de bază ale modelului logic de date sunt câmp boolean, intrare logicăŞi fișier logic, atunci pentru modelul fizic există concepte de bază similare - câmp fizic, înregistrarea fizică, dosar fizic.

Nota 1

Unele metode de acces pot mapa un câmp logic direct la un câmp fizic, o înregistrare logică la o înregistrare fizică și un fișier logic la un fișier fizic. Dar în caz general nu există o astfel de corespondență unu-la-unu.

Schema de funcționare a procesorului și a memoriei

Există două tipuri de memorie într-un computer - operaționalăŞi extern. În acest caz, procesorul accesează doar direct RAM. Bazele de date sunt concepute pentru a stoca permanent cantități mari de informații, prin urmare sunt stocate în memorie externă. Prin urmare, organizarea accesului la date trebuie să țină cont de caracteristicile ambelor tipuri de memorie și de interacțiunea acestora.

Proprietățile de bază ale memoriei RAM:

• Unitatea minimă de informație adresabilă este de 1 octet.
• Fiecare octet are propria sa adresă unică, adică memoria este direct adresabilă.
• Pentru a selecta datele, procesorul accesează direct secvența de octeți care conțin datele dorite.

Proprietățile de bază ale memoriei externe:

• Unitatea minimă de informație adresabilă este o înregistrare fizică.
• Pentru a fi procesată de procesor, înregistrarea fizică trebuie citită în RAM.
• Citirea se poate face doar în blocuri mici, deoarece este imposibil să plasați întreaga bază de date în RAM.

Interacțiunea tipurilor de memorie

Secvența de câmpuri logice ale unei anumite înregistrări logice este mapată la o secvență de octeți adresabili direct în RAM. Adresarea directă permite procesorului să acceseze câmpul dorit. Pentru o astfel de reprezentare, este necesar ca toate înregistrările să aibă o lungime fixă, atunci lungimea înregistrării va fi egală cu suma lungimilor câmpurilor sale. Dacă lungimea câmpului nu este fixă, atunci devine imposibilă utilizarea adresei directe.

Problema poate apărea într-o situație în care trebuie să stocați o bucată mare de text, a cărei lungime poate varia între înregistrări. În acest caz, textul este localizat în memoria externă, iar câmpul stochează un link către această zonă de memorie. Exact așa este organizat câmpul de tip MEMO în unele SGBD.

De fiecare dată când RAM accesează memoria externă, citește sau scrie o înregistrare fizică. Fiecare acces la memoria externă durează o anumită perioadă de timp, ceea ce afectează semnificativ viteza întregului sistem. Prin urmare, pentru a minimiza numărul de accesări la memoria externă, în unele SGBD înregistrarea fizică este prelungită prin includerea mai multor înregistrări logice.

O altă modalitate de a minimiza numărul de accesări este utilizarea înregistrărilor fizice cu lungime fixă ​​care sunt independente de lungimea înregistrărilor logice. Se numesc astfel de înregistrări fizice pagini. Dacă se dovedește că în pagină se încadrează un număr non-întreg de înregistrări logice, atunci ultima înregistrare incompletă este eliminată, iar pagina rămâne incomplet completată. Aceasta este exact metoda folosită în MS SQL SERVER.