Логические основы построения цифровых устройств

⇐ ПредыдущаяСтр 14 из 36Следующая ⇒

Информация — одно из фундаментальных понятий. Термин«информация» этимологически происходит от латинскому слова
«informatio» — разъяснение, осведомление, изложение.

«Словарь иностранных слов» (М., 2004) так толкует значение этого термина:

1) сообщение о чем-либо;

2) сведения, являющиеся объектом хранения, переработки и передачи;

3) в математике, кибернетике — количественная мера устранения неопределенности ( энтропии ), мера организации системы.

Информация — это сведения, знания, которые мы получаем из книг, газет, радио, телевидения, от людей, с которыми мы общаемся. Передача информации присуща всем явлениям природы. Информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. Если электрическое напряжение или ток изменяется по тому же закону, что и некоторая другая физическая величина, то их называют электрическими аналогами этой физической величины.

При аналоговом представлении информации используемая в качестве ее носителя физическая величина принимает бесконечное множество значений, она изменяется непрерывно.

При дискретном (цифровом) представленииинформации используемая в качестве ее носителя физическая величина принимает конечное множество значений, которые обозначаются какими-либо символами.

На рисунке наклонная плоскость соответствует бесконечному количеству значений высоты. Увеличивая число ступенек, лестницу с какой угодно точностью можно приблизить к наклонной плоскости. Так же и любая аналоговая величина может быть заменена конечным набором дискретных значений.

Дискретную информацию можно передавать двумя принципиально разными способами:

1) последовательно (сигналы передаются один за другим по единственной линии связи);

2) параллельно (группа сигналов передается по нескольким линиям связи одновременно).

Представление дискретной информации в стандартных символических формах называется кодированием . Декодирование — процесс, обратный кодированию.

Числа — удобная форма представления информации, природа которой может быть самой различной: от показаний всевозможных датчиков до сообщений на привычном нам языке.

Различают равномерные и неравномерные коды. Равномерные коды в кодовых комбинациях содержат одинаковое число знаков, неравномерные — неодинаковое. Примером неравномерного кода может служить азбука Морзе, в которой для каждой буквы и цифры определена последовательность коротких и длинных сигналов. Так, букве Е соответствует короткий сигнал (точка), а букве Ш — четыре длинных сигнала (четыре тире). Неравномерное кодирование позволяет повысить скорость передачи сообщений за счет того, что наиболее часто встречающиеся в передаваемой информации символы имеют самые короткие кодовые комбинации.

Информация играет определяющую роль в жизни современного общества. Но безошибочная обработка огромных информационных потоков трудна и утомительна для человека в силу его психологических особенностей.

Современнаявычислительная машина (компьютер) — это комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для автоматизации процесса обработки информации.

Информацию, представленную различными устойчивыми состояниями некоторого физического носителя в форме, воспринимаемой и обрабатываемой компьютером или человеком, называют данными.

Информацию о последовательности операций, которые необходимо осуществить для получения по исходным данным требуемого результата, называют программой.

Автоматическая обработка данных означает, что весь процесс вплоть до получения результата происходит без участия человека. При этом исходные данные и программы могут быть заданы, составлены или подготовлены человеком.

Количество введенной в ЭВМ информации измеряется ее «длиной», выраженной в двоичных знаках — битах (от англ.
binary digit — двоичная цифра). Последовательность из восьми двоичных битов называется байтом. Для кодирования любого символа текста требуется 1 байт информации.

Большие объемы информации измеряются с помощью производных единиц: килобайт, мегабайт и гигабайт.

1 Кбайт = 2¹⁰ байт = 1024 байт; 1 Мбайт = 2²⁰ байт = 1024 Кбайт;

1 Гбайт = 2³⁰бaйт = 1024 Мбайт.

Пример. Измерим в байтах объем текстовой информации
в «Современном словаре иностранных слов» из 740 страниц, если на одной странице размещается в среднем 60 строк по 80 символов (включая пробелы).

Подсчитаем количество символов во всем словаре:

80 × 60 × 740 = 3 552 000 байт = 3468, 8 Кбайт = 3, 39 Мбайт.

Таким образом, объем информации в словаре в двоичной форме равен примерно 3, 4 Мбайт.

3. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Известно множество способов представления чисел. В любом случае число изображается символом или группой символов (словом) некоторого алфавита. Такие символы называются цифрами, символические изображения чисел — кодами, а правила их получения — системами счисления (кодирования).

Система счисления — это совокупность приемов и правил для обозначения и наименования чисел.

Алфавит системы счисления — это множество всех символов (знаков), используемых для записи чисел в данной системе счисления.

Цифра — это любой символ (знак), входящий в алфавит данной системы счисления.

Системы счисления делятся на следующие виды:

1) системы бирок (унарные);

2) кодовые (непозиционные) системы;

3) позиционные системы.

Простейшая и самая древняя — так называемая унарная система счисления. В ней для записи любых чисел используется всего один символ — палочка, узелок, зарубка, камешек. Если какое-нибудь число должны были запомнить два человека, то брали деревянную бирку, делали на ней соответствующее число зарубок, а потом раскалывали бирку пополам. Этим кодом пользуются малыши, показывая на пальцах свой возраст.

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 131415 16 17 18 Следующая ⇒