Представление информации в ЭВМ. Позиционные системы счисления. Двоичная и 16-тиричная системы счисления, арифметические действия. Переход от 10-ой к 2-ой и наоборот. Преимущества двоичной системы для использования в компьютерной технике. Единицы измерения информации.
Компьютерная техника уже давно стала частью обыденной жизни человека. Бесконечно число электроники окутывает наше пространство, а радиоволны пронзают все оставшееся. Не смотря на то, что интеллектуальная техника сильно эволюционировала за последние пятьдесят лет, основные принципы ее функционирования остались теми же.
Первым делом необходимо рассмотреть, чем же оперирует ЭВМ. Правильно, информация – важнейший элемент, циркулирующий в любом интеллектуальном устройстве. Информация представляется в виде сигналов дискретных или аналоговых. Аналогове сигналы используются не часто. Высокоэффективные современные ЭВМ работают с дискретными сигналами, что гарантирует надежность, высокую степень интегрированости и совместимости. Дискретные сигналы в большинстве случае интерпретируются как цифровые.
Информация в ЭВМ представляется в виде цифр, какдой букве, символу, команде сопоставлен определенный набор цифр. На физическом уровне цифры представлены только 0 (отсутствие напряжения) и 1 (наличие напряжения). Таким образом основной системой счисления ЭВМ является двоичная, т.е. нули и денницы. При выводе информации она переводится не редко в десятичную наиболее привычную людям.
Цифровой сигнал (информация) последовательно (пораллельно) подается на вход устройства, кодируется определенным методом и воспринимается оборудованием. Для чтения такой информации существуют триггеры – элементы памяти, которые могут принимать значение один и ноль, а так же высокоимпедансное состояние, которое является отличным от нуля и единицы. Выстраивание таких триггеров в цепочки, обеспечивает формирование памяти, которая структурируется в зависимости от необходимого объема и ее типа.
Вопреки распространенному мнению, что компьютер читает только нули и единицы, это не совсем так. Большинство компьютеров имеет свою систему интерпретации, которая переводит шестнадцатеричную систему в двоичную, но на этапе ввода команды, текст остается в исходной системе исчисления. Все команды шестнадцатеричного кода отправляются параллельным методом, ширина канала которого, ограничивается физической шириной шины данных. На этом этапе информация предоставляется «словами», каждое из которых может быть 8ми, 16ти, 32х, 64х разрядное и более. Соответственно, чем боле разрядность физической шины данных, тем более эффективна работа системы.
Центральный процессор или контроллер обрабатывает информацию не сразу, а дает возможность отправиться ей в предварительный кэш памяти, так данные укладываются в стек по системе fifo или lifo, а уже после этого, в зависимости от приоритета команды, данные поступают в процессор, где обрабатываются.
После этого интерпретатор переводит информацию в шестнадцатеричный код и передает обратно в отдельные узлы системы. Благодаря этим манипуляциям, обеспечивается быстрый обмен информацией, легкое трансформирование данных любого стандарта и взаимодействие центральных узлов и периферии.
Система счисления– это способ записи чисел с помощью заданного набора специальных знаков (цифр).
В позиционных системах счисления вес каждой цифры изменяется в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, изображающих число.
Любая позиционная система характеризуется своим основанием. Основание позиционной системы счисления – это количество различных знаков или символов, используемых для изображения цифр в данной системе.
За основание можно принять любое натуральное число – два, три, четыре, шестнадцать и т. д. Следовательно, возможно бесконечное множество позиционных систем.
Двоичная система счисления
В этой системе всего две цифры – 0 и 1. Особую роль здесь играет число 2 и его степени: 2, 4, 8 и т. д. Самая правая цифра числа показывает число единиц, следующая цифра – число двоек, следующая – число четверок и т. д. Двоичная система счисления позволяет закодировать любое натуральное число – представить его в виде последовательности нулей и единиц. В двоичном виде можно представлять не только числа, но и любую другую информацию: тексты, картинки, фильмы и аудиозаписи. Инженеров двоичное кодирование привлекает тем, что легко реализуется технически.
