Podstawy informatyki. Reprezentacja danych w systemach cyfrowych

Podobne dokumenty
Kodowanie informacji. Przygotował: Ryszard Kijanka

Języki i metodyka programowania. Reprezentacja danych w systemach komputerowych

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

Informatyka kodowanie liczb. dr hab. inż. Mikołaj Morzy

Dane, informacja, programy. Kodowanie danych, kompresja stratna i bezstratna

kodowanie informacji Autor prezentacji: 1 prof. dr hab. Maria Hilczer

Techniki multimedialne

Cel wykładu. Cel wykładu. Cel wykładu, cd. Cel wykładu, cd. Cel wykładu, cd. Z. Postawa, "Podstawy Informatyki II" Strona: 1 z 6

Wprowadzenie do informatyki i użytkowania komputerów. Kodowanie informacji System komputerowy

Stan wysoki (H) i stan niski (L)

Dla człowieka naturalnym sposobem liczenia jest korzystanie z systemu dziesiętnego, dla komputera natomiast korzystanie z zapisu dwójkowego

Pracownia Komputerowa wyk ad VII

Podstawy Informatyki dla Nauczyciela

INFORMATYKA. Zajęcia organizacyjne. Arytmetyka komputerowa.

Wprowadzenie do architektury komputerów systemy liczbowe, operacje arytmetyczne i logiczne

Podstawy informatyki (2)

Arytmetyka komputera. Na podstawie podręcznika Urządzenia techniki komputerowej Tomasza Marciniuka. Opracował: Kamil Kowalski klasa III TI

Architektura systemów komputerowych Laboratorium 5 Kodowanie liczb i tekstów

12. Wprowadzenie Sygnały techniki cyfrowej Systemy liczbowe. Matematyka: Elektronika:

Technologie Informacyjne

PODSTAWY INFORMATYKI. Informatyka? - definicja

Systemy liczenia. 333= 3*100+3*10+3*1

ARCHITEKTURA SYSTEMÓW KOMPUTEROWYCH

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Zapis liczb. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Teoretyczne Podstawy Informatyki

Wstęp do informatyki. Pojęcie liczebności. Liczenie bez liczebników. Podstawy arytmetyki komputerowej. Cezary Bolek

Arytmetyka komputera

Jednostki informacji - bit. Kodowanie znaków: ASCII, ISO 8859, Unicode liczb: NKB (BCN), U2, BCD. Liczby zmiennoprzecinkowe standard IEEE 754

1.1. Pozycyjne systemy liczbowe

DZIESIĘTNY SYSTEM LICZBOWY

SYSTEMY LICZBOWE. SYSTEMY POZYCYJNE: dziesiętny (arabski): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 rzymski: I, II, III, V, C, M

Podstawy Informatyki. Inżynieria Ciepła, I rok. Wykład 5 Liczby w komputerze

Cyfrowy zapis informacji. 5 grudnia 2013 Wojciech Kucewicz 2

dr inż. Jarosław Forenc

Dr inż. Grażyna KRUPIŃSKA. D-10 pokój 227 WYKŁAD 2 WSTĘP DO INFORMATYKI

Architektura komputerów

Kodowanie informacji. Kody liczbowe

Przedmiot: Urządzenia techniki komputerowej Nauczyciel: Mirosław Ruciński

Jednostki informacji. Bajt moŝna podzielić na dwie połówki 4-bitowe nazywane tetradami (ang. nibbles).

Systemy zapisu liczb.

Podstawy Informatyki. Metalurgia, I rok. Wykład 3 Liczby w komputerze

Komunikacja człowiek-komputer

Systemy liczbowe. 1. Przedstawić w postaci sumy wag poszczególnych cyfr liczbę rzeczywistą R = (10).

Pracownia komputerowa. Dariusz Wardecki, wyk. VIII

RODZAJE INFORMACJI. Informacje analogowe. Informacje cyfrowe. U(t) U(t) Umax. Umax. R=(0,Umax) nieskończony zbiór możliwych wartości. Umax.

System Liczbowe. Szesnastkowy ( heksadecymalny)

Metoda znak-moduł (ZM)

ARYTMETYKA BINARNA. Dziesiątkowy system pozycyjny nie jest jedynym sposobem kodowania liczb z jakim mamy na co dzień do czynienia.

Wprowadzenie do architektury komputerów. Historia Pojęcia podstawowe Reprezentacja danych i arytmetyka binarna

Naturalny kod binarny (NKB)

Architektura komputerów

Podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne dla liczb binarnych

Technika Cyfrowa i Mikroprocesorowa

L6.1 Systemy liczenia stosowane w informatyce

Architektura komputerów

Podstawy informatyki (2)

Komputerowa reprezentacja znaków i liczb. dr inż. Izabela Szczęch Politechnika Poznańska Podstawy informatyki

Podstawy Systemów Liczbowych

Systemy liczbowe. Bibliografia: Urządzenia techniki komputerowej, K. Wojtuszkiewicz

O sygnałach cyfrowych

Pracownia Komputerowa wykład V

Podstawy Informatyki. Wykład 2. Reprezentacja liczb w komputerze

Arytmetyka binarna - wykład 6

Systemy liczbowe. 1. System liczbowy dziesiętny

Wstęp do Informatyki

Moduł 2 Zastosowanie systemów liczbowych w informacji cyfrowej

Wstęp do informatyki- wykład 1 Systemy liczbowe

Materiały laboratoryjne. Kodowanie i liczby. dr inż. Zbigniew Zakrzewski. Z.Z. Podstawy informatyki

4 Standardy reprezentacji znaków. 5 Przechowywanie danych w pamięci. 6 Literatura

Wstęp do informatyki- wykład 1

LABORATORIUM PROCESORY SYGNAŁOWE W AUTOMATYCE PRZEMYSŁOWEJ. Zasady arytmetyki stałoprzecinkowej oraz operacji arytmetycznych w formatach Q

Technologie Informatyczne Wykład IV/V

Systemy liczbowe używane w technice komputerowej

Prefiksy binarne. kibibit (Kibit) mebibit (Mibit) gibibit (Gibit) tebibit (Tibit) pebibit (Pibit) exbibit (Eibit) zebibit (Zibit) yobibit (Yibit)

Pracownia Komputerowa wykład VI

Kodowanie liczb całkowitych w systemach komputerowych

Sposób reprezentacji informacji w systemie. Reprezentacja informacji. Dzięki kodowaniu informacji.

architektura komputerów w. 2

SYSTEMY LICZBOWE. Zapis w systemie dziesiętnym

Pracownia Komputerowa wykład IV

Cyfrowy zapis informacji

Liczby rzeczywiste są reprezentowane w komputerze przez liczby zmiennopozycyjne. Liczbę k można przedstawid w postaci:

POLITECHNIKA GDAŃSKA. Podstawy programowania Cz. I TYPOWE KOMPUTERY I PROCESORY OD R.1946 SYSTEMY WBUDOWANE KOMPUTERY, KTÓRYCH NIE WIDAĆ

Co to jest informacja, oraz w jaki sposób jest ona reprezentowana w komputerze.

System liczbowy jest zbiorem reguł określających jednolity sposób zapisu i nazewnictwa liczb.

Algorytmy i struktury danych

Jednostki miar stosowane w sieciach komputerowych. mgr inż. Krzysztof Szałajko

Architektura systemów komputerowych. Arytmetyka maszyn cyfrowych

Podstawy działania układów cyfrowych...2 Systemy liczbowe...2 Kodowanie informacji...3 Informacja cyfrowa...4 Bramki logiczne...

SYSTEMY LICZBOWE 275,538 =

dr inż. Jarosław Forenc

Wielkości liczbowe. Wykład z Podstaw Informatyki dla I roku BO. Piotr Mika

DYDAKTYKA ZAGADNIENIA CYFROWE ZAGADNIENIA CYFROWE

Pozycyjny system liczbowy

Podstawy programowania w C++

Arytmetyka liczb binarnych

Programowanie i programy użytkowe - systemy operacyjne Wykład 02

Wstęp do Informatyki. dr inż. Paweł Pełczyński

Podstawy Informatyki

Ochrona danych osobowych. Pozycyjne systemy liczbowe. Jednostki informacji. Kodowanie znaków ASCII, ISO 8859, Unicode. Kodowanie liczb NKB, U2, BCD

Transkrypt:

Podstawy informatyki Reprezentacja danych w systemach cyfrowych

Systemy liczbowe Najpopularniejsze systemy liczbowe: system decymalny (dziesiętny) system binarny (dwójkowy) system heksadecymalny (szesnastkowy) Liczba symboli używanych do reprezentacji liczb w danym systemie liczbowym jest nazywana jego podstawą (ang. base, radix, r ).

System dziesiętny System dziesiętny (decymalny) jest systemem pozycyjnym o podstawie r=10: gdzie a jest jednym z symboli, a j wykładnikiem potęgi podstawy systemu r.

System dwójkowy Zasada działania systemu binarnego jest dokładnie identyczna jak dziesiętnego. Wykorzystuje dwa symbole: 0 oraz 1 (jego podstawa r=2). Liczba kombinacji liczbowych wynosi 2 n dla n cyfr. Np. liczba zapisana w dziesiętnym systemie liczbowym jako 10, w systemie dwójkowym przybiera postać 1010, gdyż: 1x2 3 + 0x2 2 + 1x2 1 + 0x2 0 = 8+2 = 10. Niemal wszystkie obecnie konstruowane systemy cyfrowe działają w oparciu o system binarny - logiczne 0 oznacza brak napięcia, logiczna 1 napięcie (np. 5V w TTL). W ten sposób możemy zakodować każdy sygnał jako ciąg zer i jedynek reprezentowanych przez odpowiednie napięcia.

System szesnastkowy System heksadecymalny wykorzystuje 16 symboli: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Liczba kombinacji wynosi 16 n zapisywanych liczb dla n cyfr. Np. liczba zapisana w dziesiętnym systemie liczbowym jako 90, w systemie szesnastkowym przybiera postać 5A, gdyż: 5x16 1 + 10(A)x16 0 = 80+10 = 90.

Zapis liczb całkowitych dodatnich Naturalny kod binarny - NKB Kod BCD» Używany dla liczb dziesiętnych stałopozycyjnych» Cyfry dziesiętne kodowane binarnie - 4 bity (tetrada) na cyfrę» Dozwolone wartości tetrady 0..9 pozostałe nieważne Postaci: spakowana - 2 cyfry w bajcie, niespakowana ("ASCI I*) - jedna cyfra w bajcie

Zapis liczb całkowitych ze znakiem U2 - kod uzupełnieniowy do dwóch. U1 - kod uzupełnieniowy do jedności znak - moduł zapis spolaryzowany (biased)

Ułamki zapis stałoprzecinkowy Powstaje przez przesunięcie wag w zapisie całkowitoliczbowym czyli przez pomnożenie wartości zapisu całkowitoliczbowego przez 2 -f (f - liczba bitów w części ułamkowej). Używany zwykle w U2, niekiedy w NKB. Najczęściej spotykane formaty:» jeden lub dwa bity części całkowitej, pozostałe bity słowa należą do części ułamkowej» po połowie słowa na część całkowitą i ułamkową Operacje arytmetyczne wykonywane podobnie jak w zapisie całkowitoliczbowym» skalowanie przy mnożeniu i dzieleniu» nie wymaga specjalnych instrukcji procesora ani zasobów sprzętowych

Ułamki zapis zmiennoprzecinkowy Dziesiętny zapis zmiennoprzecinkowy - przykłady: -1,234*10 5-0,1234*10 6-12.24*10 4 Elementy zapisu:» znak liczby» część znacząca» wykładnik Postać znormalizowana - postać, w której część całkowita części znaczącej wyraża się pojedynczą cyfrą różną od zera.

Jednostki informacji bit b - najmniejsza jednostka informacji, odpowiada informacji TAK- NIE, 1-0, PRAWDA-FAŁSZ bajt (byte) - B" - najmniejsza jednostka informacji adresowana przez procesor - obecnie 8 bitów słowo (word) - jednostka informacji, na której operuje komputer Słowo procesora - jednostka informacji o długości naturalnej dla danego procesora (długość odpowiada długości rejestrów - obecnie 32 lub 64 bity). Słowo pamięci - jednostka informacji możliwa do przetransmitowania w jednym cyklu transmisji do lub z pamięci (obecnie zwykle 64 bity, niekiedy 128). Powyższe pojęcia są bardzo często mylone.

Jednostki pojemności Przedrostki dziesiętne (SI) Wielokrotności bajtów Przedrostki binarne (IEC 60027-2) Nazwa Symbol Mnożnik Nazwa Symbol Mnożnik bajt B 10 0 bajt B 2 0 kilobajt KB 10 3 kibibajt KiB 2 10 megabajt MB 10 6 mebibajt MiB 2 20 gigabajt GB 10 9 gibibajt GiB 2 30 terabajt TB 10 12 tebibajt TiB 2 40 petabajt PB 10 15 pebibajt PiB 2 50 eksabajt EB 10 18 eksbibajt EiB 2 60 zettabajt ZB 10 21 zebibajt ZiB 2 70 jottabajt YB 10 24 jobibajt YiB 2 80

Pojemności nośników danych Twardy dysk: kilkaset GB kilka TB Pamięci flash: kilka GB kilkadziesiąt GB Płyty CD:200 MB 870 MB (zwykle 700 MB) Płyty DVD: DVD5-4,38 GiB (4,7 GB) (1 str. 1 war.) DVD9-7,90 GiB (8,5 GB) (1 str. 2 war.) DVD10-8,75 GiB (9,4 GB) (2 str. 1 war.) DVD18-15,90 GiB (17,08 GB) (2 str. 2 war.) BluRay 25 GB, 50 GB, 100 GB, 200 GB w zależności od liczby warstw)

Reprezentacja danych Znaki pisarskie są reprezentowane przez liczby, określające pozycję (wskaźnik)danego symbolu w tablicy kodowej.

Tablice kodowe ASCII (ang. American Standard Code for Information Interchange)- 7- bitowy kod przyporządkowujący liczby z zakresu 0-127: literom (alfabetu angielskiego), cyfrom, znakom przestankowym i innym symbolom oraz poleceniom sterującym Rozszerzony kod ASCII - posiada 256 pozycji (pierwsze 128 tak jak ASCII, następne kody narodowe i inne symbole). Problemem są różne kody dla różnych organizacji i krajów Kody rodziny EBCDIC (ang. Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) - EBCDIC to rozszerzony zapisywany dziesiętnie kod wymiany informacji, używany w systemach firmy IBM. UNICODE ISO 8859-x

ASCII Opracowany dla urządzeń dalekopisowych, później przyjęty dla komputerów 128 pozycji, w tym 95 znaków widocznych i 33 niewidoczne (znaki niewidoczne: spacja, odstępy i inne kody formatujące) Posiada kody sterujące transmisją i urządzeniami (pozycje 0..31) Spacja - kod 32 Cyfry 0..9 - kody od 48 do 57 (0x30...0x39) Litery w kolejności alfabetycznej (wielkie: 65..90 (0x41. 0x5a), małe: 97.122 (0x61.0x7a)) Odstęp pomiędzy małą i wielką literą wynosi 32 (0x20) 127 - kod specjalny (kasowanie znaku)

Rozszerzone kody ASCII 256 pozycji kodowych - reprezentacja 8-bitowa pierwsze 128 pozycji identycznych z ASCII kolejne 128 pozycji reprezentuje znaki wybranej grupy alfabetów narodowych lub inne (np. znaki alfabetów słowiańskich, znaki alfabetów skandynawskich, alfabet grecki, cyrylica itp.) Wiele tablic kodowych pochodzących z wielu źródeł, między innymi:» IS08859 - kilkanaście tablic (znaki polskie - IS08859-2)» Microsoft - kilkadziesiąt tablic, tzw.: strony kodowe - CP Własne o lokalnym zasięgu, np. Mazovia, Polgaz

UNICODE UNICODE - uniwersalny kod znakowy, umożliwiający reprezentację wszystkich znaków pisarskich zapisu fonetycznego (głoskowego) używanych na całym świecie. Liczba pozycji kodowych jest praktycznie nieograniczona, (pierwotnie 2 16 obecnie 2 32 ). Wersja kodu 3.2 obejmuje 95.156 znaków (alfabet chiński, japoński, koreański, rosyjski, hebrajski, perski, tajski oraz szereg innych języków + symbole matematyczne i graficzne).

Inne tablice kodowe ISO 8859-1 Latin-1 formalnie ISO/IEC 8859-1, czy też Latin-1, "kodowanie zachodnioeuropejskie", pierwsza część ISO/IEC 8859 standardu kodowania znaków ustalonego przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (później ISO i IEC) Standard po rozszerzeniu o dodatkowe przypisania znaków, jest podstawą dla dwóch powszechnie używanych odwzorowań znaków, znanych jako ISO-8859-1 i Windows-1252. Znak jest kodowany jako pojedyncza, 8-bitowa wartość. ISO 8859-2 formalnie ISO/IEC 8859-2, Latin-2, środkowo i wschodnioeuropejskie druga częścią standardu kodowania znaków zdefiniowanego przez organizację ISO. 191 znaków łacińskiego pisma, z czego każdy jest zapisywany przy pomocy ośmiu bitów.

Zapis dźwięku i obrazu Dźwięk: Chwilowa wartość napięcia reprezentującego ciśnienie akustyczne jest próbkowania z częstotliwością zależną od potrzeb (zwykle od 8 do 487kHz). Wartości próbek są zapisywane jako liczby. Obraz rastrowy: Jest zapisywany w postaci prostokątnej macierzy punktów (pikseli). Każdemu pikselowi odpowiada jeden kolor. Kolor jest reprezentowany w postaci trzech składowych - jasności świateł podstawowych. Wartości jasności zapisane w postaci liczb.