5.2.Кодирование графической информации

Современные компьютеры могут представлять на экране как текстовую, так и графическую информацию.

В текстовом режиме экран разбивается на 25 строк по 80 символов в строке. Каждая позиция экрана называется знакоместом. В нее может быть помещен один символ. Всего на экране 2580=2000 знакомест. В каждом знакоместе находится один символ. Символы могут быть представлены в цветном изображении. В этом случае для представления символа потребуется два блока: один для самого символа, другой – для его цветовой характеристики.

В графическом режиме экран разбивается на отдельные светящиеся точки – пиксели. Количество пикселей определяет разрешающую способность монитора. Любое графическое изображение хранится в памяти в виде информации о каждом пикселе. Состояние пикселя описывается последовательностью нулей и единиц. Такую форму представления графических изображений называют растровой.

5.3.Кодирование звуковой информации

Современные компьютеры могут записывать и воспроизводить музыку и человеческую речь. Существует два способа звукозаписи: цифровая запись и MIDI-запись.

При цифровой записи реальные звуковые волны преобразуются в цифровую информацию путем измерения звука тысячи раз в секунду. Этот процесс называется дискретизацией, а частота дискретизации определяет, сколько тысяч раз в секунду производились измерения, например, 44 кГц означает, что измерения производятся 44 тысячи раз в секунду.

MIDI-запись является электронным эквивалентом нотной записи.

Цифровая запись может быть реализована при наличии в комплекте звуковой платы, которая преобразует звук на входе в цифровую информацию путем измерения его характеристик. Получившиеся значения записываются в виде нулей и единиц в память компьютера. При воспроизведении звука специальное устройство звуковой карты преобразует цифры обратно в аналоговый сигнал, подающийся на звуковые усилители, а оттуда – на колонки.

MIDI-информация представляет собой команды синтезатору. Эти команды удобнее для хранения музыкальной информации, чем цифровая запись. Однако для записи MIDI-команд требуется устройство, выполняющее роль клавишного синтезатора, которое воспринимает MIDI-команды и при их получении может генерировать соответствующие звуки.

6.Прямой, обратный и дополнительный коды

При вычислении ЭВМ оперируют как с положительными, так и с отрицательными числами. При этом вычитание можно заменить сложением, воспользовавшись дополнением отрицательного числа. Дополнением числа 125¹⁰ будет число 875¹⁰, числа 125¹⁶ будет число ЕDВ¹⁶, для числа 1101^{2 –} число 11². Эти дополнения получают следующим образом:

_1000¹⁰ _1000¹⁶ _10000²

125¹⁰ 125¹⁶ 1101²

875¹⁰ EDB¹⁶ 11²

Так как в ЭВМ имеются только устройства, выполняющие сложение, то вычитание заменяется сложением специальных кодов чисел. Для выполнения операций с двоичными числами в ЭВМ используются прямой, обратный, дополнительный, модифицированные обратный и дополнительный коды. Изображение положительных чисел во всех кодах одинаково, а отрицательных – различно.

Прямой код совпадает с записью самого числа. В знаковом разряде записывается 0 (знак +) или 1 (знак ), а затем записывается само число.

Например, числа: А1=+0,1010 и А2= – 0,1010 в прямом коде записываются в виде: [А1]_пр=0 1010 и [А2]_пр=1 1010.

Пример: В1 = +0,101001 [В1]_пр.= 0 101001;

В2 = – 0,11101 [В2]_пр.= 1 11101.

Обратный код отрицательного числа получается следующим образом: в знаковом разряде записывается единица, а в цифровых разрядах нули заменяются единицами, а единицы – нулями.

Например, числа А1=+0,1010 и А2= – 0,1010 в обратном коде записываются в виде [А1]_обр.=0 1010 и [А2]_обр.=1 0101.

Пример: В1 = +0,101100 [В1]_обр.= 0 101110;

В2 = – 0,010101 [В2]_обр.= 1 101010.

Дополнительный код отрицательного числа получается добавлением единицы к младшему разряду обратного кода этого числа.

Например: числа А1=+0,1010 и А2= – 0,1010 в дополнительном коде записываются в виде: [А1]_доп.=0 1010 и [А2]_доп.=1 0110.

Пример: В1 = +0,00110 [В1]_доп.= 0 00110;

В2 = – 0,001101 [В2]_доп.= 1 110011.

Модифицированный код отличается тем, что на изображение знака числа в нем отводится два разряда, что дает возможность выявить переполнение разрядной сетки.

Например, для числа А= – 0,1010 получим [А]^мобр.=11 0101, [А]^мдоп.=11 0110.

Переход от обратного и дополнительного кодов к прямому осуществляется аналогично переходу от прямого кода к обратному и дополнительному.

При сложении и вычитании чисел в обратном коде единица переноса, вышедшая за пределы знакового разряда, не отбрасывается, а прибавляется к младшему разряду результата, что осуществляется автоматически.

Например, в обратном коде операции алгебраического сложения выполняются следующим образом:

1) а=0,1010>0 [а]^обр.=0 1010

b=0,0010>0 [в]^обр.=0 0010

[х]^обр.=0 1100

х= 0,1100

2) а= – 0,1010<0 [а]^обр.=1 0101

b= 0,1100>0 [в]^обр.=0 1100

10 0001

[х]^обр.=0 0010

х= 0,0010

3) а=0,1010>0 [а]^обр.= 0 1010

b= – 0,0010<0 [в]^обр.= 1 1101

10 0111

[х]^обр.= 0 1000

х= 0,1000

4) a= – 0,1010<0 [a]^обр.=1 0101

b= – 0,0010<0 [b]^обр.=1 1101

11 0010

[x]^обр.=1 0011

x= – 0,1100

Сложение и вычитание двоичных чисел в дополнительном коде происходит поразрядно, включая и знаковые разряды. Единица переноса, вышедшая за пределы знакового разряда, отбрасывается.

Пример:

a= – 0,1010<0 [a]^доп.=1 0110

b= – 0,0010<0 [b]^доп.=1 1110

11 0100

[х]^доп.=1 0100

[х]^обр.=1 0011

х= – 0,1100

Например, имеется число А1 = 0,10111₂ и А2 = 0,011₂. Нужно выполнить действие А1-А2

_0,10111

0,01100

0,01011

Заменим операцию вычитания сложением. Для этого произведём кодирование: получим обратный и дополнительный коды для чисел А1 и А2.

[A1]_обр.= 0 10111 [A2]_обр.= 1 10011

[A1]_доп.= 0 10111 [A2]_доп.= 1 10100

Выполним операцию сложения полученных кодов

₊ [A1]_обр.= 0 10111

[A2]_обр.= 1 10011

10 01010

[A1+A2]_обр.= 0 01011

A1+A2 = 0,01011

₊[A1]_доп.= 0 10111

[A2]_доп.= 1 10100

10 01011

[A1+A2]_доп.= 0 01011

A1+A2 = 0,01011