Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего профессионального  образования «ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ» (ВЗФЭИ)

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

на тему: «Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере»

 

 

 

 

Выполнил: студент

ФНО 3 поток

Направления бакалавр экономики

Группы  дневной

№ л.д. 11флд41614

Проверил: к.т.н. доцент

Князева  М.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Тула

 

 

 

                                                             2012г.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 2

1.Теоретическая часть ………………………………………………..3

1.1.Введение ………………………………………………………..3

   1.2.Форматы данных ……………4

   1.3. Представление информации в  компьютере……………………..5

   1.4. Единицы измерения объема данных……………………………..6

   1.5. Кодирование……………………………………………………….0

• Заключение………………………………………………………..8

 

2.Практическая часть ………………………………………………….9

2.1. Общая  характеристика задачи …………………………………..9

2.2. Проектирование форм выходных документов и графическое    представление данных по выбранной задаче 13

Список использованной литературы 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Эта курсовая работа состоит из двух частей: теоретической и практической.

Теоретическая часть посвящена теме: «Форматы данных, представление и кодирование информации в компьютере»

Деятельность людей всё в  большей степени зависит от их информированности, способности эффективно использовать информацию. Заложить фундамент  информационной культуры призвана дисциплина «Информатика», изучение которой начинается со школьной скамьи, а затем, приобретая более целенаправленный характер, продолжается в высшем учебном заведении. Эта  дисциплина достаточно новая и своим  появлением обязана  развитию индустрии  информатики, бурному процессу информатизации. Об информации начинают говорить как  о стратегическом ресурсе общества, как о ресурсе, определяющем уровень  развития государства.

 В практической части работы решена экономическая задача с использованием электронных таблиц на ПК. Для выполнения и оформления курсовой работы из пакета MS Office использовались:

Microsoft Word - текстовый процессор, позволяющий создавать документы любой сложности: оформлять их с использованием различных шрифтов, включать в документ рисунки, таблицы, формулы, графики, диаграммы и др. Имеет удобный графический интерфейс и средства автоматизации оформления документов. Создаваемые файлы имеют расширение DOC.

Microsoft Excel - табличный процессор для представления и обработки данных в виде электронных таблиц, имеющий универсальные возможности решения задач и встроенные средства деловой графики. Создаваемые файлы имеют расширение XLS.

Также для  выполнения и оформления курсовой работы использовались:

- операционная  система Windows XP;

- интернет  браузер Google Chrome;

- компьютер  «ICS» на базе AMD 64.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теоретическая часть

 

1. Введение.

 

Информа́тика (ср. нем. Informatik, фр. Informatique, англ. computer science — компьютерная наука — в США, англ. computing science — вычислительная наука — в Великобритании) — наука о способах получения, накопления, хранения, преобразования, передачи и использования информации. Она включает дисциплины, относящиеся к обработке информации в вычислительных машинах и вычислительных сетях: как абстрактные, вроде анализа алгоритмов, так и довольно конкретные, например, разработка языков программирования.

Термин информатика возник в 60-х  годах во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной переработкой информации, как слияние  французских слов information и automatique.

Непременным условием повышения эффективности  управленческого труда является оптимальная информационная технология, обладающая гибкостью, мобильностью и  адаптивностью к внешним воздействиям. Информационная технология предполагает умение грамотно работать с информацией и вычислительной,техникой.  
Информационные технологии (ИТ, от англ. information technology, IT) — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, в том числе, с применением вычислительной техники. В прошедшее время под информационными технологиями чаще всего понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации. Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, ИТ — это комплекс взаимосвязанных, научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами ИТ требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.  
Информационная технология (ИТ) базируется и зависит от технического, программного, информационного, методического и организационного обеспечения, а программное обеспечение реализует функции накопления, обработки, анализа, хранения, интерфейса с компьютером.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Форматы данных.

 

 

В своей работе процессор может  оперировать разнообразными данными, которые в зависимости от режима работы и применяемых команд могут  быть представлены в нескольких различных  формах (форматах).

Различные форматы данных отличаются длиной (количеством бит, отводимых  для числа) и назначением отдельных  битов или групп битов. В современных  процессорах, которые поддерживают несколько наборов команд, соответственно, поддерживается и несколько наборов  различных форматов. К таким наборам  относятся:

• базовые форматы, которые используются стандартными командами при операциях с числами в регистрах и памяти;
• форматы данных математического сопроцессора (FPU);
• форматы данных MMX/3DNow!;
• форматы данных SIMD.

Все рассматриваемые в данном разделе процессоры поддерживают стандартные команды целочисленной арифметики (ADD, ADC, SUB, SBB, IMUL, MUL, IDIV, DIV, INC, DEC, NEG, CMP), команды двоично-десятичной арифметики (DAA, DAS, AAA, AAS, AAM, AAD), а также некоторые другие группы команд, которые предназначены для обработки целочисленных и строковых данных.  

 

Целые числа

Целые числа могут занимать байт, слово или двойное слово. Они  могут быть знаковыми и беззнаковыми. В знаковых целых самый старший  бит байта, слова или двойного слова, занимаемого числом, отводится  для индикации знака числа. Нуль соответствует плюсу, 1 — минусу. Таким образом, возможный диапазон представляемых значений для знаковых целых составляет: от –128 до +127 для  байтовых величин, от –32768 до +32767 для  слов, от –2³¹ до 2³¹-1 для двойных слов. Беззнаковые целые могут принимать значения: от 0 до 255 для байтовых величин, от 0 до 65535 для слов, от 0 до 2³²-1 для двойных слов. 

 

 

 

Двоично-десятичные целые числа

Двоично-десятичные целые — это  набор четырехбитовых беззнаковых  величин, каждая из которых может  принимать значения от 0 до 9. Двоично-десятичные числа могут быть в обычном  или упакованном формате. Обычный  формат использует только младшие четыре бита байта, в этом формате каждая цифра представляется одним байтом так же, как и целочисленные  беззнаковые значения от 0 до 9. Упакованный  формат предусматривает использование  старших четырех бит байта  для представления более старшей  значащей цифры десятичного числа, т.е. в упакованном формате требуется  в два раза меньше байт для представления  десятичных чисел одинаковой разрядности.  

 

Битовые поля

Битовые поля — это непрерывные  последовательности битов, которые  могут располагаться в любом  месте памяти и начинаться с любого бита любого байта по любому адресу. Началом битового поля считается  самый младший используемый бит  самого младшего байта. Битовые поля могут иметь длину до 32 бит. 

 

Строки

Строки — это непрерывные  последовательности битов, байтов, слов или двойных слов в памяти. Битовые  строки могут располагаться в  любом месте памяти и начинаться с любого бита любого байта по любому алресу. Максимальная длина битовых  строк 2³²-1 бит. Строки байт, слов и двойных слов могут занимать до 2³²-1 байт (4 Гб).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Представление информации в компьютере. 
    
   В настоящее время во всех вычислительных машинах информация представляется с помощью электрических сигналов. При этом возможны две формы ее представления – в виде непрерывного сигнала (с помощью сходной величины – аналога) и в виде нескольких сигналов (с помощью набора напряжений, каждое из которых соответствует одной из цифр представляемой величины). 
    
       Первая форма представления информации называется аналоговой, или непрерывной. Величины, представленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в определенном диапазоне. Количество значений, которые может принимать такая величина, бесконечно велико. Отсюда названия – непрерывная величина и непрерывная информация. Слово непрерывность отчетливо выделяет основное свойство таких величин – отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которые может принимать данная аналоговая величина. При использовании аналоговой формы для создания вычислительной машины потребуется меньшее число устройств (каждая величина представляется одним, а не несколькими сигналами), но эти устройства будут сложнее (они должны различать значительно большее число состояний сигнала). Непрерывная форма представления используется в аналоговых вычислительных машинах (АВМ). Эти машины предназначены в основном для решения задач, описываемых системами дифференциальных уравнений: исследования поведения подвижных объектов, моделирования процессов и систем, решения задач параметрической оптимизации и оптимального управления. Устройства для обработки непрерывных сигналов обладают более высоким быстродействием, они могут интегрировать сигнал, выполнять любое его функциональное преобразование и т. п. Однако из-за сложности технической реализации устройств выполнения логических операций с непрерывными сигналами, длительного хранения таких сигналов, их точного измерения АВМ не могут эффективно решать задачи, связанные с хранением и обработкой больших объемов информации. 
    
       Вторая форма представления информации называется дискретной (цифровой). Такие величины, принимающие не все возможные, а лишь вполне определенные значения, называются дискретными (прерывистыми). В отличие от непрерывной величины, количество значений дискретной величины всегда будет конечным. Дискретная форма представления используется в цифровых электронно-вычислительных машинах (ЭВМ), которые легко решают задачи, связанные с хранением, обработкой и передачей больших объемов информации. 
    
       Для автоматизации работы ЭВМ с информацией, относящейся к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления – для этого обычно используется прием кодирования. 
    
       Кодирование – это представление сигнала в определенной форме, удобной или пригодной для последующего использования сигнала. Говоря строже, это правило, описывающее отображение одного набора знаков в другой набор знаков. Тогда отображаемый набор знаков называется исходным алфавитом, а набор знаков, который используется для отображения, – кодовым алфавитом, или алфавитом для кодирования. При этом кодированию подлежат как отдельные символы исходного алфавита, так и их комбинации. Аналогично для построения кода используются как отдельные символы кодового алфавита, так и их комбинации. 
    
       Совокупность символов кодового алфавита, применяемых для кодирования одного символа (или одной комбинации символов) исходного алфавита, называется кодовой комбинацией, или кодом символа. При этом кодовая комбинация может содержать один символ кодового алфавита. 
    
       Символ (или комбинация символов) исходного алфавита, которому соответствует кодовая комбинация, называется исходным символом. 
    
       Совокупность кодовых комбинаций называется кодом. 
    
       Взаимосвязь символов (или комбинаций символов, если кодируются не отдельные символы исходного алфавита) исходного алфавита с их кодовыми комбинациями составляет таблицу соответствия (или таблицу кодов). 
    
       В качестве примера можно привести систему записи математических выражений, азбуку Морзе, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и др. 
    
       В вычислительной технике также существует своя система кодирования – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1 (используется двоичная система счисления). Эти знаки называются двоичными цифрами, или битами (binary digital). 
    
       Если увеличивать на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, то увеличивается в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе. Для расчета количества значений используется следующая формула: 
    
       N=2m, 
    
       где N – количество независимо кодируемых значений, 
    
       а m – разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе. 
    
      
       Для этого возводим 2 в 10 степень (m) и получаем N=1024, т. е. в двоичной системе кодирования 10-ю разрядами можно закодировать 1024 независимо кодируемых значения. 
    
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

start="4"

 Единицы измерения объема данных.  
 
Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения. 
 
В ЭВМ применяется двоичная система счисления, т.е. все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц, поэтому компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в цифровой форме. 
 
Для преобразования числовой, текстовой, графической, звуковой информации в цифровую необходимо применить кодирование. Кодирование – это преобразование данных одного типа через данные другого типа. В ЭВМ применяется система двоичного кодирования, основанная на представлении данных последовательностью двух знаков: 1 и 0, которые называются двоичными цифрами (binary digit – сокращенно bit). 
 
Таким образом, единицей информации в компьютере является один бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значение 0 или 1. Восемь последовательных бит составляют байт. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных (256 = 2 в степени 8). Более крупной единицей информации является килобайт (Кбайт), равный 1024 байтам (1024 = 2 в степени 10). Еще более крупные единицы измерения данных: мегабайт, гигабайт, терабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт; 1 Гбайт = 1024 Мбайт; 1 Тбайт = 1024 Гбайт). 
 
Целые числа кодируются двоичным кодом довольно просто (путем деления числа на два). Для кодирования нечисловой информации используется следующий алгоритм: все возможные значения кодируемой информации нумеруются и эти номера кодируются с помощью двоичного кода. 
 
Например, для представления текстовой информации используется таблица нумерации символов или таблица кодировки символов, в которой каждому символу соответствует целое число (порядковый номер). Восемь двоичных разрядов могут закодировать 256 различных символов.  
 
Существующий стандарт ASCII (8 – разрядная система кодирования) содержит две таблицы кодирования – базовую и расширенную. Первая таблица содержит 128 основных символов, в ней размещены коды символов английского алфавита, а во второй таблице кодирования содержатся 128 расширенных символов. 
 
Так как в этот стандарт не входят символы национальных алфавитов других стран, то в каждой стране 128 кодов расширенных символов заменяются символами национального алфавита. В настоящее время существует множество таблиц кодировки символов, в которых 128 кодов расширенных символов заменены символами национального алфавита. 
 
Так, например, кодировка символов русского языка Widows – 1251 используется для компьютеров, которые работают под ОС Windows. Другая кодировка для русского языка – это КОИ – 8, которая также широко используется в компьютерных сетях и российском секторе Интернет.  
 
В настоящее время существует универсальная система UNICODE, основанная на 16 – разрядном кодировании символов. Эта 16 – разрядная система обеспечивает универсальные коды для 65536 различных символов, т.е. в этой таблице могут разместиться символы языков большинства стран мира. 
 
Для кодирования графических данных применяется, например, такой метод кодирования как растр. Координаты точек и их свойства описываются с помощью целых чисел, которые кодируются с помощью двоичного кода. Так черно-белые графические объекты могут быть описаны комбинацией точек с 256 градациями серого цвета, т.е. для кодирования яркости любой точки достаточно 8 - разрядного двоичного числа. 
 
Режим представления цветной графики в системе RGB с использованием 24 разрядов (по 8 разрядов для каждого из трех основных цветов) называется полноцветным. Для поноцветного режима в системе CMYK необходимо иметь 32 разряда (четыре цвета по 8 разрядов).