какие устройства применяются для представления информации

Устройства представления информации

Какой же принцип устройства представления информации, предназначенного для ее преобразования или хранения? Принцип таких устройств менялся по мере развития техники. Первыми были механические устройства с ручным, а затем с паровым приводом, электромеханические, электрические устройства и, наконец, электронные устройства. Электронные устройства представления информации отличаются удобством преобразования и передачи электрических сигналов, малой инерционностью электронных устройств и высоким быстродействием.

Вычислительные устройства представления информации в непрерывной форме называются аналоговыми вычислительными машинами (АВМ), а использующие дискретную форму – цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ).

В настоящее время цифровые устройства представления информации вытесняют аналоговые даже из таких традиционно аналоговых областей, как телевидение и телефония.

АВМ имеют блочную структуру и представляют систему связанных между собой базовых элементов, состав и количество которых изменяется для каждой задачи, решаемой на АВМ. В качестве базового элемента используется операционный усилитель, состоявший из усилителя, входных элементов (Е₁, Е_n) и элемента обратной связи (Е_ос). В качестве элементов используются радиоэлектронные компоненты: резисторы, конденсаторы, индуктивности. В зависимости от типов элементов, базовый элемент может производить сложение, интегрирование, дифференцирование над входными напряжениями (U_вх1. U_вхn), результат операции снимается в виде выходного напряжения (U_вых). АВМ отличаются низкой точностью результата, так как радиоэлектронные компоненты, подвергаясь воздействиям внешней среды, изменяют свои параметры, что и влияет на точность решения.

ЦВМ имеют конечную точность представления информации, потому что информация в них имеет определенные границы, для расширения которых необходимо увеличивать аппаратную часть или увеличивать время обработки. Основными достоинствами ЦВМ являются:

Цифровые устройства представления информации используют двоичную систему счисления, одним из преимуществ которой является то, что для проектирования устройств можно использовать мощный аппарат булевой алгебры. То есть, при построении функциональных узлов цифровых устройств представления информации используются элементы, которые реализуют базовую систему логических функций. Одним из таких базовых наборов является набор из трех функций: дизъюнкции (логическое ИЛИ), конъюнкции (логическое И) и отрицание (логическое НЕ). Используя эти базовые элементы, строятся все функциональные узлы любого цифрового устройства представления информации.

Источник

Представление информации в технических устройствах

Лекция 2.2. Представление информации в технических устройствах. Базовые элементы компьютерных систем. Автоматическая обработка информации

Содержание

2.1.1. Представление информации в технических устройствах. 1

2.1.2.Базовая система элементов компьютерных систем.. 3

2.1.3.Функциональные узлы компьютерных систем.. 4

Устройства обработки информации. 6

2.1.4.Принцип автоматической обработки информации вычислительным устройством.. 6

Представление информации в технических устройствах

В основу любого устройства, предназначенного для преобразования или хранения информации, должен быть положен принцип её представления, то есть её физический носитель. Известны, например, механические устройства, в которых информация представляется углами поворота или перемещения объектов относительно друг друга. Так как автоматизация процесса обработки информации всегда являлась важной задачей для дальнейшего прогресса промышленности и науки, предлагались устройства, принцип представления информации в которых зависел от уровня развития техники: механические устройства с ручным, а затем с паровым приводом, электромеханические, электрические устройства и, наконец, электронные устройства. Последние получили широкое распространение и в последние 30-40 лет вытеснили устройства других типов. Исключение составляют случаи, когда преобразование информации требует наличия движущихся объектов, например, лентопротяжные или дисковые механизмы памяти больших объёмов, исполнительные механизмы и приводы, и некоторые другие. Преимущество использования электронных устройств обусловлено многими факторами, главными из которых являются удобство преобразования и передачи электрических сигналов, малая инерционность электронных устройств и, следовательно, их высокое быстродействие.

Вычислительные устройства, использующие непрерывную форму представления информации, называются Аналоговыми Вычислительными Машинами (АВМ). Вычислительные устройства, использующие дискретную форму представления, называются Цифровыми Вычислительными Машинами (ЦВМ).

В настоящее время устройства, использующие непрерывный способ представления информации, вытесняются более прогрессивными цифровыми устройствами, даже из таких традиционно «аналоговых» областей как телевидение и телефония. Что касается непосредственно вычислительных систем, то их развитие, начавшееся преимущественно с АВМ постепенно перешло к ЦВМ и к середине 70-х годов прошлого столетия ЦВМ полностью вытеснили АВМ.

В дальнейшем мы будем рассматривать только вычислительные устройства с дискретным представлением информации, поэтому здесь остановимся несколько подробнее на принципе построения и полезных свойствах АВМ.

АВМ имели блочную структуру, то есть представляли собой систему связанных между собой базовых элементов. Связи между базовыми элементами, их состав и количество изменялись для каждой задачи, решаемой на АВМ. В качестве базового элемента использовался операционный усилитель, схема которого показана на рис.1.

ЦВМ имеют гораздо более высокую сложность реализации. Информация в них имеет определённые границы представления, то есть точность представления информации конечна. Для расширения границ представления необходимо увеличивать аппаратную часть или увеличивать время обработки. Основными достоинствами ЦВМ и их дальнейшее развитие – Компьютерные системы (КС) являются:

· гарантированная точность результата, зависящая только от границ представления данных;

· универсальность – способность обрабатывать данные любыми методами, представляемыми последовательностью простых арифметических и логических операций;

· возможность реализации большого числа известных численных математических методов решения задач.

Источник

Представление информации в технических устройствах

В основу любого устройства, предназначенного для преобразования или хранения информации, должен быть положен принцип ее представления, то есть ее физический носитель.

Вычислительные устройства, использующие непрерывную форму представления информации, называются аналоговыми вычислительными машинами (АВМ). Вычислительные устройства, использующие дискретную форму представления, называются цифровыми вычислительными машинами (ЦВМ).

В настоящее время устройства, использующие непрерывный способ представления информации, вытесняются более прогрессивными цифровыми устройствами, даже из таких традиционно «аналоговых» областей, как телевидение и телефония. Развитие вычислительных систем, начавшееся преимущественно с АВМ, постепенно перешло к ЦВМ и к середине 70-гг. прошлого столетия ЦВМ полностью вытеснили АВМ.

АВМ имели блочную структуру, т.е. представляли собой систему связанных между собой базовых элементов. Связи между базовыми элементами, их состав и количество изменялись для каждой задачи. В качестве базового элемента использовался операционный усилитель (рис. 2.1.1.):

E1

U_вх1

.U_вых

.

.

U_вхn

Рис. 2.1.1. Операционный усилитель

В качестве элементов используются радиоэлектронные компоненты: резисторы, конденсаторы, индуктивности. В зависимости от типов элементов, базовый элемент может производить сложение, интегрирование, дифференцирование и некоторые другие операции над входными напряжениями (U_вх1, …, U_вхn), результат операции снимается в виде выходного напряжения (U_вых).

ЦВМ имеют гораздо более высокую сложность аппаратной и программной реализации. Информация в них имеет определенные границы представления, т.е. точность представления информации конечна. Для расширения границ представления необходимо увеличивать аппаратную часть или увеличивать время обработки. Основными достоинствами ЦВМ являются:

— Гарантированная точность результата, зависящая только от границ представления данных;

— Универсальность – способность обрабатывать данные любыми методами, представляемыми последовательностью простых арифметических и логических операций;

— Возможность реализации большого числа известных численных, математических методов решения задач.

При построении функциональных узлов КС используются элементы, которые реализуют базовую систему логических функций. Одним из таким базовых наборов является набор из трех функций: дизъюнкции (логическое ИЛИ), конъюнкции (логическое И) и отрицание (логическое НЕ). На рис. 2.1.2. показаны условные обозначения и значения выходного сигнала в зависимости от входных сигналов. Ноль изображается на диаграммах низким значением сигнала, а единица – высоким. Используя эти базовые элементы, строятся все функциональные узлы ЦВМ.

x1 x1

y y x y

x2 x2

«логическое ИЛИ» «логическое И» «логическое НЕ»

Рис. 2.1.2. Базовая система логических элементов цифровых устройств

Источник

Какие устройства применяются для представления информации

Электронные облака

Лекции

Рабочие материалы

Тесты по темам

Template tips

Задачи

Логика вычислительной техники и программирования

Лекция «Представление информации в компьютере. Структура внутренней памяти.»

Основные понятия: бит, байт, дискретность, отрицательные числа, дополнительный код, двоичные и шестнадцатеричные числа, целые и вещественные числа, мантисса, машинный порядок, нормализованное представление, машинное слово, адресуемость.

Биты и байты

Написание программ требует знаний организации всей системы компьютера. В основе компьютера лежат понятия бита и байта. Они являются тем средством, благодаря которым в компьютерной памяти представлены данные и команды.

Для выполнения программ компьютер временно записывает программу и данные в основную память. Компьютер имеет также ряд pегистров, которые он использует для временных вычислений.

Минимальной единицей информации в компьютере является бит.

Бит – ячейка памяти, хранящая один двоичный знак. Битовая структура памяти определяет первое свойство памяти – дискретность.

Бит может быть выключен, так что его значение есть нуль, или включен, тогда его значение равно единице. Единственный бит не может представить много информации в отличие от группы битов.

Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы. Нумерация начинается с нуля. Порядковый номер называется его адресом. В компьютере адреса обозначаются двоичным кодом. Используется также шестнадцатеричная форма обозначения адреса.

Двоичные числа

Так как компьютер может различить только нулевое и единичное состояние бита, то он работает системе исчисления с базой 2 или в двоичной системе. Фактически бит унаследовал свое название от английского «BInary digiT» (двоичная цифра).

Сочетанием двоичных цифр (битов) можно представить любое значение. Значение двоичного числа определяется относительной позицией каждого бита и наличием единичных битов. Ниже показано восьмибитовое число, содержащее все единичные биты:

Двоичное сложение

Микрокомпьютер выполняет арифметические действия только в двоичном формате.

0 + 0 = 0
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10
1 + 1 + 1 = 11

Обратите внимание на перенос единичного бита в последних двух операциях. Теперь, давайте сложим 01000001 и 00101010.(число 65 и число 42):

Проверьте, что двоичная сумма 01101011 действительно равна 107. Рассмотрим другой пример:

Представление целых чисел

Множество целых чисел, представимых в памяти ЭВМ, ограничено. Диапазон значений зависит от размера ячеек памяти, используемых для их хранения. В k-разрядной ячейке может храниться 2 k различных значений целых чисел.

Чтобы получить внутреннее представление целого положительного числа N, хранящегося в k-разрядном машинном слове, необходимо:

1) перевести число N в двоичную систему счисления;
2) полученный результат дополнить слева незначащими нулями до k разрядов

Отрицательные числа

Для записи внутреннего представления целого отрицательного числа (-N) необходимо:

1) получить внутреннее представление положительного числа N;
2) получить обратный код этого числа заменой 0 на 1 и 1на 0;
3) к полученному числу прибавить 1.

Данная форма представления целого отрицательного числа называется дополнительным кодом. Использование дополнительного кода позволяет заменить операцию вычитания на операцию сложения уменьшаемого числа с дополнительным кодом вычитаемого.

Двоичные разряды в ячейке памяти нумеруются от 0 до k справа налево. Старший, k-й разряд во внутреннем представлении любого положительного числа равен нулю, отрицательного числа – единице. Поэтому этот разряд называется знаковым разрядом.

Результат 23 является корректным. В рассмотренном примере произошел перенос в знаковый разряд и из разрядной сетки.

Шестнадцатеричное представление

Представим, что необходимо просмотреть содержимое некоторых байт в памяти. Требуется определить содержимое четырех последовательных байт (двух слов), которые имеют двоичные значения. Так как четыре байта включают в себя 32 бита, то специалисты разработали «стенографический» метод представления двоичных данных. По этому методу каждый байт делится пополам и каждые полбайта выражаются соответствующим значением. рассмотрим следующие четыре байта:

Так как здесь для некоторых чисел требуется две цифры, расширим систему счисления так, чтобы 10=A, 11=B, 12=C, 13=D, 14=E, 15=F. Таким образом, получим более сокращенную форму, которая представляет содержимое вышеуказанных байт:

Такая система счисления включает «цифры» от 0 до F, и так как таких цифр 16, она называется шестнадцатеричным представлением.

Шестнадцатеричный формат нашел большое применение в языке ассемблера.

Если немного поработать с шестнадцатеричным форматом, то можно быстро привыкнуть к нему.

Следует помнить, что после шестнадцатеричного числа F следует шестнадцатеричное 10, что равно десятичному числу 16.

Машинное слово

Вся информация (данные) представлена в виде двоичных кодов. Для удобства работы введены следующие термины, обозначающие совокупности двоичных разрядов (см. табл.). Эти термины обычно используются в качестве единиц измерения объемов информации, хранимой или обрабатываемой в компьютере.

Источник

Какие устройства применяются для представления информации

Лазерный принтер – печать формируется за счет эффектов ксерографии

Струйный принтер – печать формируется за счет микро капель специальных чернил.

Матричный принтер – формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера. Бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента.

Матричные (игольчатые) принтеры

Игольчатый принтер (Dot-matrix-Printer, он же матричный) долгое время являлся стандартным устройством вывода для РС. В недавнем прошлом, когда струйные принтеры работали еще неудовлетворительно, а цена лазерных была достаточно высока, повсеместно использовались игольчатые принтеры. Они еще часто применяются и сегодня. Достоинства этих принтеров определяются, в первую очередь скоростью печати и их универсальностью, которая заключается в способности работать с любой бумагой, а также низкой стоимостью печати.

При выборе принтера вы всегда должны исходить из задач, которые будут перед ним поставлены. Если необходим принтер, который должен целый день без перерыва печатать различные формуляры, или скорость печати важнее, чем качество, то дешевле использовать игольчатый принтер. Если вы хотите получать на бумаге качественное изображение, то используйте струйный или лазерный принтер, однако при этом, естественно, себестоимость каждого листа существенно возрастет. Игольчатые принтеры имеют существенное преимущество – возможность печатать сразу несколько копий документа “под копирку”. А недостатком таких принтеров является, производимый ими при работе, шум.

Принцип, которым игольчатый принтер печатает знаки на бумаге, очень прост. Игольчатый принтер формирует знаки несколькими иголками, расположенными в головке принтера. Механика подачи бумаги проста: бумага втягивается с помощью вала, а между бумагой и головкой принтера располагается красящая лента. При ударе иголки по этой ленте на бумаге остается закрашенный след. Иголки, расположенные внутри головки, обычно активизируются электромагнитным методом. Головка двигается по горизонтальной направляющей и управляется шаговым двигателем.

Существуют головки: 9*9 иголок, 9*18, 18*18, 24*37. Иголки расположены в один или два ряда. С помощью многоцветной красящей ленты реализована возможность цветной печати.

Струйные принтеры

Методы подачи чернил:

— головка принтера объединена с резервуаром для чернил; замена резервуара с чернилами одновременно связана с заменой головки

— используется отдельный резервуар, который через систему капилляров обеспечивает чернилами головку принтера; замена головки связана только с её износом

Цветная печать с помощью струйных принтеров является достаточно качественной, что и привело к широкому распространению струйных принтеров.

Несмотря на сильную конкуренцию со стороны струйных принтеров лазерные принтеры позволяют достигать значительно более высокого качества печати. Качество получаемого с их помощью изображения приближается к фотографическому. Таким образом, для получения высококачественной черно-белой или цветной распечатки следует отдавать предпочтение лазерному принтеру по сравнению со струйным.

Лазерные принтеры этого класса оборудованы большим объемом памяти, процессором и, как правило, собственным винчестером. На винчестере располагаются разнообразные шрифты и специальные программы, которые управляют работой, контролируют состоянием оптимизируют производительность принтера.

Термические принтеры

Цветные лазерные принтеры пока не идеальны. Для получения цветного изображения фотографического качества используются термические принтеры или, как их еще называют, цветные принтеры высокого класса.

Существуют три технологии цветной термопечати:

— струйный перенос расплавленного красителя (термопластичная печать)

— контактный перенос расплавленного красителя (термовосковая печать)

— термоперенос красителя (сублимационная печать)

Общим для последних двух технологий является нагрев красителя и перенос его на бумагу (пленку) в жидкой или газообразной фазе. Многоцветный краситель, как правило, нанесен на тонкую лавсановую пленку (толщиной 5 мкм). Пленка перемещается с помощью лентопротяжного механизма, который конструктивно схож с аналогичным узлом игольчатого принтера. Матрица нагревательных элементов за 3—4 прохода формирует цветное изображение.

Принтеры, использующие струйный перенос расплавленного красителя, называют еще восковыми принтерами с твердым красителем. При печати блоки цветного воска расплавляются и выбрызгиваются на носитель, создавая яркие насыщенные цвета на любой поверхности.

Перечислим основные качества принтеров, определяющие их сравнительные достоинства с точки зрения пользователя.

— Совместимость с имеющимися программами.

Все современные плоттеры можно отнести к двум большим классам;

— планшетные для форматов АЗ—А2 (реже А1—А0) с фиксацией листа электрическим, реже магнитным или механическим способом

— барабанные (рулонные) плоттеры для печати на бумаге формата А1 или А0, с роликовой подачей листа, механическим или вакуумным прижимом.

Частотный синтез основывается на том, что для получения какого-либо звука используются математические формулы (модели), которые описывают спектр частот конкретного музыкального инструмента. Звуки, получаемые по этой технологии, характеризуются металлическим оттенком.

Волновой синтез основан на использовании цифровой записи реальных инструментов, так называемых семплов ( samples ). Семплы — это образцы звучания различных реальных инструментов, хранящиеся в памяти звуковой карты.

При воспроизведении звуков по технологии волнового синтеза пользователь слышит звуки реальных инструментов, поэтому создаваемая звуковая картина ближе к естественному звучанию инструментов.

Источник