Принципи кодування інформації в ЕОМ

Покоління ЕОМ

Електронно обчислювальна машина – універсальний електронний пристрій для обробки інформації. Він складається з апаратної та програмної частин.

Історія електронної обчислювальної техніки починається зі створення першої ЕОМ. В зв’язку з тим, що обчислювальна техніка розвивалась швидкими темпами і в короткий час відбувались можна сказати революційні зміни в організації обробки інформації та технічних характеристиках ЕОМ. Розвиток обчислювальної техніки представляють як зміну поколінь кожне з яких має свої особливості і відзнаки.

Перше покоління ЕОМ 1946- 60 роки елементна база електронні лампи. Низька надійність, величезні розміри, велика кількість споживаємої електроенергії. Швидкість виконання операцій тисячі, десятки тисяч операцій в секунду. Майже відсутнє програмне забезпечення (програми).

Друге покоління. Кінець 50-х початок 70-х використання в якості елементної бази транзисторів та печатних схем. Що приводить до зменшення габаритів та збільшення надійності ЕОМ. Поява перших мов програмування.

Третє покоління кінець 70–х середина 80–х інтегральні мікро схеми. Швидкість виконання операцій сотні тисяч, мільйони операцій в секунду. Поява перших операційних систем і вдосконалення мов програмування.

Четверте покоління 80-і роки використовують в якості елементної бази великі інтегральні схеми. Мільони сотні мільйонів операцій в секунду. Розвинені операційні системи. Поява перших обчислювальних машин виготовлених як робочий стіл, а трохи пізніше як настільний варіант обчислювальної машини тобто сучасного ПК. Зменшуються габарити ЕОМ, збільшується швидкість виконання операцій та надійність роботи.

П’яте покоління – кінець 80-х років зверх великі інтегральні мікросхеми. Вони виконують функції цілого пристрою наприклад – процесор. Мільярди операцій в секунду. Поява дуже розвинених операційних систем і мов програмування. Зменшення вартості виготовлення ПК, що приводить до масового розповсюдження ЕОМ, аж до використання їх в побуті, або як говорять домашній ПК.

Висновок: тенденція розвитку ЕОМ – удосконалення технічної бази (зменшення габаритів, зменшення електроспоживання, збільшення швидкості виконання операцій, збільшення надійності в роботі), удосконалення програмного забезпечення (мов програмування, операційних систем, та їх інтерфейсів).

Ми з вами уже згадували про одиниці вимірювання інформації при цьому говорили, що найменшою одиницею вимірювання інформації назвали бітом. Одним бітом можна закодувати два протилежні поняття 0 або 1, да або ні, чорне або біле істина або неправда і т. п., якщо інформацію представляти двома бітами, тобто збільшити кількість пристрої для передачі чи збереження інформації до двох, то ми можемо виразити чотири різних поняття, які ми зможемо закодувати наступним чином 00 01 10 11.

Трьома бітами можна закодувати вісім різних значень:

000 001 010 100 101 110 111

Збільшуючи на одиницю кількість розрядів в системі двійкового кодування ми збільшуємо в два рази кількість значень, які можуть бути виражені в даній системі. Загальна формула визначення кількості значень при збільшенні кількості розрядів представлення інформації має вигляд:

N= 2^m,

де N – кількість незалежних кодових значень; m – розрядність двійкового кодування, прийнята в даній системі.

Кодування чисел:

Цілі числа діляться на два до тих пір поки в остатку не залишиться 0 або 1

Наприклад перевести в двійкову систему число 19.

19:2=9:2=4:2=2:2=1

18 8 4 2

остаток 1 1 0 0 1

перевід з двійкового кодування в десятинну систему кодування

19 = 10011 1*2⁴ + 0*2³+0*2²+1*2¹+1*2⁰

16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 19

щоб закодувати числа від 0 до 255 необхідно 8 біт, або говорять розрядів, 16 біт дозволяють закодувати цілі числа від 0 до 65535, а 24 біта – 16,5 мільйона.

Для кодування дійсних чисел використовують 80 – розрядне кодування. При кодуванні число нормалізують (приводять до нормалізованої форми) наприклад – число 3,1415926 = 0,31415926*10¹, 300000 = 0,3* 10⁶. Перша частина числа називається мантисою, а друга характеристикою.

Кодування текстових даних.

Якщо кожному символу алфавіту визначити ціле число (наприклад, порядковий номер), то за допомогою двійкового коду можна кодувати і текстову інформацію. Восьми двійкових розрядів достатньо для кодування 256 різних символів. Цього буде досить, щоб представити усі символи англійської і російської, або української мов в тому числі строкові та прописні букви, а також знаки правопису і інші символи в тому числі і загально прийняті: №, +, =, % та ін.

Для того, щоб усі однаково кодували текстові дані необхідні єдині таблиці кодування, а це поки неможливо із-за протиріч між символами національних алфавітів, та протиріч корпоративного характеру.

Інститут стандартизації США (CША) (ANSI American National Standard Institute ) увів в дію систему кодування ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартний код інформаційного обміну США).

В системі ASCII закріплено дві таблиці кодування – базова та розширена.

Базова таблиця закріплює значення кодів від 0 до 127, розширена від 128 до 255.

Перші 32 коди базової таблиці від 0 до 31віддані виробникам ПК та друкарських пристроїв. В цій області розміщені управляючи символи. Починаючи з 32 по 127 розміщені коди символів англійського алфавіту, розділові знаки, цифр, арифметичних дій і допоміжних символів.

Національні системи кодування використовують кодування національних символів з 128 по 255 номери кодів.

У свій час відсутність стандартів привело до багатьох одночасно діючих кодів. Так відомі такі системи кодування КОИ – 7, КОИ- 8, Windows – 12 та інші. В нових ПК планується використання нового коду UNICODE – який буде мати 16 біт (розрядів) і дозволить закодувати 65536 різних символів.