Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011




НазваниеКонспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011
страница7/86
Дата конвертации10.11.2012
Размер3.37 Mb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   86

Кодирование звука


Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение. Для компьютерной обработки такой - аналоговый - сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел.

Поступим следующим образом. Будем измерять напряжение через равные промежутки времени и записывать полученные значения в память компьютера. Этот процесс называется дискретизацией (или оцифровкой), а устройство, выполняющее его - аналого-цифровым преобразователем (АЦП).



Для того чтобы воспроизвести закодированный таким образом звук, нужно выполнить обратное преобразование (для него служит цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП), а затем сгладить получившийся ступенчатый сигнал.

Чем выше частота дискретизации (т. е. количество отсчетов за секунду) и чем больше разрядов отводится для каждого отсчета, тем точнее будет представлен звук. Но при этом увеличивается и размер звукового файла. Поэтому в зависимости от характера звука, требований, предъявляемых к его качеству и объему занимаемой памяти, выбирают некоторые компромиссные значения.

Описанный способ кодирования звуковой информации достаточно универсален, он позволяет представить любой звук и преобразовывать его самыми разными способами. Но бывают случаи, когда выгодней действовать по-иному.

Человек издавна использует довольно компактный способ представления музыки - нотную запись. В ней специальными символами указывается, какой высоты звук, на каком инструменте и как сыграть. Фактически, ее можно считать алгоритмом для музыканта, записанным на особом формальном языке. В 1983 г. ведущие производители компьютеров и музыкальных синтезаторов разработали стандарт, определивший такую систему кодов. Он получил название MIDI.

Конечно, такая система кодирования позволяет записать далеко не всякий звук, она годится только для инструментальной музыки. Но есть у нее и неоспоримые преимущества: чрезвычайно компактная запись, естественность для музыканта (практически любой MIDI-редактор позволяет работать с музыкой в виде обычных нот), легкость замены инструментов, изменения темпа и тональности мелодии.

Заметим, что существуют и другие, чисто компьютерные, форматы записи музыки. Среди них следует отметить формат MP3, позволяющий с очень большим качеством и степенью сжатия кодировать музыку. При этом вместо 18-20 музыкальных композиций на стандартный компакт-диск (CDROM) помещается около 200. Одна песня занимает примерно 3,5 Mb, что позволяет пользователям сети Интернет легко обмениваться музыкальными композициями.

Типы данных


Основными типами данных в вычислительной технике являются: бит, байт и слово. Компьютеры работают в основном с байтами, которые являются основной операционной единицей компьютерных данных. Машинное слово (слово) технический термин, означающий 16 бит или 2 байта одновременно. Двойное слово – 4 байта, расширенное слово – 8 байт.


Старший бит (15) Бит Младший бит (0)




1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1




Байт Байт




С Л О В О


Для представления данных существует три основных формата:

  • двоичный с фиксированной запятой;

  • двоичный с плавающей запятой;

  • двоично-кодированный десятичный (BCD).

Если надо закодировать целое число со знаком, то старший бит регистра (ячейки памяти) используется для хранения знака (0 при положительном знаке числа и 1 при отрицательном) – формат с фиксированной запятой.





Знак числа 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1




Цифры числа


Исходные возможности компьютера позволяют ему работать только с целыми числами, к тому же не самыми большими. Даже в случае 2х байтового слова, мы можем записать максимальное число 65536, учитывая необходимость отображения, как положительных чисел, так и отрицательных получаем только половину всех числовых значений. Способы представления чисел и программное обеспечение позволяют значительно расширить возможности компьютера. Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926 = 0,31415926 * 101

500 000 = 0,5 * 106

123 456 789 = 0,1 * 1010

Первая часть числа называется мантиссой - М, а вторая – порядком q

Для того чтобы оперировать дробными числами или числами очень большой длины, используется понятие плавающей запятой. Плавающая запятая действует по принципу экспоненциального формата – числа вида ­­­­ ­-+M *q+p

15 14 13 8 7 0

Знак числа (мантиссы)




Знак порядка Модуль Модуль

мантиссы порядка




Необходимо отметить что, вычисления с целыми числами выполняются очень быстро, в то время как вычисления с плавающей запятой в сотни раз медленнее.

Для реализации скоростных вычислений с плавающей запятой применяются числовые сопроцессоры (FPU – floating point unit). Данные в нем хранятся в 80-ти разрядных регистрах.

В двоично-кодированном десятичном формате каждая десятичная цифра представляется в виде 4-х битного двоичного эквивалента. Существует две основные разновидности этого формата: упакованный и неупакованный. В упакованном BCD-формате цепочка десятичных цифр хранится в виде последовательности 4-х битовых групп. В неупакованном формате каждая десятичная цифра находится в младшей тетраде байта, а содержимое старшей тетрады определяется используемой ЭВМ конкретной системой кодирования, и в данном случае несущественно.

Аналогичным образом (в виде двоичных чисел) кодируются команды – инструкции на выполнение каких-либо операций со словами данных. Например, трехадресная команда в двухбайтовом формате будет выглядеть следующим образом:


15 12 11 8 7 4 3 0







Код операции Адрес 1-го Адрес 2-го Адрес

операнда операнда результата




Кроме этого, данные бывают в виде строк – непрерывная последовательность бит или байт, символьные данные, поддерживаемые кодом ASCII и данные типа указатель. Более подробно мы с ними познакомимся после изучения архитектуры компьютера.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   86

Похожие:

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconКонспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconКонспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconКонспект лекций по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconРабочая программа Дисциплины “Узлы и устройства эвм”
Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – «Информатика и вычислительная техника» по специальности 220100...

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconМикропроцессорные системы для подготовки
Для подготовки дипломированных специалистов по направлению 654600 – “Информатика и вычислительная техника” по специальности 220100...

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconФедеральное агентство по образованию южный федеральный университет технологический институт
«Информатика и вычислительная техника», специальность 220100 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconМетодические указания по выполнению практических работ начертательная геометрия. Инженерная и компьютерная графика (Часть 1) наименование дисциплины, согласно учебному плану Для специальности/направления 230101 Вычислительные машины,
...

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconПрограмма государственного экзамена по специальности 220100 “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconРабочая программа учебной дисциплины «микропроцессорные системы» для специальности: 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» Заочная форма обучения
«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети», изложенных в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального...

Конспект лекций «Электронно-вычислительные машины и компьютерные сети» по курсу «Организация ЭВМ и систем» для студентов специальности 220100 Вычислительная техника, системы, комплексы и сети москва 2011 iconРабочая программа по дисциплине Теория автоматов Для студентов, обучающихся по специальности 230101 "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети"
Для студентов, обучающихся по специальности 230101 "Вычислительные машины, комплексы, системы и сети"


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница