Читать книгу Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар - Коллектив авторов - Страница 5

Cандардың берілуі.

Ақпаратты компьютер жүйесі жадысында орналастыру (сандық және сандық емес) үшін кодтау әдісі, екілік код пайдаланылады.

Электронды есептеу машинасы (ЭЕМ) жадысында ұяшық8 биттен (байт) тұрады. Әрбір байттың өзіндік нөмірі бар, оны адрес дейді. Компьютерлік жүйелерде бір бүтін етіп өңдей алатын, биттің ең үлкен тізбегін машиналық сөз деп атайды. Машиналық сөздің ұзындығы процессор разрядтылығына байланысты, ол 16, 32 және т.б. биттерге тең болуы мүмкін.

Кейбір жағдайларда сандарды компьютер жүйесі жадысында орналастыруда аралас екілік-ондық «санау жүйесі» пайдаланылады. Әрбір ондық белгіні сақтау үшін жарты байт (4 бит) және 0-ден 9 аралығындағы ондық сандар сәйкесінше екілік сандармен 0000 мен 1001 аралығында беріледі. Мысалы, 18 таңбалы сандардан әрі қарай және жадыда 10 байт орын алатын, олардың үлкені белгі болатын, бүтін сандарды сақтауға арналған ондық формат осындай нұсқаны пайдаланады. ЭЕМ сандарды орналастырудың екі кескіні пайдаланылады:

– табиғи форма немесе бекітілген нүктелі форма;

– қалыпты форма немесе өзгермелі нүктелі форма.

Сандарды табиғи форматта жазу мысалы:

38500 – бүтін сан, 0,000584 – дұрыс бөлшек, 6,2340 – дұрыс емес бөлшек.

Қалыпты түрінде жүктелген шектеулерге тәуелді, мысалы, санның қалыпты форматының жазбасы:

18340 = 1,834 ∙ 10⁴ = 0,1834 ∙ 10⁵ = 1834000 ∙10^-2 және т.б

ЕТ-да сандардың шынайы форматында орналасуы тор разрядтылығының ұзындығына, бөлшек және бүтін бөлігінің тұрақты бөлінуіне қатысты болады. Сондықтан сандардың бұлай орналастырылуы бекітілген үтірлі деп аталады.

Сандардың қалыпты форматта берілуі жылжымалы үтірлі деп аталады. Жылжымалы үтірлі форматта берілген сандармен көбінесе әмбебап компьютерлік жүйелер жұмыс жасайды, ал арнайы компьютерлік жүйелер бекітілген үтірлі сандармен, бірақ көптеген машиналар сандардың екі форматымен де жұмыс жасай береді.

Әдетте, компьютерлік жүйелерде сандарды беру үшін биттік жиынтықтар пайдаланылады, ол белгіленген ұзындықтағы нөлдер мен бірлердің тізбегі. Тұрақты ұзындықтағы жиындарды ұйымдастыру техникалық тұрғыда айнымалы ұзындықтағыны теруден оңай. Биттік жиынтықтағы позиция разряд деп аталады.

Бүтін сандарды ұсыну.

Бүтін сандар компьютерде бекітілген үтірлі форматта сақталады. Сандарды компьютерде бекітілген үтірлі форматта сақтау үшін машиналық сөз (операнд) белгі және сандар өрісі атты белгіленген екі өріске бөлінеді.

Бұл формат анағұрлым қарапайым, шынайы, бірақ сандарды беру аралығы үлкен емес, сондықтан есептеуге оңтайлы емес. Сандарды кодтау қажеттігі компьютерлік жүйелерге адамның қағазға бейнелейтіндей түрінде жаза салу мүмкіндігі жоқтығымен анықталады. Сандарды оң және теріс түрде жалпыға ортақ форматта да беретін бірнеше келісімдер бар.

Сандарды алгебралық түрде, яғни сандарды олардың таңбасын ескеріп беру үшін ЕМ-де арнайы кодтар пайдаланылады:

– санның тікелей коды;

– кері коды;

– қосымша коды.

Бұл үш әдіс те санның белгісін кодтау үшін биттік ұзындықжиынының сол жақ разрядын пайдаланады: «қосу» белгісі нөлмен, ал «алу» белгісі бірмен кодталады. Санның абсолютті ұзындығын беру үшін басқа разрядтар (сандық бөлігі деп аталатын) пайдаланылады.

Символдардың берілуі.

Символдарды кодтау үшін бір байт жеткілікті. Сондай-ақ 256 символ арқылы да ұсынуға болады (0-ден бастап 255-ке дейінгі ондық кодтар арқылы). IBM РС дербес компьютерлерінің символдар жиынтығы, әдетте ақпарат алмасудың америкалық кодтар стандарты (ағылш. American Standart Code for Information Interchange, АSСII) кодының кеңейтілімі болып табылады.

Кодты кестелердің мысалдары 2.2-2.6-суреттерде келтірілген.

КОИ – орыс тілі үшін кодтау және ақпарат алмасу.

2.2-сурет. КОИ-7, КОИ-8 – орыс әріпі мен символдарының кодталуы

1. #154 – үзіліссіз бос орын.

АSСII – бұл сегіз разрядты кодты кесте, онда 256 символ коды берілген (127 – ағылшын тілі символдарының стандартты коды, ал 128-ден бастап 255-ке дейінгі кодтар – ұлттық стандарт, тілдің алфавиті, жалған графика, 0-ден бастап 32-ке дейінгі кодтар символға емес, функционалды пернелерге арналған).

2.3-сурет. АSСII коды

1) #32 – бос орын.

Unicode – әрбір символды белгілеуге 2 байтта қолданылатын стандарт (математика, орыс, ағылшын, грек және тіптен қытай символдарын кодтауға болады). Оның көмегімен 256 емес 65536 түрлі символдарды кодтауға болады. Unicode стандартының толық ерекшелігі әлемнің қазіргі қолда бар, өлген және жасанды алфавиттерінен, сонымен қатар көптеген математикалық, музыкалық, химиялық және басқа да символдардан тұрады.

СР1251 – Windows-тың қазіргі таңда неғұрлым кең таралған кодтау түрі («СР» дегеніміз «Соdе Раgе» – «кодты парақша» дегенді білдіреді).

2.4-сурет. СР1251 коды

1) #160 – үзіліссіз бос орын;

2) #173 – шарасыз тасымал.

2.5-сурет. МSDOS үшін СР866 кодтауы

1) #255 – үзіліссіз бос орын.

2) MAC – Мас 0S Ақпараттық жүйенің басқаруымен жұмыс жасайтын Аррlе фирмасының кодтауы.

2.6-сурет. MAC коды

ISO 8859-5 – стандарттау бойынша Халықаралық ұйым орыс тілі стандарты үшін тағы да бір кодты бекітті.

2.7-сурет. ISO 8859-5 коды

1) 128-159 кодтар қолданылмайды;

2) #160 – үзіліссіз бос орын;

3) #173 – шарасыз тасымал.

Графиканың берілуі.

Кескін экран бетіне шыққан кезде ол туралы екілік ақпарат видео жадысында болады. Кескіндер растрлық және векторлық графика болып екіге жіктеледі.

Растрлық кескінде бір қабатты кестеге біріктірілген нүктелерден тұрады (ағыл. тіл picture element). Пиксель түсі жөніндегі ақпарат оның екілік кодынан тұрады.

Адамның көзі 100-ден астам сұр түс реңін ажырататындықтан, ақ-қара кескіндерді бейнелеу үшін сұр түсінің реңдері пайдаланылады, бұл жерде тек жарықтығы өзгертіліп отырады. Бір пиксель 0-ден бастап 8-ге дейін биттермен кодталады. Жарықтық бір санмен сипатталады, қара түс – 0, ақ түс – N = 2^k-l, бұл жерде k – разрядтар саны (8 разряд), яғни 255.

Түстер адам көзінің торы арқылы үш негізгі түстің – қызыл, жасыл және көк көмегімен беріледі.

RGB-ның (ағылш. Red – қызыл, Green – жасыл, Blue – көк) кейбір комбинациялары 2.2-кестеде берілген.

2.2-кесте

RGB (ағылш. Red, Green, Blue – қызыл, жасыл және көк) комбинациялары

Компьютер мониторында әр пиксельде әртүрлі жарықпен жанып тұратын үш «кіші лампа» бар: қызыл, жасыл және көк. RGB (аддитивті модель) қағидасы – кез келген түсті арнайы цифр және әріп коды арқылы беруге болатын ережелер жиынтығы. Осының көмегімен компьютер қызмет атқарады, оның жадысында әрбір жиынтыққа сәйкес келетін барлық комбинациялар мен түстер туралы ақпарат бар. Түсті жазу үшін он алтылық санау жүйесі пайдаланылады және он алтылық сан алдына «#» белгісін қояды. Мысалы, #FFFFFF(255, 255, 255) – ақ түс.

Ал егер кескінді қағаз бетінде бейнелейтін болса, онда RGB қағидасы жұмыс істемейді, себебі бояулар кейбір түстердің спектрін шығарудың орнына жұтады. Бұл бояулардың түстері RGB түстерін ақ түстен бір-бірлеп азайту арқылы анықталады. Сонда мынадай түстер шығады: көгілдір, қызыл күрең, сары.

Мысалы, кейбір CMY (ағылш. С – Cyan, көгілдір, M – Magenta, қызыл күрең, Y – Yellow, сары) комбинацияларын 2.3-кестеде келтірейік.

2.3-кесте

CMY комбинациялары

Бірақ қағазға басып шығарғанда, қара түс күлгін қоңыр болады, сұр болса сұр түске ұқсамайды, ал күңгірт түстерді жасау қиындау болып келеді. Ақырғы түсті қалыпқа келтіру үшін тағы бір қара бояу қолданылады. Қағазда басып шығару үшін CMYK (ағылш. С – Cyan, көгілдір, M – Magenta, қызыл күрең, Y – Yellow, сары, – blacK, қара) (субтрактивті модель) қағидасын пайдаланады. Соңғы әріптің мағынасын ашсақ ол blacK сөзінің қысқаруынан шыққан. CMYK қағидасында әрбір түстің негізгі мағынасы «түссіздік» дегенді білдіреді және 0 % бен 100 % аралығында анықталады (бояулар саны).

Сонымен қатар келесі түстер моделі де бар: grayscale (сұр түс реңі), HSB (ағылш. Hue – реңі немесе өңі, Saturation – түс қанықтылығы, Brightness – ашықтық) және HLS (ағылш. Hue – реңі немесе өңі, Lightness – жеңілділігі, Saturation – түс қанықтылығы), Saturation, LAB (ағылш. Luminance – жарықтылығы, A – бұл жасылдан қызыл күрең түске дейінгі түстер гаммасы, B – көгілдірден сарыға дейінгі түстер гаммасы), CIE XYZ (ағылш. Commission Internationale de l'Eclairage), RYB (ағылш. Red – қызыл, Yellow – сары және Blue – көк), NCS (ағылш. Natural Color System – түстердің табиғи жүйесі), PMS (ағылш. Pantone Matching System – Пантон түстер моделі).

Векторлық кескіндер түзу сызық, тіктөртбұрыш, дөңгелек және мәтін фрагменті секілді элементтерден тұрады, онда әрбіреуі өзінің жеке қабатында орналасады. Әрбір қабаттың пиксельдері басқа қабатқа тәуелсіз түрде орнатылады. Векторлық кескіннің әрбір элементі арнайы тіл арқылы түзулердің математикалық теңдеулері, доға, дөңгелек және т.б. объектілер көмегімен сипатталады. Осы қарапайым графикалық объектілер көмегімен күрделі объектілер алынады (сынық сызықтар, басқа да геометриялық фигуралар).

Сол себепті векторлық суреттердің кескін масштабын үлкейткенде түйіршіктер көбейіп кететін, растрлық суреттерден айырмашылығы олар өз көлемін сапасын жоғалтпай өзгерте алады.

Дыбыстардың берілуі.

Дыбыстың физикалық табиғаты – нақты бір диапазонда тербелу және ауа толқыны (немесе басқа иілгіш орта) арқылы берілу. Микрофон көмегімен дыбысты электрлік тербеліске айналдыруға болады және оның тең уақыт аралықтары арқылы амплитудасын өлшеуге болады (секундына бірнеше ондаған мың рет). Әрбір өлшем екілік кодта жазылады. Бұл үрдіс дискретизациялау үрдісі деп аталады.

Компьютер жадысында дыбыстық толқындардың екілік кодқа айналу үрдісі 2.8-суретте келтірілген:

2.8-сурет. Дыбыстық толқындардың екілік кодқа айналу үрдісі

2.9-суретте ЭЕМ жадысында сақталған дыбыстық ақпаратты ойнату үрдісі келтірілген.

2.9-сурет. Дыбыстық ақпаратты ойнату үрдісі

Аналогты-цифрлық түрлендіргіш (АЦТ) – дыбыстық тақташа, дыбысты енгізген кезде дыбыстық жиіліктегі электронды тербелістерді сандық екілік кодқа түрлендіретін, компьютерге қосылатын арнайы құрылғы.

Цифрлық-аналогты түрлендіргіш (ЦАТ) дыбысты ойнатқан кезде кері түрлендіруге арналған дыбыстық тақташа (сандық кодтан электронды тербеліске).

АЦТ дыбысты жазу үрдісі барысында нақты бір период сайын электрлік ток амплитудасын өлшейді және регистрге алынған мәннің екілік кодын орналастырады.

Содан соң алынған код регистрден оперативті жадыға көшіріледі.

Алынған сатылы сигнал тегістеледі және күшейткіш пен динамиканы қолдану арқылы дыбысқа түрлендіріледі.

Компьютерлік дыбыс сапасы дыбыстық тақташаның сипаттамалары арқылы анықталады: дискретизация жиілігі мен кеңейтілімі (амплитуда мәнін жазуға бөлінген ұяшық көлемі).

Дискретизация жиілігі – 1 секунд ішіндегі кіріс сигналдары өлшемдерінің саны. Жиіліктің өлшем бірлігі – герц (Гц). Бір секунд ішіндегі бір өлшем 1 Гц-қа сәйкес келеді.

1 секунд ішіндегі 1000 өлшем – 1 килогерц (кГц). АЦТ дискретизациясына тән жиіліктер: 11 кГц, 22 кГц, 44,1 кГц және т.б.

Сондай-ақ егер де музыка жазудың басқа да форматтары туралы айтатын болсақ, онда 1983 жылы MIDI (ағылш. Musical Instrument Digital Interface – Музыкалық аспаптардың цифрлық интерфейсі) стандарты жасап шығарылған болатын. Ол орындаудың биіктігі, ұзақтығы, жалпы темпін білдіретін кодтар жүйесін анықтайды. MIDI-редакторы музыкантқа үйреншікті секілді, музыкамен қарапайым нота секілді жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Оның артықшылықтары: өте шағын жазба, құрылғыларды ауыстыру жеңілдігі, шынайы ноталардың әуен темпі мен тонын өзгерте алу мүмкіндігі. Ал кемшілігі мұндай кодтау жүйесі тек инструменталды музыкалар дыбысын жазуға ғана мүмкіндік береді. Сонымен қатар музыканы жоғары сапамен және сығудың үлкен деңгейімен кодтайтын МР3 форматы да бар. Онда бір өлең жуық шамамен 3,5-8 Mb орын алады. Артықшылығы пайдаланушылар интернет желісінде 200-ден астам музыкалық композициялармен ауысу мүмкіндігіне ие болды.

Бақылау сұрақтары:

1. Компьютерлік жүйелер дегеніміз не?

2. Компьютерлік жүйелердің даму тарихы.

3. Компьютерлік жүйелердің буындарын атаңыз.

4. Компьютерлік жүйелердің компоненттері.

5. Дербес компьютердің негізгі элементтері.

6. Ашық архитектураның қағидасы.

7. Қазіргі заманғы ДК құрылымын атаңыз.

8. Ішкі аппараттық қамтамасыздандыру.

9. Сыртқы аппараттық қамтамасыздандыру және перифериялық құрылғылары.

10. Компьютерлік жүйелерде деректердің берілуі.