1.2 Способы представления дискретной информации

Естественное для нас, десятичное представление информации, не является наилучшим с технических позиций. Устройство, предназначенное для обработки подобных сигналов, должно различать в каждом из них десять состояний. Значительно проще построить устройство, которое различало бы всего два состояния сигнала (его наличие или отсутствие). Это тем более целесообразно, так как существующие сейчас дешевые устройства для ввода данных в ЭВМ так­же кодируют (представляют) отдельные составляющие вводимой информа­ции с помощью двух состояний: -отверстие есть или отсутствует (перфолента и перфокарта); -материал намагничен или размагничен (магнитные ленты, диски); -тумблер включен или выключен (отдельные блоки пульта управления ЭВМ); -кнопка нажата или нет (клавиатура дисплеев).

Это обстоятельство натолкнуло создателей первых ЭВМ на применение другой системы счисления при внутреннем представлении чисел в машинах: вместо привычной десятичной системы, которая использовалась в механи­ческих вычислительных устройствах, была взята двоичная система счисления. Как и десятичная система счисления, двоичная система (в которой использу­ются лишь цифры 0 и 1) является позиционной системой счисления, т. е. в ней значение каждой цифры числа зависит от положения (позиции) этой цифры в записи числа.

Каждой из позиций присваивается определенный вес. Двоичный разряд обычно называют битом.

Эволюция вычислительной и информационной техники вызвала появление 8-битовой единицы для обмена информацией между устройствами. Такая 8-битовая единица носит название байта. Многие новые типы ЭВМ и дискрет­ных систем управления перерабатывают информацию порциями (словами) по 8, 16 или 32 бита (1, 2 и 4 байта). Существуют специальные термины, широко используемые в вычислитель­ной технике: бит, байт и слово.

Старший бит 1 Бит Младший бит

0

1

1 0

1

0

1

0 1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

2-й байт = 8 бит 1-й байт = 8 бит

Полуслово = 16 бит или 2 байта

Рисунок 1.5- Бит, байт, полуслово

Крайний слева бит числа называется старшим разрядом (он имеет наибольший вес), крайний справа — младшим разрядом (он имеет наименьший вес). Двоичное число, состоящее из 16 бит, представлено на рис. 1.5.

Ячейки памяти и регистры состоят из элементов памяти. Каждый из таких электрических элементов может находится в одном из двух устойчивых состояний: конденсатор заряжен или разряжен, транзистор находится в про­водящем или непроводящем состоянии, специальный полупроводниковый ма­териал имеет высокое или низкое удельное сопротивление и т. п. Одно из таких физических состояний создает высокий уровень выходного напряжения элемента памяти, а другое — низкий. В элементах памяти это электрические напряжения порядка 4В и 0 соответственно, причем первое обычно принимается за двоичную единицу, а второе — за двоичный нуль. (Хотя возможно и обратное кодирование.)

На рис. 1.6 показан выходной сигнал такого элемента памяти (например, одного разряда регистра) при изменении его состояний (при переключениях) под воздействием некоторого входного сигнала.

Рисунок 1.6 – Графическое изображение двоичного сигнала