Компьютер — это автомат
Так что же находится в памяти компьютера, что записывается
на дисках? Чтобы ответить на этот вопрос, прежде всего стоит разобраться, как
работает компьютер, каковы принципы работы этого электронного механизма.
Компьютер — это, прежде всего, машина. Каким бы
мощным и «умным» ни был компьютер, он, в принципе, не может быть умнее человека,
так как является рукотворной машиной, то есть механизмом, созданным для совершения
какой-то полезной человеку работы. Машины помогают человеку, усиливают его возможности,
но никогда не смогут заменить или вытеснить его.
Персональный компьютер, как и любая вычислительная
машина, является автоматом, то есть машиной, способной работать по заранее составленной
программе. Электронные и механические автоматы работают, по сути дела, одинаково.
Таковы, например, обыкновенный будильник или часы с кукушкой, шарманка и многие
детские заводные игрушки, стиральная машина и музыкальный автомат. Программа
всего-навсего задает точные правила, по которым машина должна действовать.
Отличие персонального компьютера состоит в том,
что в него может быть введено множество различных прикладных программ, каждая
из которых превращает его в другой автомат с новыми функциями и возможностями.
По сути дела, каждая новая программа превращает один и тот же компьютер в нечто
совершенно отличное, в другую машину. Однако, устройство и принципы работы такого
компьютера-автомата остаются неизменными — он всегда действует по программе.
Разработка и создание компьютерных программ требует
высокой квалификации и профессиональных навыков. Но, к счастью, чтобы плодотворно
и эффективно работать на компьютере, пользователю совсем необязательно самому
становиться программистом, досконально изучать устройство и знать все детали
персонального компьютера. Компьютер — довольно сложная машина, и во всех подробностях
устройство его узлов порой не известно даже специалистам.
На практике большинству пользователей вполне достаточно
представлять себе самые общие принципы устройства и работы компьютера, точно
также, как для пользования телевизором совсем необязательно быть телевизионным
режиссером или разбираться в его устройстве. Впрочем, знания никогда лишними
не бывают. Ведь знания — это самый надежный капитал, не подверженный инфляции.
И, поэтому, лучше все-таки иметь хотя бы некоторое представление о работе персонального
компьютера.
Для этого нам придется немного углубиться в некоторые
теоретические и абстрактные вопросы информатики, не имеющие прямого практического
значения для пользователя персонального компьютера, но позволяющие лучше понимать
— что же происходите компьютером во время работы с программой.
Биты и байты
Несмотря на стремительный прогресс вычислительной
техники, в компьютерах разных поколений используются функционально одинаковые
активные элементы — электронные лампы, транзисторы и микросхемы. Эти элементы
четко и безошибочно распознают только два состояния — включено или выключено.
Точно так же, когда мы включаем и выключаем обыкновенную лампочку, она горит
или не горит, то есть у нее есть только два состояния.
Этим объясняются особенности математики программирования
работы персональных компьютеров: в электронных вычислительных машинах применяется
совершенно непривычный для людей двоичный счет. У нас на руках десять пальцев,
и поэтому десятичный счет кажется нам с самого детства вполне естественным и
единственно возможным. А у компьютера пальцев нет, и поэтому для счета применяется
только два бесспорных состояния логических элементов — или выключено, или включено.
Посему, в двоичном счете имеется всего лишь только две цифры со значениями 0
и 1.
Хотя это может показаться невероятным, но с помощью
комбинации таких нулей и единиц машина способна воспринимать и обрабатывать
практически любую привычную нам информацию — тексты, формулы, всевозможные символы,
звуки и графические образы. Более того, компьютеры могут быстро оперировать
огромными объемами информации.
Один двоичный знак — 0 или 1 — специалисты называют
«бит». По-английски bit означает «кусочек» или «частица». Минимальная значимая
для компьютера частица информации - это бит. Любую информацию можно представить
в виде последовательности битов.
Однако, машина имеет дело не просто с нулями и
единицами поштучно, не с отдельными битами, а сразу с пакетами двоичных чисел
длиной по восемь знаков от 00000000 до 11111111. Такое число из восьми битов
называется «байт». Именно байт является единицей измерения объема информации
в информатике.
Важно помнить, что информация, циркулирующая в
процессоре компьютера, загружаемая в память и записываемая на диски, всегда
бывает представлена в двоичных числах, организованных в байты. Это весьма удобно
машине, но совсем не удобно людям. Впрочем, программисты и пользователи компьютеров,
как правило, не имеют дела непосредственно с двоичными числами.
Байт является стандартной основной единицей измерения
объема информации. А для больших объемов информации применяются производные
от байта единицы измерения. Одна тысяча байтов, а точнее — 1024 байта, называется
килобайтом. Поэтому более кратко 1024 байт обозначается как 1 Кбайт. Одна тысяча
килобайт называется мегабайтом и обозначается 1 Мбайт. Если говорить более точно,
один мегабайт содержит 1048576 байт.
Размер файлов в операционной системе DOS также
измеряется в байтах. А вот емкость дисков и оперативной памяти компьютера обычно
измеряется килобайтами и мегабайтами. Ну, а очень большие объемы информации
измеряются гигабайтами — 1 Гбайт равен 1024 Мбайт.
Кодовая таблица символов
С точки зрения пользователя, рассуждения о битах
и байтах могут показаться чем-то не слишком полезным и оторванным от практики,
так как мы ведь обычно работаем в компьютере вовсе не с двоичными кодами, а
с нормальными буквами и цифрами, ничуть не задумываясь о том, что при этом происходит
во внутренностях компьютера.
Как уже говорилось ранее, процессор имеет дело
с байтами. Поэтому, не случайно наиболее удобно измерять информацию именно байтами,
а не битами. Однако один байт — это всего лишь пакет битов такого, к примеру,
вида — 01010101. Нормальному человеку, не располагающему экстрасенсорными способностями,
было бы очень непросто понять и запомнить байты в двоичном коде. К счастью,
компьютер может мгновенно представить каждый байт на экране не в двоичных числах,
а в более понятной и привычной для нас форме, в виде символов — в буквах, десятичных
числах и других знаках, используемых при письме и расчетах.
Каждому байту, состоящему из 8 бит, соответствует
какой-то один уникальный символ, понятный человеку, который можно ввести в компьютер
с клавиатуры и увидеть на экране. А так как всего в байте из 8 бит возможно
256 комбинаций нулей и единиц, в персональном компьютере используются 256 кодов
символов.
Полный набор таких символов включает весь алфавит
из больших и маленьких букв, все десять привычных нам арабских цифр от 0 до
9, знаки препинания и математические символы, а также символы псевдографики
— растры, прямоугольники, одинарные и двойные рамки, стрелки. В таблице ASCII-кодов
есть еще некоторые специальные символы, управляющие работой принтера и других
программ и устройств компьютерной системы, которых нет на клавиатуре.
Стандартную таблицу символов, применяемых в компьютере,
называют кодовой страницей или таблицей ASCII-кодов. Каждый символ таблицы ASCII-кодов
имеет свое значение и двоичную запись. Например, пробел — то есть пустое место
между символами в строке — записывается в двоичном коде как 00100000, а в таблице
ASCII ему соответствует значение 032. Код 032 — это порядковый номер символа
пробела в таблице. Полная таблица всех 256 символов в кодах ASCII с номерами
от 0 до 255 приведена в приложении в конце этой книги. Зная коды символов кодовой
страницы ASCII, с помощью клавиатуры можно ввести в компьютер любой из этих
символов.
Так как каждому символу кодовой страницы соответствует
один байт, для размещения в памяти компьютера одного символа также требуется
один байт. Именно поэтому байты удобно использовать в качестве единицы измерения
объема информации и емкости памяти.
Так, например, если в программе текстового редактора
вы написали
"IBM PC"
для размещения такой информации в оперативной памяти
или на диске потребуется всего восемь байт — пять букв, два символа кавычек
и символ пробела.
Единицы измерения информации
Элементарная единица измерения информации – бит.
8 бит = 1 байт.
1024 байт = 1 килобайт (Кб).
1024 килобайта = 1 мегабайт (Мб).
1024 мегабайта = 1 гигабайту (Гб).
|