IT История

Быстрый и точный доступ к обрабатываемой информации и программам, управляющим работой центрального процессора, позволяет самому обыкновенному компьютеру выполнять сотни тысяч операций в секунду. Такой доступ возможен благодаря тому, что программы и данные кодируются в виде последовательностей электронных импульсов, каждый из которых соответствует одной двоичной цифре: 1 либо 0.

Импульсы записываются в специальных микроэлектронных элементах, из которых строится оперативная память. Каждый элемент хранит одну двоичную цифру, или, как часто говорят, бит информации.

Эти элементы группируются друг с другом, формируя таким образом более крупную единицу хранения информации, называемую байтом. Постоянная память, содержимое которой не может быть изменено или уничтожено, строится аналогичным образом.

Каждый байт памяти имеет собственный адрес. Центральный процессор может прочитать содержимое того или иного байта памяти, послав сигнал по соответствующему адресу. Кроме того, центральный процессор может передать информацию по любому адресу оперативной памяти; при этом происходит замена хранившейся там прежде информации.

Обычно программа занимает определенный блок памяти, а ее команды располагаются в байтах с последовательными адресами. Такая организация упрощает управление ходом выполнения программы, так как в этом случае не надо после каждого шага сообщать центральному процессору, где искать очередную команду. Вместо этого центральный процессор автоматически выбирает содержимое элемента памяти со следующим по порядку адресом. Последовательная выборка осуществляется до тех пор, пока не дана команда перехода на другой адрес.

Оперативная память используется и для хранения обрабатываемой информации. Программа читает данные, выполняет над ними определенные действия и вновь заносит результаты в память. Команды каждой про граммы указывают, какой тип информации содержится по тому или иному адресу.

Простой и гибкий код. Запоминающее устройство (память) компьютера состоит из тысяч электронных переключателей; каждый из них может находиться в одном з двух состояний: включено или выключено. Это соответствует одному биту информации (0 или 1). Последовательность из 8 бит называется байтом. Каждый байт позволяет хранить 256 различных комбинаций 1 и 0, которое можно интерпретировать как некое множество символов, зависящее от программного обеспечения компьютера.

Представление буквы. В специальном коде, который называется Американским стандартным кодом для обмена информацией (ASCII, для представления букв английского алфавита, цифр от 0 до 9 и набора знаков препинания используются десятичные числа в диапазоне от 0 до 127. Написанный в виде двоичных цифр (здесь показано двоичное представление латинской буквы d) код используется как стандартный формат для обмена информацией между компьютерами.

Представление числа. Числа, которые компьютер обрабатывает как арифметические величины, записываются в двоичном коде, не совпадающем с кодом ASCII. С помощью одного байта можно закодировать целые десятичные числа в интервале от - 128 до + 127. Для представления чисел с большей абсолютной величиной и дробей используются несколько байт. В других системах кодирования для приближенного представления любых чисел используется фиксированное количество байт.

Представление команды. Содержимое байта или некоторой последовательности байтов может трактоваться и как команда центральному процессору, предписывающая выполнение определенных действий. Коды команд индивидуальны для каждой конкретной модели процессора. На рисунке показан код, который вызывает полную остановку машины (на одной из моделей центрального процессора).

Представление произвольного символа. Одна из самых сильных возможностей программного обеспечения заключается в его способности приписывать любой смысл каждому конкретному коду, содержащемуся в байте информации. Байты можно использовать не только для кодирования букв, чисел и команд, но и, например, для записи нотных знаков или цветовых оттенков.