ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Αποθήκευση δεδοµένων 1.1 Οιστόχοιµαςσεαυτότοκεφάλαιο: Να αναφέρουµε τους πέντε τύπους δεδοµένων που χρησιµοποιούνται σε έναν υπολογιστή. Να περιγράψουµε τον τρόπο µε τον οποίο αποθηκεύονται διαφορετικά δεδοµένα στον υπολογιστή ως σχήµατα bit. Να περιγράψουµε τον τρόπο µε τον οποίο αποθηκεύονται οι ακέραιοι στον υπολογιστή σε µη προσηµασµένη µορφή. Να περιγράψουµε τον τρόπο µε τον οποίο αποθηκεύονται οι ακέραιοι στον υπολογιστή σε µορφή προσήµου και µεγέθους. 1.2 Να περιγράψουµε τον τρόπο µε τον οποίο αποθηκεύονται οι ακέραιοι στον υπολογιστή σε µορφή συµπληρώµατος ως προς δύο.
Οι στόχοι µας σε αυτό το κεφάλαιο (συνέχεια): Να περιγράψουµε τον τρόπο µε τον οποίο αποθηκεύονται οι πραγµατικοί αριθµοί στον υπολογιστή σε µορφή κινητής υποδιαστολής. Να περιγράψουµε πώς αποθηκεύεται το κείµενο σε έναν υπολογιστή µε διάφορα συστήµατα κωδικοποίησης. Να περιγράψουµε πώς αποθηκεύεται ο ήχος σε έναν υπολογιστή µε δειγµατοληψία, κβάντωση και κωδικοποίηση. Να περιγράψουµε τον τρόπο αποθήκευσης εικόνων σε έναν υπολογιστή µε συνδυασµούς ράστερ και διανυσµατικών γραφικών. 1.3 Να περιγράψουµε τον τρόπο αποθήκευσης βίντεο σε έναν υπολογιστή ως αναπαράσταση εικόνων που µεταβάλλονται µε τον χρόνο. 3.1 ΤΥΠΟΙ Ε ΟΜΕΝΩΝ Στη σηµερινή εποχή, τα δεδοµένα συναντώνται σε διάφορες µορφές, στις οποίες περιλαµβάνονται αριθµοί, κείµενο, ήχος, εικόνες και βίντεο. 1.4
Εικόνα 3.1: ιαφορετικοί τύποι δεδοµένων 1.5 Εικόνα 3.2: Ένα σχήµα bit
Εικόνα 3.3: Αποθήκευση διαφορετικών τύπων δεδοµένων 3.2 ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΑΡΙΘΜΩΝ Προτού οι αριθµοί αποθηκευτούν στη µνήµη του υπολογιστή, µετατρέπονται στο δυαδικό σύστηµα, όπως είδαµε στο Κεφάλαιο 2. Ωστόσο, υπάρχουν δύο ζητήµατα που πρέπει να αντιµετωπιστούν: 1. Πώς αποθηκεύεται το πρόσηµο του αριθµού. 2. Πώς αναπαρίσταται η υποδιαστολή. 1.8
Εικόνα 3.4: Αναπαράσταση σταθερής υποδιαστολής ακεραίων Εικόνα 3.5: Υπερχείλιση σε µη προσηµασµένους ακεραίους
Εικόνα 3.6: Αναπαράσταση προσήµου και µεγέθους Εικόνα 3.7: Υπερχείλιση σε αναπαράσταση προσήµου και µεγέθους
Εικόνα 3.8: Αναπαράσταση συµπληρώµατος ως προς δύο Εικόνα 3.9: Υπερχείλιση σε αναπαράσταση συµπληρώµατος ως προς δύο
Πίνακας 3.1: Σύνοψη των αναπαραστάσεων ακεραίων 1.15 Εικόνα 3.10: Ένας πραγµατικός αριθµός σε αναπαράσταση κινητής υποδιαστολής
Εικόνα 3.11: Μετατόπιση σε αναπαράσταση πλεονάσµατος Εικόνα 3.12: Πρότυπα IEEE για την αναπαράσταση αριθµών κινητής υποδιαστολής
Πίνακας3.2: ΤαδύοπρότυπατουIEEE γιατην αναπαράσταση αριθµών κινητής υποδιαστολής 1.19 Εικόνα 3.13: Υπερχείλιση και υποχείλιση στην αναπαράσταση πραγµατικών αριθµών κινητής υποδιαστολής
3.3 ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΚΕΙΜΕΝΟΥ Σε οποιαδήποτε γλώσσα, ένα τµήµα κειµένου είναι µια ακολουθία συµβόλων που χρησιµοποιούνται για την αναπαράσταση µιας ιδέας στη συγκεκριµένη γλώσσα. Για τους αριθµούς γίνονται διαφορετικοί χειρισµοί, όπως εξηγήσαµε στην προηγούµενη ενότητα), ενώ χρησιµοποιούνται και σύµβολα (.,?, :, ;,,!) για την αναπαράσταση σηµείων στίξης. Εξάλλου, για τη στοίχιση του κειµένου και τη βελτίωση της αναγνωσιµότητας χρησιµοποιούνται και άλλα σύµβολα, όπως το κενό διάστηµα, ο χαρακτήρας αλλαγής γραµµής και ο χαρακτήρας στηλοθέτη(tab). 1.21 Εικόνα 3.14: Αναπαράσταση συµβόλων µε σχήµατα bit 1.22
Πίνακας 3.3: Πλήθος συµβόλων και µήκος σχήµατος bit 1.23 3.5 ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΕΙΚΟΝΩΝ Οι εικόνες αποθηκεύονται στους υπολογιστές µε τη χρήση δύο διαφορετικών τεχνικών: τα γραφικά ράστερ και τα διανυσµατικά γραφικά. 1.24
Εικόνα 3.15: Ένα ηχητικό σήµα 1.25 Εικόνα 3.16: ειγµατοληψία ενός ηχητικού σήµατος 1.26
3.6 ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΒΙΝΤΕΟ Ο όρος βίντεο αναφέρεται στην αναπαράσταση εικόνων(ονοµάζονται καρέ) µε το πέρασµα του χρόνου. Μια ταινία είναι µια ακολουθία καρέ τα οποία προβάλλονται το ένα µετά το άλλο ώστε να δηµιουργούν την εντύπωση της κίνησης. Με άλλα λόγια, το βίντεο είναι η αναπαράσταση πληροφοριών που µεταβάλλονται στον χώρο (µία εικόνα) και στον χρόνο (µια ακολουθία απόεικόνες). 1.27 Πίνακας 3.4: Ορισµένα χρώµατα που ορίζονται ως φυσικά χρώµατα 1.28
Εικόνα 3.17: Σχέση του µοντέλου δεικτοδοτηµένων χρωµάτων µε το µοντέλο φυσικών χρωµάτων 1.29