Москва 2001 г тайный язык информатики Чарльз Петцольд ббк 32. 973. 26–018

480

Глава двадцать пятая

В разных синтезаторах MIDI для генерации звука музыкаль-

ных инструментов используются разные методы. Одни позво-

ляют получить реалистичное звучание, другие — не очень.

Общее качество работы данного синтезатора к спецификации

MIDI отношения не имеет. Она требует от синтезатора лишь

верной реакции на короткие сообщения длиной от 1 до 3 байт.

Обычно в этих сообщениях указывается, какую ноту и на ка-

ком инструменте нужно играть.

MIDI-файл представляет собой последовательность сооб-

щений MIDI с информацией о времени исполнения. Как пра-

вило, в MIDI-файле полностью содержится  некое музыкаль-

ное произведение, которое можно воспроизвести на MIDI-син-

тезаторе компьютера. MIDI-файл обычно гораздо короче WAV-

файла с той же записью. В отношении размера WAV-файл мож-

но сравнить с точечным файлом, а MIDI-файл — с векторным.

Недостаток MIDI-записи в том, что она может прекрасно зву-

чать на одном синтезаторе и отвратительно — на другом.

От цифрового звука логично перейти к цифровому видео.

Кажущаяся подвижность кино и телевидения обеспечивается

быстрой сменой неподвижных изображений, называемых кад-

рами. В кинопроекторе изображение меняется с частотой 24 кад-

ра в секунду, в телевидении США — 30 кадров в секунду, в теле-

видении большинства других стран — 25 кадров в секунду.

Компьютерный видеофайл — это просто последователь-

ность точечных изображений, сопровождаемых звуком. Если

не прибегать к уплотнению, размеры видеофайлов будут про-

сто огромными. Считайте сами: кадр размером 640 

´ 480 пик-

селов с 24-битовым кодированием цвета занимает 921 600 байт.

При частоте смены изображений 30 кадров в секунду понадо-

бится 27 648 000 байт для записи всего только одной секунды

фильма! Минута записи займет 1 658 880 000 байт, а двухчасо-

вой фильм — 199 065 600 000, т. е. почти 200 Гб. Вот почему

видеоролики, предназначенные для воспроизведения на персо-

нальном компьютере, как правило, отличаются краткостью, не-

большим форматом кадра и скверным разрешением.

Для сжатия видеозаписей применяется формат MPEG

(Motion Pictures Expert Group, Группа специалистов по видео-

записям). Объем записи в нем сокращается за счет того факта,

что значительная часть текущего кадра является копией пре-

дыдущего кадра.

481

Графическая революция

Для формата MPEG разработано несколько стандартов.

Например, в высококачественном телевидении HDTV и в дис-

ках DVD (Digital Video Disks) применяется стандарт MPEG-2.

По размеру диски DVD сходны с компакт-дисками, но в них

информация записывается на обеих сторонах по два слоя на

каждой стороне. Объем DVD-диска — около 16 Гб — превы-

шает объем компакт-диска в 25 раз. Поскольку формат MPEG-

2 обеспечивает сжатие приблизительно в 50 раз, двухчасовой

фильм занимает всего 4 Гб, т. е. один слой на одной стороне.

Вероятно, в ближайшем будущем для распространения ПО

будут применяться именно DVD-ROM-диски.

Можно ли считать эти диски реализацией идей Ванневара

Буша? Он, правда, писал о хранении информации на микро-

пленках, но диски CD-ROM и DVD-ROM удобнее: на электрон-

ном носителе найти нужные сведения гораздо проще, чем, ска-

жем, в обычной книге. С другой стороны, Буш предполагал, что

человек с помощью системы «Memex» сможет работать с не-

сколькими микропленками одновременно. На большинстве же

компьютеров дисковод для работы с CD-ROM- или DVD-ROM-

дисками только один. Чтобы эффективнее хранить и обмени-

ваться информацией, приходится соединять компьютеры меж-

ду собой. Поскольку почти все места обитания или работы че-

ловека связаны телефонными линиями, можно воспользовать-

ся ими и для установления контакта между компьютерами.

Назначение телефонной системы — в передаче по прово-

дам звуков, но не битов. Для передачи по телефонному прово-

ду двоичную информацию нужно преобразовать в звук. Моно-

тонная звуковая волна с постоянной частотой и постоянной

амплитудой никакой информации в себе не несет. Но измените

эту волну, точнее, промодулируйте ее так, чтобы один из ее па-

раметров по вашему желанию осциллировал между двумя фик-

сированными состояниями, и вы сможете представлять с их

помощью 0 и 1. Преобразует биты в звук модем (модулятор/де-

модулятор; modem). Модем — последовательное устройство, так

как в нем биты одного байта передаются друг за другом, а не все

сразу (параллельный интерфейс, позволяющий благодаря на-

личию 8 проводов передавать байт целиком, часто применяет-

ся для подсоединения к компьютеру принтера).

В первых модемах для передачи информации использовал-

ся сдвиг по частоте: 0 соответствовал одной частоте сигнала, 1

482

Глава двадцать пятая

— другой. Поскольку к каждому байту добавляются еще и

биты начала и окончания передачи (старт-бит и стоп-бит), ре-

ально для передачи байта требуется отправить по телефонной

линии 10 бит. Первые модемы работали на скоростях 300 бит

(30 байт) в секунду; в современных модемах с помощью вся-

ческих ухищрений удается достигать скоростей в 100 раз выше.

Первые энтузиасты компьютерных коммуникаций органи-

зовывали с помощью персонального компьютера и модема

электронные доски объявлений (Bulletin Board System, BBS), к

которым другие компьютеры подключались по телефонным

линиям. Эту концепцию использовали и крупные информа-

ционные службы, например, CompuServe. Как правило, обмен

информацией в таких системах производился исключительно

в форме ASCII-текста.

Ключевое отличие Интернета от первых массовых инфор-

мационных систем — отсутствие выделенного центра. Дей-

ствие Интернета основано на наборе протоколов для осуще-

ствления связи между компьютерами. Главный из них — про-

токол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

В сетях TCP/IP передаваемые блоки данных разбиваются на

небольшие пакеты (packets), которые посылаются по комму-

никационной (в случае домашних компьютеров, как правило,

телефонной) линии независимо друг от друга, а на ее прием-

ном конце вновь собираются в единое целое.

Важную часть Интернета составляет его графическая под-

система — World Wide Web (WWW), использующая прото-

кол HTTP (Hypertext Transfer Protocol, протокол передачи ги-

пертекста). Информация, представляемая на Web-страницах,

оформляется с помощью языка разметки гипертекста (Hy-

pertext Markup Language, HTML).  Гипертекстом  называется

текст, связанный с дополнительной информацией на ту же

тему посредством гиперссылок (нечто подобное и предлагал

Ванневар Буш). Гиперссылки в HTML-файле указывают на

другие Web-страницы, к которым можно из него перейти.

Внешне формат HTML подобен RTF, о котором я уже го-

ворил: он содержит только ASCII-текст и команды, определя-

ющие его оформление. В HTML-файл можно также вставлять

изображения в форматах GIF, JPEG и PNG (Portable Network

Graphics). Несмотря на название, HTML в действительности

483

Графическая революция

не является языком, подобным тем, о которых мы говорили в

главах 19 и 24: это всего лишь способ форматирования текста.

Иногда необходимо, чтобы при просмотре Web-страницы

запускалась определенная программа. Она может работать как

на компьютере-сервере (на котором хранится Web-страница),

так и на компьютере-клиенте (на котором вы ее просматрива-

ете) На сервере программная обработка страницы (например,

электронного бланка, который вы заполнили) выполняется

обычно с помощью сценариев CGI (Common Gateway Interface,

интерфейс общего шлюза). Если программу предполагается

запускать на компьютере-клиенте, она пишется на простом

языке программирования  JavaScript  и включается в состав

HTML-файла. Web-браузер интерпретирует операторы Java-

Script и выполняет необходимые действия.

Почему программа передается на компьютер-клиент в виде

текста, а не исполняемого файла? Во-первых, это связано с тем,

что программист заранее не знает, на каком компьютере она

будет выполняться. Если это «Macintosh», в программе долж-

ны содержаться машинные коды процессора PowerPC и вызо-

вы функций API для Mac OS. На PC-совместимом компьюте-

ре в ней должны использоваться машинные коды процессора

Pentium и обращения к функциям API для Windows. А ведь

есть и другие компьютеры, и другие графические ОС. Кроме

того, вряд ли стоит допускать на свой компьютер все испол-

няемые файлы без разбора. Некоторые из них могут попасть к

вам из ненадежного источника и нанести компьютеру какой-

либо вред.

Чтобы как-то справиться с этой проблемой, компания Sun

Microsystems разработала язык программирования Java. Не

путайте его с JavaScript — Java представляет собой настоящий

объектно-ориентированный язык, напоминающий С++. Если

помните, в главе 24 я объяснял разницу между компилируе-

мыми и интерпретируемыми языками. Java занимает проме-

жуточное положение. Программу на Java нужно компилиро-

вать, но в результате получается не машинный код, а байто-

вые коды Java (Java Byte codes). По структуре они напоминают

машинные коды, но не реального, а воображаемого компью-

тера — виртуальной машины Java (Java Virtual Machine, JVM).

Действие этого компьютера программным способом модели-

рует тот компьютер, на котором программу нужно запустить,

484

Глава двадцать пятая

используя для этого средства установленной на нем графичес-

кой ОС. Таким образом, Java-программу можно запускать на

любом компьютере.

Большая часть этой книги посвящена передаче информа-

ции по металлическим проводам с помощью электричества,

но гораздо более надежной и быстрой оказывается передача

данных с помощью света по оптоволоконному кабелю, изго-

товленному из стекла или полимерных материалов. Скорость

передачи данных по такому кабелю может достигать милли-

арда бит в секунду.

По-видимому, в будущем большую часть информации в

наши дома и служебные кабинеты будут доставлять не элект-

роны, а фотоны. Они словно возвращают нас в далекие дни

детства, когда вспышки света помогали нам обмениваться по-

луночной мудростью с лучшим другом, жившим на противо-

положной стороне улицы.

Благодарности

Книга Код была задумана в 1987 г. Она стучалась мне в голову

в течение десятилетия и лишь с января 1996 г. по июль 1999 г.

наконец оформилась в виде файла Microsoft Word. Я чрезвы-

чайно признателен:

•

Шерил Кантер (Sheryl Canter), Иену Истлунду (Jan Eastlund),

Питеру Голдеману (Peter Goldeman), Линн Магалска (Lynn

Magalska) и Дейдре Синнотт (Deirdre Sinnott) — читателям

первых набросков за их комментарии, замечания и пред-

ложения;

•

моему агенту Клодетт Мур (Claudette Moore) из Moore

Literary Agency и всем сотрудникам Microsoft Press, кото-

рые помогли воплотить замысел Кода в жизнь;

•

моей маме;

•

Киске, делившей со мной кров с 1982 по май 1999 г., — вдох-

новительнице всех кошачьих примеров, которые встреча-

ются в книге;

•

Web-узлам, подобным Bibliofind (www.bibliofind.com) и

Advanced Book Exchange (www.abebooks.com), предоставля-

ющим удобный доступ к старым книгам, а также сотруд-

никам отдела научных, технических и деловых книг Нью-

Йоркской публичной библиотеки (www.nypl.org);

•

моим друзьям, без которых книга не была бы написана;

•

и еще раз Дейдре — идеальному читателю и не только.

Библиография

Аннотированная библиография к этой книге размещена на

Web-узле www.charlespetzold.com/code.

A

American Telephone & Tele-

graph

302, 304, 420

см. так-

же Bell Telephone Laboratories

API

см. интерфейс прикладного

программирования

«Apple», компьютер

— «Apple II»

354, 462, 469

— «Apple Lisa»

467

— «Macintosh»

354–355, 467,

469, 470, 474

ASCII

363–370, 373–376, 390–392,

395, 407, 479, 482

— в языках программирования

высокого уровня

449, 461–

462

— вывод на экран

405–406

B

BBC

6

BCD

336, 371, 426–427

— уплотненный

427

Bell Systems Technical Journal, жур-

нал

300

Bell Telephone Laboratories

301–

302, 420, 456, 471, 477

см.

также American Telephone &

Telegraph

Busicom

317

C

CD-ROM-диск

478, 481

см. также компакт-диск

CPU

см. центральное процессор-

ное устройство

CRT

см. катодно-лучевая трубка

D

Digital Equipment

445

Digital Research

410

DRAM

см. динамическая память

DVD-ROM-диск

481

E

EBCDIC

370–373

Eckert-Mauchly Computer

301

EDVAC, компьютер

299–300

ENIAC, компьютер

299–300

escape-код

22

F

Fairchild Semiconductor

307

G

GNU, проект

421

GUI

см. графический интерфейс

пользователя

I

IBM

215–216, 295, 301, 322, 354,

399, 419, 462–463

— и языки программирования

высокого уровня

455, 469

— периферийные устрой-

ства

379–381

— перфокарта

370–373, 394, 454

IEEE

431

Intel

317, 319–320, 352–353, 354,

437

J

Java, язык программирова-

ния

483–484

JavaScript, язык программирова-

ния

483

K

Keuffel & Esser

290

L

LIFO

338

Linux, операционная систе-

ма

421

M

«Mark I/II», компьютер

297

Memex

459–460, 481

Предметный указатель

487

Предметный указатель

Microsoft

456

MOS

см. МОП

Motorola

320, 352–353, 354–355,

438

MS-DOS, операционная систе-

ма

417–419, 461, 468, 469

Multics, операционная система

420

N

National Semiconductor

321

npn-транзистор

303–304

O

OCR

см. распознавание символов

P

Pentium, микропроцессор

354, 438

PL/I, язык программирования

455

PostScript

472

PowerPC, микропроцессор

354–

355, 438

R

RAM

см. оперативная память;

память

Remington Rand

301, 399, 445

RISC, архитектура

354–355

ROM

см. постоянное запомина-

ющее устройство

S

shift-код

21–22

Shockley Semiconductor Laborato-

ries

307

SRAM

см. статическая память

Sun Microsystems

483

T

Tabulating Machine

295

Texas Instruments

307, 308, 317,

321

TTL

см. ТТЛ

«TTL Data Book for Design

Engineers»

309–315

U

Unicode

376

UNIVAC, компьютер

301, 445

UNIX

302, 419–421, 456

V

VisiCalc

462

W

WYSIWYG

468

X

Xerox

466

Z

Zenith

308

А

автоматизация

249–250

адрес

238

адресация

— индексная

329

— непосредственная

331

— прямая

329

азбука Морзе

2–3, 5–6, 33,

78

см. также Морзе Сэмюэль

— использование в телегра-

фе

35–37, 47–49

— разработка

10–14

— сопоставление с

— — наборами символов

358,

362

— — штрих-кодами

91, 95–97

Айверсон Кеннет

457

аккумулятор

251, 256–257, 282,

326, 350

АЛГОЛ, язык программирова-

ния

446–453, 457

алгоритм

56, 288, 446

Аллен Пол

456

АЛУ

см. арифметико-логическое

устройство

«Альтаир»

353, 378, 456

аль-Хорезми Мухаммед ибн

Муса

56

Ампер Андре Мари

30

Аналитическая Машина

117, 292

аналоговый компьютер

281

аппаратное обеспечение

282

488

Предметный указатель

арабская система счисления

56–57

аргумент

284

Аристотель

99

арифметико-логическое устрой-

ство

282, 334

архитектура

— RISC

354–355

— Неймана

300, 457

ассемблер

287, 457

ассоциативный закон

102, 103

Атанасофф Джон

299

Б

баг

297

база

303

базовая система ввода-вывода

414

Байрон Августа Ада

292–293,

456

байт

215–216

— младший

262, 352

— старший

263, 352

Барбье Шарль

16

Бардин Джон

302–303

БЕЙСИК, язык программирова-

ния

455–456

бел

477

Белл Александр Грейам

304, 477

Беркс Артур

299

бит

76, 78, 120, 300

— знака

182, 427

— младший

165

— и переключатель

122

— переноса

154, 263–264

— старший

165

— суммы

154

блок

450

Бодо Эмиль

359

бодо, код

359–362, 370

Брайль Луи

15–17, 19

Брайля азбука

4, 15–22, 33, 78,

295, 358–359

— сравнение с азбукой Морзе

97

Браттейн Уолтер

302–303

Бриклин Дэн

462

булева алгебра

101–109, 150–151,

300

Буль Джордж

100, 116–117, 150

буфер

148–149

Буш Ванневар

459, 481, 482

Бэббидж Чарльз

117, 291–293

В

вакуумная лампа

167, 297–298,

302, 305

Ватсон Томас

295

ввода устройство

122–123, 281,

322

ввод-вывод с распределением па-

мяти

348

векторное изображение

472

ветвление

274, 344–347

вибратор

188, 207, 212, 253

видеоадаптер

387

— графический

393

видеоплата

см. видеоадаптер

визуальное программирова-

ние

471

Винер Норберт

301

Вирт Николас

456

виртуальная память

421

Возняк Стефан

354

Вольта Алессандро

30

время установки

311

встроенная функция

447

входной сигнал

127

выборка команды

270

вывода устройство

123, 281, 322

выходной сигнал

127

— уровень

311

вычислимость

298, 318

жүктеу/скачать 3,29 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: