3. Данные и их представление

Энциклопедия кибернетики трактует информацию (лат. informatio - разъяснение, изложение, осведомленность) как одно из наиболее общих понятий науки, обозначающее некоторые сведения, совокупность каких-либо данных, знаний и т. п.

Рассмотрим представление информации в форме данных. Термин «данные» происходит от латинского слова «data» - факт. Такая информация должна передаваться и храниться.

Информация, предназначенная для передачи, называется сообщением. Одним из способов превращения информации в сообщение является запись его на материальном носителе. Процесс такой записи называется кодированием.

Кодирование информации — это преобразование ее в условные сигналы с целью автоматизации хранения, обработки, передачи и ввода — вывода данных.

Данные представляют информацию, зафиксированную на материальных носителях, являющейся формализованной (структурированной) информацией, записанной на языке, в т.ч. в компьютерном виде. Информация, обрабатываемая с помощью средств компьютерной техники, отвечает всем этим требованиям, т.е. она относится к данным.

Данные – сведения, полученные путем измерения, наблюдения, логических или арифметических операций и представленные в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и автоматизированной обработки.

Как следует из определения, данные отражают синтаксический аспект информации.

Таким образом, данные в информатике представляют собой факты или идеи, выраженные средствами формальной знаковой системы. Такая система должна обеспечивать возможность их хранения, передачи и обработки.

Формальную знаковую систему у представления данных называют языком представления данных. Синтаксис этого языка характеризует способ представления информации, а его семантика — саму информацию.

Проведем более четкое разграничение между терминами «информация» и «данные».

Преобразование и обработка данных позволяют извлечь информацию, т.е. получить знание о том или ином предмете, процессе или явлении. В этом преобразовании, данные служат исходным «сырьем» для получения информации, отсюда следует важное положение, что одни и те же данные могут нести различную информацию для разных потребителей.

Следующее важное положение определяет то, что данные могут обрабатываться с помощью различных технических средств, причем эта обработка не зависит от конкретного смыслового содержания данных, обработка данных не всегда является обработкой содержания, а трансформация данных в информацию предполагает наличие соответствующего механизма интерпретации.

Из всех технических средств обработки данных решающую роль играют электронные вычислительные машины. Однако следует иметь в виду, что данные в ЭВМ обрабатываются формально, без учета их смыслового содержания, а лишь с использованием математических операций и операций булевой алгебры (формальной алгебры логики).

Оценивать смысловое содержание данных в настоящее время может только человек, находящийся за пределами системы обработки информации (или, более корректно, системы обработки данных). Человек извлекает информацию из данных и оценивает ее, принимая то или иное управленческое решение.

В зависимости от того, кто взаимодействует с данными, способ их представления может быть ориентирован как на человека (например, бумажный или экранный документ), так и на техническое оборудование (электрические сигналы, запись на магнитном носителе и т. п.).

По отношению к физическому устройству данные обладают внутренним представлением (это форма данных, с которой устройство фактически оперирует) и внешним представлением (форма данных, используемая для взаимодействия данного устройства с человеком и другими устройствами).

Внутреннее представление данных, обрабатываемых на компьютере – это двоичный код. Этот код, состоящий из единиц и нулей в разной последовательности, – набор условных обозначений для представления информации.

Основной и неделимой единицей данных является бит. Слово «bit» — это сокращение от «binary digit» — двоичная цифра. Бит может принимать два значения — 0 и 1 — ложь или истина, выключено или включено. На логике двух состояний основаны все логические цепи компьютеров, поэтому поговорим о бите более подробно.

Двоичное число содержит столько битов, сколько двоичных цифр в его записи, поэтому диапазон допустимых значений выводится из количества разрядов (цифр), отведенных для числа. Возьмем положительное целое двоичное число, состоящее из четырех битов: оно может выражать 24 или шестнадцать различных значений.

Биты (разряды) двоичного числа нумеруются справа налево, от наименее значимого до наиболее значимого. Нумерация начинается с 0. Самый правый бит числа — это бит с номером 0 (первый бит). Этот бит называется LSB-битом (Least Significant Bit — наименее значимый бит). Подобно этому самый левый бит называется MSB-битом (Most Significant Bit — наиболее значимый бит).

Биты могут объединяться в группы, группа из четырех битов называется полубайтом (nibble). Компьютер не работает с отдельными битами, обычно он оперирует группами битов, например, группа из восьми битов образует базовый тип данных, который называется байтом. Восемь битов в байте — это не закон природы, а количество, произвольно выбранное разработчиками IBM, создававшими первые компьютеры.

Большие группы битов называются словом (word) или двойным словом (dword — double word). Относительно PC-совместимых компьютеров мы можем сказать следующее:

1 байт = 8 бит

1 слово (word) = 2 байта = 16 бит

1 двойное слово (dword) = 4 байта = 32 бит

Один байт — это наименьшее количество данных, которое может быть прочитано из памяти или записано в нее, поэтому каждый байт памяти имеет индивидуальный адрес. Байт может содержать число в диапазоне 0 — 255 (то есть 2^8 = 256 различных чисел). В большинстве случаев этого значения недостаточно, поэтому используется следующая единица данных — слово. Слово может содержать число в диапазоне 0 — 65 535 (то есть 216 = 65 536 значений). Двойное слово имеет диапазон значений 0 — 4 294 967 295 (232 = 4 294 967 296 значений).