Тема 2.1 Данные и информация

Остановимся на понятии «данные». Все, что нас окружает, и с чем мы сталкиваемся, относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Все объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изме­нения, которое сопровождается обменом энергией и ее перехо­дом из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопрово­ждаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные из­менения свойств — это явление называется регистрацией сигна­лов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксиро­вать теми или иными способами — при этом возникают и реги­стрируются новые сигналы, т. е. образуются данные».

Это определение принимает первичность и объективность существования данных, в том числе — независимость от субъек­та их использующего. Но если существование данных не зависит от того, будут ли они когда-либо использованы или нет, эффек­тивность функционирования многих процессов (имеющих кон­тур управления) зависит от данных. Например, данные, исполь­зуемые для изменения поведения процесса на основе построе­ния прогноза (т. е. факты, характеризующие предшествующие состояния), позволят оптимизировать получение конечного ре­зультата, и будут уже выступать в роли управляющей информации. Роль и характер используемых данных в целом отражены на обобщенной схеме управляемого функционального процесса, представленной на рис.

Система преобразования ресурса, функциональность кото­рой обусловлена проблемным контекстом (данными, представ­ляющими целевую задачу), фактически преобразует и информа­цию. Потенциально полезные данные, выделенные из общегомножества в соответствии с контекстом задачи (исходная ин­формация) в результате использования порождает выходную ин­формацию — актуализированные данные, подтверждающие или отрицающие действенность выбранных исходных данных для ре­шения задачи.

Рис. Обобщенная схема функционального процесса, управляемого данными

Системы счисления

Компьютер является цифровым устройством, значит любая информация представляется в виде чисел.

Для записи чисел люди используют различные системы счисле­ния. Система счисления показывает, по каким правилам записыва­ются числа и как выполняются арифметические действия над ними.

Мы используем в обычной жизни десятичную систему записи чисел, когда число записывается с помощью 10 цифр (0,1...9). Для счета времени в часах используется двенадцатиричная сис­тема счисления, в минутах и секундах — шестидесятиричная система счисления. И это никого из нас не удивляет.

В компьютере для записи чисел используется двоичная система счисления, т.е. любое число записывается в виде сочетания двух цифр — 0 и 1. Почему? Просто двоичные числа проще всего реа­лизовать технически: 0 — нет сигнала, 1 — есть сигнал (напряже­ние или ток).

И десятичная и двоичная системы счисления относятся к по­зиционным, т.е. значение цифры зависит от ее расположения в записи числа. Место цифры в записи числа называется разрядом, а количество цифр в числе — разрядностью числа. Разряды нуме­руются справа налево, и каждому разряду соответствует степень основания системы счисления.

Минимальной единицей информации в компьютере является 1 бит — информация, определяемая одним из двух возможных значений — 0 или 1.

На практике используется более крупная единица информа­ции — байт. Байт — это информация, содержащаяся в 8-разряд­ном двоичном коде: 1 байт = 8 бит.

В одном байте можно хранить целые числа (десятичные) от 0 до 255.

Для хранения действительных чисел используются ячейки из 4 или 8 байт. При этом число представляется в экспоненциальной форме: 275,986 = 0,275986 Е + 3.

При хранении действительного числа в ячейке из 4 байт 7 бит занимает порядок числа, а 25 бит — мантисса.

Компьютер всегда округляет действительные числа, представ­ляя их приближенно. Для уменьшения погрешности вычислений используют представление чисел с двойной точностью, когда число храниться в ячейках памяти из 8 байт.

Любая информация, кроме числовой, в компьютере кодирует­ся, т.е. представляется в виде чисел. Каким образом осуществляет­ся кодировка информации? Рассмотрим представление текстовой информации.

В одном байте можно хранить 256 различных чисел (от 0 до 255). Для того чтобы закодировать прописные и строчные буквы латин­ского алфавита, необходимо 52 числа, а для русского алфавита необходимо еще 66 чисел. Кроме того, необходимо закодировать различные знаки препинания и специальные символы. Таблица такой кодировки носит название таблицы ASCII. Ее первая поло­вина используется для хранения латинского алфавита и специ­альных символов, а вторая половина содержит символы псевдо­графики и буквы национальных алфавитов.

Для хранения больших объемов информации используются производные единицы измерения ее количества:

1 Кбайт = 1024 байт = 2¹⁰ байт;

1 Мбайт = 1024 Кбайт = 2¹⁰ Кбайт;

1 Гбайт = 1024 Мбайт = 2¹⁰ Мбайт.

Если на одной странице текста содержится около 3000 знаков, то это 3 Кбайт информации, а в 1 Мбайт можно сохранить около 300 страниц текста.

Представление графической информации опирается на пред­ставление экрана монитора в виде массива цветовых точек разме­ром MxN. Каждая точка имеет свой цвет, представляемый в виде комбинации оттенков трех основных цветов: красного, синего и зеленого. Для того чтобы цветопередача была приближена к ре­альной, необходимо не менее 256 оттенков каждого цвета. При представлении экрана монитора в виде массива 800x600 точек экран покрывает 480000 точек. Используя 8-битное кодирование каждого цвета, получим: 8x3x480000= 1 х 10⁷ бит - 1,12 Мбайт.

В двоичном виде также можно закодировать и звуковую инфор­мацию.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определения следующим терминам: «Информация», «Знания».

2. Назовите виды данных.

3. Какие системы счисления вы знаете?