В каком виде хранится, как перерабатывается информация в мозгу человека, откуда появляется там еще одно нематериальное понятие, «смысл», в обозримом будущем наука вряд ли сможет достаточно аргументировано объяснить. А вот в каком виде информация хранится в компьютерах, что именно передается, кодируется, декодируется, извлекается, переводится в сигналы и посылается человеку, мы знаем точно – это данные.
Данные в компьютере – это сигналы, зафиксированные на физическом носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и обработки.
Приведенное определение данных достаточно широко, чтобы отнести его не только к хранению и обработке при помощи компьютера. Когда в древние века люди вели учет казны на глиняных табличках, у них не было компьютеров, но уже были данные, ибо они фиксировали информацию на физическом носителе, в форме, пригодной для постоянного хранения и использования. В наше время этот процесс претерпел значительные усовершенствования, причем как на стадии преобразования информации в данные, так и на стадии хранения и передачи. В качестве физического носителя теперь используются различного рода электронные и магнитные средства, для обработки данных применяются компьютеры, а для передачи – различного рода компьютерные сети и другие радиоэлектронные устройства.
В то же время смысловое отношение между понятиями «информация» и «данные» сохраняется, и данные, как и много веков назад, по-прежнему являются физическим (материальным) носителем некоторых сигналов, которые становятся информацией только в момент осмысления их человеком.
Самым удобным представлением данных в компьютере оказалось представление с помощью двоичной элементной базы в виде дискретных сигналов с двумя состояниями. Это связано с простотой распознавания и хранения на физическом уровне сигналов, имеющих только два состояния: «включен – выключен», «да – нет», «есть ток (потенциал) – нет тока (потенциала)».
Для хранения данных в компьютере используется ячейка памяти. Каждая ячейка памяти представляет собой физическую систему, состоящую из однородных элементов – битовых разрядов, каждый из которых может принимать одно из двух возможных значений: 0 или 1. Представление данных с помощью битовых разрядов получило название бинарного представления.
Минимальное количество битовых разрядов в одной ячейке памяти, к которой можно обратиться по адресу, равно 8. Ячейка памяти, состоящая из 8 битовых разрядов, получила название байта.
Справка: Исторически для обозначения двоичного разряда употребляли словосочетание двоичная цифра (binary digit).
В 1948 г. американский математик Джон Уайлдер Таки (John Wilder Tukey) предложил заменить это словосочетание более коротким. После недолгого выбора между сокращением «bigit» и «binit», он пришел к слову bit (бит), которое не только хорошо сокращало «binary digit», но и имело значение в английском языке (bit -маленький кусочек, самая малая часть чего-либо). На самом деле бит – это самая малая мера информации и самая малая величина, при помощи которой информацию можно перевести в данные.
В течение одного такта генератора тактовой частоты центральный процессор может обратиться к одному, двум, четырем или восьми байтам информации. Количество байтов информации, одновременно доступных центральному процессору, определяется количеством разрядов шины данных компьютера. Соответственно, про компьютеры говорят – 8-, 16-, 32- или 64-разрядный. На сегодняшний день среди персональных компьютеров происходит переход от 32-разрядных к 64-разрядным моделям.
Представление сигналов в любом другом, не двоичном виде потребовало бы реализации ячеек для хранения информации, в которых каждый разряд обладал бы тремя состояниями и более. В этом случае недостаточно было бы распознавать только факт наличия или отсутствия тока (потенциала). Необходимо было бы еще измерять его уровень, что намного удорожало бы технологию производства таких вычислительных машин.
Технологические особенности производства электронных компонентов, делающие двоичную элементную базу более дешевой, чем троичная, на долгое время отодвинули троичные машины на задний план. Возможно, в будущем компьютеры на троичной логике займут главенствующее положение в технологиях, но сегодня об этом говорить не приходится. Однако можно с уверенностью утверждать, что представление данных в бинарном коде в недрах ЭВМ – не единственный вариант, и бинарность – всего лишь технологическая, а не информационная необходимость.
Таким образом, у всех современных компьютеров данные на физическом уровне представлены в двоичном (бинарном) виде. Современные компьютеры способны при помощи специального оборудования воспринимать, преобразовывать в данные, хранить и воспроизводить следующие виды информации:
· числовую;
· символьную (текст);
· звуковую, или аудио (голос, музыку, шумы);
· графическую (рисунки, фотографии, чертежи, сканированные изображения);
· видео (фильмы, видеозаписи).
Если сравнивать этот перечень с типами сигналов, которые могут воспринимать органы чувств человека, то вкус, запах и все, что называется «кинестетическими ощущениями» (ощущения веса, давления, положения в пространстве, прикосновения, боли), пока не получило соответствующего места в ряду обрабатываемой компьютером информации. Однако сегодня в этом направлении ведутся активные научные и технические разработки, и тот день, когда компьютер сможет хранить, обрабатывать и воспроизводить данные, несущие в себе кинестетическую информацию, не так уж далек.