Организация цифровой информации и ее хранения

Основные понятия

Понятие информация происходит от латинского термина informatio — разъяснение, изложение, осведомление и имеет много различных интерпретаций. В дальнейшем под информацией будем понимать сведения об объектах и явлениях материального мира, их параметрах, свойствах и состоянии, которые поступают в виде речи, текста, изображения, графиков, таблиц, звуковых, световых, электрических сигналов и других сообщений по каналу связи от источника к получателю. Отметим, что обычно понятие информация отождествляется с понятием данные. Цифровая информация поступает в виде электрических сигналов, принимающих только два уровня (низкий и высокий), которым при кодировании приписывают значения 0 или 1. Это обстоятельство позволяет представлять цифровую информацию в виде двоичных чисел. Для оценки объема (емкости) информации используется суммарное количество разрядов двоичного числа. Минимальному объему цифровой информации соответствует один разряд двоичного числа (0 или 1), называемый битом. Бит является минимальным информационным элементом. Используя в качестве классификационного признака объем информации, можно выделить две группы объектов цифровой информации.

Информационные элементы

К ним относятся объекты с малым объемом информации:

• • бит, используемый в качестве осведомительного сигнала (флага) для управления устройствами при обработке данных;
• • тетрада (полубайт), объем информации которой составляет всего 4 бита. Тетрада служит для представления одного разряда десятичных чисел;
• • байт — 8-разрядное двоичное число. Байт является минимально адресуемой (к основной памяти) единицей информации, которую можно переслать между отдельными функциональными узлами компьютера. Кроме того, байт служит единицей измерения объема цифровой информации;
• • слово (Word) — 16-разрядное двоичное число, или два смежных (соседних) байта. Его объем составляет 16 бит, или 2 байта;
• • двойное слово (Double Word) — 32-разрядное двоичное число, или два смежных слова. Его объем составляет 32 бита, или 4 байта;
• • четвертное слово (Quad Word) — 64-разрядное двоичное число, или два двойных слова. Его объем составляет 64 бита, или 8 байт. Информационные элементы можно отнести к оперативной информации, которую обрабатывает компьютер в процессе загрузки и выполнения программы. Для их временного хранения используются ячейки оперативной памяти или регистры (процессора или порта ввода-вывода). Как указывалось выше, минимальной адресуемой единицей является байт. Поэтому каждая ячейка оперативной памяти и регистра предназначена для хранения 1 байта. Ячейки пронумерованы, т. е. у каждой ячейки есть свой уникальный адрес. Современные процессоры имеют разрядность физического адреса до 36 бит, что позволяет хранить информацию (или данные) объемом до 236 байт = 64 Гбайт. Пространство ввода-вывода использует младшие 16 бит адреса, что позволяет хранить информацию объемом 216 байта = 64 Кбайт. При этом младший байт слова хранится в ячейке с младшим адресом, последующие байты — в ячейках с возрастающими адресами.