1.3.1　信息与计算机中的数据

1.信息与数据

信息是一个非常流行的词汇，就像空气一样，不停地在人们身边流动，并为人们服务。人们通过信息认识各种事物，借助信息的交流加强人与人之间的联系，互相协作，从而推动社会的前进。

信息（Information）是客观事物状态及其运动特征的一种普遍形式，它是对各种事物变化和特征的反映，体现了事物之间的相互作用和联系。信息是人们用来认识事物的一种知识，人们生活离不开信息，就像人离不开空气和水一样。因此，信息、物质、能量，是人类赖以生存和发展的三大要素。

信息可以分为多种形态，有数字、文本、图像、声音、视频等，这些形态之间可以相互转化。例如，将歌声录进计算机，就是把声音信息转化成了数字信息。

信息可以从不同的角度进行分类。按其表现形式，可分为数字信息、文本信息、图像信息、声音信息、视频信息等；按其应用领域，可分为社会信息、管理信息、科技信息和军事信息等；按其加工的顺序，又可分为一次信息、二次信息和三次信息等。

计算机科学中的信息通常被认为是能够用计算机处理的有意义的内容，它必须借助于某种形式表现出来，即数据，如数值、文字、图形、图像等。

数据（Data）是信息的载体，它将信息按一定规则排列并用符号表示出来。这些符号可以构成数字、文字、图像等，也可以是计算机代码。

接收信息者必须了解构成数据的各种符号序列的意义和规律，才能根据这些意义去获得所接收信息的实际意思。例如，当一个学生从老师那里拿到成绩单时，假定其考试成绩是80分，写在试卷上的80分实际上是数据。80这个数据本身是没有意义的。只有当数据以某种形式经过处理、描述或与其他数据比较时，数据背后的意义才会出现。“这名学生考试考了80分”这才是信息，信息是有实际意义的。所以，只有了解了数据的背景意义后，才能获得相应的信息。数据要转化为信息，可以用公式“数据+背景=信息”表示。

信息和数据是相互联系、相互依存又相互区别的两个概念。数据是信息的具体表现形式，它反映了信息的内容；信息是数据处理之后产生的结果，具有针对性、时效性。

2.计算机中的数据

计算机最主要的功能是信息处理。在计算机内部，各种信息，如数字、文字、图形、图像、声音等都必须采用二进制来表示。

计算机中的数据是以二进制形式存储和运算的，它的特点是逢二进一。计算机采用二进制，是因为只需表示0和1，技术上容易实现，如电压电平的高与低、开关的接通与断开；0和1两个数在传输和处理时不易出错、可靠性高；二进制的0和1正好与逻辑量“假”和“真”相对应，易于进行逻辑运算。逻辑运算主要包括三种基本运算：逻辑加法（又称“或”运算）、逻辑乘法（又称“与”运算）和逻辑否定（又称“非”运算）：

（1）逻辑加法

逻辑加法通常用符号“+”或“∨”来表示。逻辑加法运算规则如下：

0+0=0，0∨0=0

0+1=1，0∨1=1

1+0=1，1∨0=1

1+1=1，1∨1=1

可以看出，逻辑加法有“或”的意义。也就是说，在给定的逻辑变量中，A或B只要有一个为1，其逻辑加的结果为1。

（2）逻辑乘法

逻辑乘法通常用符号“×”或“∧”或“·”来表示。逻辑乘法运算规则如下：

0×0=0，0∧0=0，0·0=0

0×1=0，0∧1=0，0·1=0

1×0=0，1∧0=0，1·0=0

1×1=1，1∧1=1，1·1=1

不难看出，逻辑乘法有“与”的意义。它表示只当参与运算的逻辑变量都同时取值为1时，其逻辑乘积才等于1。

（3）逻辑非

逻辑非常用符号“┐”或“—”来表示。其运算规则如下：

┐0=1， =1（非0等于1）

┐1=0， =0（非1等于0）

日常生活中，人们习惯使用十进制数据、文字等，因而计算机的输入输出仍采用人们所熟悉的形式。其间的转换，则由计算机系统的硬件和软件来实现，转换过程如图1-18所示。