Все элементы данных в цифровых электронных устройствах изображаются комбинациями двоичных «единиц» и «нулей».
Логический сигнал можно использовать для отображения (кодирования) значения цифры одноразрядного двоичного числа. Для изображения многоразрядного двоичного числа требуется несколько логических сигналов, в соответствии с количеством разрядов в изображаемом числе.
При этом возможны два различных подхода к такому изображению.
При одном из них используют всего один выход (провод, контакт), на котором значения цифр двоичного числа («нули» и «единицы») формируются одно за другим последовательно во времени через определенный интервал. Такой способ называют последовательным (кодом). (Пример: именно так передается через COM-порт персонального компьютера код символа на внешний модем).
При другом подходе используют несколько выходов, на которых одновременно формируются все разряды двоичного слова. Такой способ называют параллельным (кодом). (Пример: именно так передается через LPT-интерфейс на принтер.)
Строго говоря, «чисто параллельный» способ обмена практически неосуществим, так как нет никакой верхней границы объема передаваемых данных (для которой можно пытаться передать все разряды одновременно). Т.е. обмен может быть либо «чисто» последовательным (как в COM-порте), либо параллельно-последовательным: параллельно передаются биты какой-то порции данных (в LPT-интерфейсе – 8-битовый код одного ASCII-символа), в то время, как символы все равно передаются последовательно один за другим.
Далеко не все данные, обрабатываемые цифровыми устройствами, имеют смысл чисел (количеств). Таковы, например, буквы алфавита или слова естественного человеческого языка. И буквы и слова в цифровых устройствах кодируют (изображают) последовательностями логических «нулей» и «единиц» (комбинациями логических переменных). К буквам и к словам естественного языка имеет смысл применять операцию сравнения «раньше-позже» (при сортировке слов по алфавиту), но бессмысленно выполнять арифметические операции типа сложения или умножения.
Можно привести множество примеров данных, к элементам которых неприменима и операция сравнения по признаку «больше» ‑ «меньше». Таков, например, цвет точки (пикселя) цветного изображения, или элемент базы данных, представляющий один из многих товаров, хранящихся на складе. Однако и такие элементы данных в ЦВМ кодируются также комбинациями логических «нулей» и «единиц».
В дальнейшем, говоря о комбинации «единиц» и «нулей», изображающих в цифровом устройстве любой «неаппаратный» объект (т.е. цифровой элемент данных), мы будем для обозначения этой комбинации, использовать термин «двоичное слово», а термином «двоичное число» будем пользоваться лишь тогда, когда изображаемый элемент действительно представляет количество.
Отметим, что к любой паре двоичных слов одинаковой длины применима операция сравнения по признаку «равно» – «не равно». Кроме того, даже если длины двоичных слов неодинаковы, можно отвечать на вопрос, является ли одно двоичное слово частью другого
Уточним некоторые термины.
Бит ‑ в дальнейшем изложении этот термин будет использоваться как синоним словосочетания «один разряд двоичного слова». (Вообще говоря, этот термин используется и в других смыслах. Один из них – количество информации, которое несет одноразрядное двоичное слово.)
Байт – двоичное слово длиной 8 битов. Происходит от английского слова byte – кусочек. В некоторых контекстах байт может обозначать короткое двоичное слово с длиной, отличной от восьми битов, например, можно встретить контекст «…обмен происходит девятибитовыми байтами…». Иногда для обозначения именно 8-битового байта используется термин «октет».