Единицы измерения информации служат для измерения различных характеристик, связанных с информацией.
Чаще всего измерение информации касается измерения ёмкости компьютерной памяти (запоминающих устройств) и измерения количества данных, передаваемых по цифровым каналам связи. Реже измеряется количество информации.
Что такое «байт»?Править
Основная статья: Байт
В принципе, байт определяется для конкретного компьютера как минимальный шаг адресации памяти, который на старых машинах не обязательно был равен 8 битам (а память не обязательно состоит из битов — см., например: троичный компьютер). В современной традиции, байт часто считают равным восьми битам.
В таких обозначениях как байт (русское) или B (английское) под байтом (B) подразумевается именно 8 бит, хотя сам термин «байт» не вполне корректен с точки зрения теории.
Во французском языке используются обозначения o, Ko, Mo и т. д. (от слова octet) дабы подчеркнуть, что речь идёт именно о 8 битах.
Эта статья о единице измерения информации; другие значения: бит (значения).
Бит (русское обозначение: бит; международное: bit; от англ. — двоичная цифра; также игра слов: англ. — кусочек, частица) — единица измерения количества информации. 1 бит информации — символ или сигнал, который может принимать два значения: включено или выключено, да или нет, высокий или низкий, заряженный или незаряженный; в двоичной системе исчисления это 1 (единица) или 0 (ноль). Это минимальное количество информации, которое необходимо для ликвидации минимальной неопределенности.
Двоичные логарифмы других основанийПравить
Единицы измерения информации. Обозначения:
- зелёные штрихи на вертикальной шкале слева — значения натурального логарифма для целых чисел;
- жёлтая кривая — график натурального логарифма;
- бит показан чёрным и белым прямоугольниками, так как принимает одно из двух возможных значений;
- высота прямоугольника одного бита равна loge(2);
- «nibble» — тетрада или ниббл, ;
- трит показан тремя разноцветными прямоугольниками, так как принимает одно из трёх возможных значений;
- высота прямоугольника одного трита равна loge(3);
- харт (дит, децит) показан прямоугольником, залитым градиентом, принимает одно из 10-и возможных значений;
- высота прямоугольника одного харта (дита, децита) равна loge(10); количество синих штрихов равно 20; расстояние между штрихами равно loge(10)/20;
- горизонтальная линия, подписанная «», имеет высоту 1 нат = log2e.
Замена логарифмируемого числа с 2 на e, 3, 4, 8, 10, 16, 27 и др. приводит соответственно к битовым (двоичным) эквивалентам редко употребляемых единиц нат, трит, тетрит (tetrit — tetral digit) (двубит), октит (octit — octal digit) (трибит), Харт (дит (dit — decimal digit), бан, децит (decit — decimal digit)), ниббл (гексадецит, четырёхбит), гептакозаит и др., равных соответственно:
бита,
бита,
1 двубит = бита,
1 трибит = бита,
бита,
1 четырёхбит = бита,
бита.
У этого термина существуют и другие значения, см. Byte.
В большинстве вычислительных архитектур байт — это минимальный независимо адресуемый набор данных.
Хранилище данных – компьютерная технология, которая не является количественной величиной СИ. Компьютерная информация представлена в числовых формах «1» и «0» в различных типах хранилищ. Главной единицей хранения цифровых данных является байт, а в байте 8 бит. Виртуальные данные измеряются в таких единицах, как бит, байт, килобайт (КБ), мегабайт (МБ), гигабайт (ГБ), терабайт (ТБ), петабайт или эксабайт.
Конвертер единиц цифрового Хранилища данных.
Ряд ЭВМ 1950-х и 1960-х годов (БЭСМ-6, М-220) использовали 6-битные символы в 48-битных или 60-битных машинных словах. В некоторых моделях ЭВМ производства Burroughs Corporation (ныне Unisys) размер символа был равен 9 битам. В советской ЭВМ Минск-32 использовался 7-битный байт.
Байтовая адресация памяти была впервые применена в системе IBM System/360. В более ранних компьютерах адресовать можно было только целиком машинное слово, состоявшее из нескольких байтов, что затрудняло обработку текстовых данных.
8-битные байты были приняты в System/360, вероятно, из-за использования BCD-формата представления чисел: одна десятичная цифра требует (тетраду) для хранения; один 8-битный байт может представлять две десятичные цифры. Байты из могут хранить только по одной десятичной цифре, два бита остаются незадействованными.
По другой версии, 8-битный размер байта связан с 8-битным же числовым представлением символов в кодировке EBCDIC.
По третьей версии, из-за двоичной системы кодирования в компьютерах наиболее выгодными для аппаратной реализации и удобными для обработки данных являются длины слов, кратные степеням двойки, в том числе и 1 байт = 23 = 8 бит. Системы и компьютеры с длинами слов, не кратными числу 2, отпали из-за невыгодности и неудобства.
Постепенно 8-битные байты стали стандартом де-факто; с начала 1970-х в большинстве компьютеров байты состоят из , а размер машинного слова кратен .
- «логарифм» на answers.com Архивная копия от 22 сентября 2008 на Wayback Machine (англ.)
- С точки зрения физики, величина информации (как и близкая к ней по смыслу энтропия) безразмерна. На практике, как и при измерении безразмерных углов, пользуются различными практически удобными единицами.
- ↑ 1 2 3 ГОСТ 8.417-2002 «Единицы величин». Дата обращения: 11 июня 2008. Архивировано 2 февраля 2012 года.
В целых количествах двоичных разрядов (битов) количество возможных состояний равно степеням двойки.
Тетрада, полубайт, ниббл
Особое название имеют четыре двоичных разряда (4 бита) — тетрада, полубайт, ниббл, которые вмещают в себя количество информации, содержащейся в одной шестнадцатеричной цифре.
Следующей по порядку популярной единицей информации является 8 бит, или байт (о терминологических тонкостях написано ниже). Именно к байту (а не к биту) непосредственно приводятся все большие объёмы информации, исчисляемые в компьютерных технологиях.
Такие величины как машинное слово и т. п., составляющие несколько байт, в качестве единиц измерения почти никогда не используются.
- Сектор диска обычно равен 512 байтам то есть половине Кбайта, хотя для некоторых устройств может быть равен одному или двум кибибайт.
- Классический размер «блока» в файловых системах UNIX равен одному Кбайт (1024 байт).
- «Страница памяти» в процессорах x86 (начиная с модели Intel 80386) имеет размер 4096 байт, то есть 4 Кбайт.
Объём информации, получаемой при считывании дискеты «3,5″ высокой плотности» равен 1440 Кбайт (ровно); другие форматы также исчисляются целым числом Кбайт.
Объём адресного пространства процессора Intel 8086 был равен 1 Мбайт.
Оперативную память и ёмкость CD-ROM меряют двоичными единицами (мебибайтами, хотя их так обычно не называют), но для объёма НЖМД десятичные мегабайты были более популярны.
Современные жёсткие диски имеют объёмы, выражаемые в этих единицах минимум шестизначными числами, поэтому для них применяются гигабайты.
Размер 32-битного адресного пространства равен 4 Гбайт ≈ 4,295 Мбайт. Такой же порядок имеют размер DVD-ROM и современных носителей на флеш-памяти. Размеры жёстких дисков уже достигают сотен и тысяч гигабайт.
Для исчисления ещё больших объёмов информации имеются единицы терабайт и тебибайт (1012 и 240 байт соответственно), петабайт и пебибайт (1015 и 250 байт соответственно) и т. д.
Вторичные единицыПравить
Вторичной характеристикой объёма данных является разряд.
Ёмкость (объём) одного разряда может быть разной и зависит от основания применённой системы кодирования.
Ёмкости одного разряда в двоичной, троичной и десятичной системах кодирования:
Один двоичный разряд (бит) имеет 2 взаимоисключающих возможных состояния (значения, кода).
Один троичный разряд (трит) имеет 3 взаимоисключающих возможных состояния (значения, кода).
Один десятичный разряд (децит) имеет 10 взаимоисключающих возможных состояний (значений, кодов).
Количество состояний (кодов) в байтеПравить
Количество состояний (кодов, значений), которое может принимать 1 восьмибитный байт с позиционным кодированием, определяется в комбинаторике. Оно равно количеству размещений с повторениями и вычисляется по формуле:
возможных состояний (кодов, значений), где
- — количество состояний (кодов, значений) в одном байте;
- — количество размещений с повторениями;
- — количество состояний (кодов, значений) в одном бите; в бите 2 состояния ();
- — количество битов в байте; в 8-битном байте .
Перевод данных на повышение единицы хранения
Порядок единиц хранения в порядке возрастания:
Для перевода в более старшую единицу необходимо делить информацию, полученную на предыдущем уровне, на 1024, за исключением перевода из бит в байты, здесь требуется делить на 8.
Практика: переведем 33554432 бит в мегабайты.
1 шаг: переводим из бит в байты путём деления на 8
33554432 бит / 8 = 4194304 байт
2 шаг: переводим из байт в килобайты путём деления на 1024
4194304 байт / 1024 = 4096 килобайт
3 шаг: переводим из килобайт в мегабайты путём деления на 1024
4096 килобайт / 1024 = 4 мегабайта
Физические реализацииПравить
В цифровой технике бит (один двоичный разряд) реализуется триггером или одним двоичным разрядом памяти.
Возможны две физические (в частности электронные) реализации бита (одного двоичного разряда):
- однофазный («однопроводный») бит (двоичный разряд). Используется один выход двоичного триггера. Нулевой уровень обозначает либо сигнал логического «0», либо неисправность схемы. Высокий уровень обозначает либо сигнал логической «1», либо исправность схемы. Дешевле двухфазной реализации, но менее надёжен;
- двухфазный (парафазный, «двухпроводный») бит (двоичный разряд). Используются оба выхода двоичного триггера. При исправной схеме один из двух уровней высокий, другой — низкий. Неисправность схемы опознаётся либо высоким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах), либо низким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах). Дороже однофазной реализации, но более надёжен.
В вычислительной технике и сетях передачи данных значения «0» и «1» обычно передаются различными уровнями либо напряжения, либо тока. Например, в микросхемах на основе транзисторно-транзисторной логики значение «0» представляется напряжением в диапазоне от +0 до +0,8 В, а значение «1» — напряжением в диапазоне от +2,4 до +5,0 В.
Производные единицыПравить
Кратные и дольные приставки для образования производных единиц для байта применяются не как обычно. Уменьшительные приставки не используются совсем, а единицы измерения информации, меньшие, чем байт, называются специальными словами — ниббл (тетрада, полубайт) и бит. Увеличительные приставки кратны либо 1024 = 210, либо 1000 = 103: равен , — или 1024×1024 = и т. д. для гиби-, теби- и пебибайтов. В свою очередь равен , — или 1000×1000 = и т. д. для гига-, тера- и петабайт. Разница между ёмкостями (объёмами), выраженными в кило = 103 = 1000 и выраженными в киби = 210 = 1024, возрастает с ростом веса приставки. МЭК рекомендует использовать двоичные приставки — кибибайт, мебибайт, йобибайт и т. п.
Иногда десятичные приставки используются и в прямом смысле, например, при указании ёмкости жёстких дисков: у них гигабайт (гибибайт) может обозначать не = 10243 байтов, а миллион килобайтов (кибибайтов), то есть , а то и просто миллиард байтов.
- Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879. Архивировано 2 ноября 2013 года..
- ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин. Приложение А (справочное). Архивировано 8 ноября 2015 года..
- Leibniz. EXPLANATION OF BINARY ARITHMETIC. Архивировано 11 февраля 2021 года..
- Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 25. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
Первичная единицаПравить
Первичной характеристикой объёма данных является количество возможных состояний.
Первичной единицей измерения объёма данных является 1 возможное состояние (значение, код).
ВариацииПравить
Сравнение разных единиц измерения информации. Дискретные величины представлены прямоугольниками, единица «нат» — горизонтальным уровнем. Чёрточки слева — логарифмы натуральных чисел.
- Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879. Дата обращения: 23 июля 2015. Архивировано из оригинала 2 ноября 2013 года.
- Blaauw G. A., Brooks F. P., Buchholz W. Processing Data in Bits and Pieces (англ.) // IRE Transactions on Electronic Computers. — June 1959. — .
- ГОСТ 8.417-2002 («Единицы величин») «Приложение А» Архивная копия от 8 ноября 2015 на Wayback Machine.
- ГОСТ IEC 60027-2-2015 Обозначения буквенные, применяемые в электротехнике. Часть 2. Электросвязь и электроника (с Поправкой) от 09 октября 2015 – docs.cntd.ru. docs.cntd.ru. Дата обращения: 1 декабря 2021. Архивировано 1 декабря 2021 года.
- Приложение 1 Основные общепринятые графические сокращения // Русский орфографический словарь: около / Российская академия наук. Институт русского языка имени В. В. Виноградова / Под. ред. В. В. Лопатина О. Е. Ивановой. — 4-е, испр. и доп. — М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2013. — С. 859—872. — 896 с. — (Фундаментальные словари русскою языка). — ISBN 978-5-462-01272-3.
Единицы измерения информацииПравить
Большой по размеру объём данных может содержать в себе очень малое количество информации. То есть объём данных и количество информации являются разными характеристиками, применяемыми в разных областях, связанных с информацией, но исторически название «количество информации» использовали в значении «объём данных», а для измерения количества информации применяли названия «информационная энтропия» и «ценность информации».
Единицы измерения ёмкости носителей и объёма данных
Применяются для измерения ёмкости носителей информации — запоминающих устройств и для измерения объёмов данных.
Единицы измерения количества информации
Применяются для измерения количества информации в объёме данных. Информационная энтропия
Работа с Килобитами, мегабитами, гигабитами и т.
Бывают случаи, когда этап перевода из бит в байты пропускается и тогда окончание более старших единиц информации становится не -байт, а -бит, например килоБИТ, мегаБИТ, гигаБИТ.
В соответствии с этим пропуском и пропускается операция работы с 8 при делении и умножении, если мы переводим из -БИТ в биты или наоборот.
ПРи переводе из байтный оценки в битную, но с той же приставкой достаточно умножить на 8, для перевода из битной в байтную делим на 8.
Практика: Перевести 5242880 бит в мегаБИТЫ.
1 шаг: Пропускаем этап перевода из бит в байты и начинаем сразу же с умножения на 1024 для перевода из бит в килоБИТЫ.
5242880 бит / 1024 = 5120 килоБИТ
2 шаг: Переводим из килобит в мегабиты
5120 килоБИТ / 1024 = 5 мегаБИТ
Практика: Переведем 4 килобайта в мегабиты
1 шаг: Система изначально байтная, можно перевести из килобайт в килобиты умножением на 8
4 килобайта * 8 = 32 килобита
2 шаг: Переведем из килобит в мегабиты путём деления на 1024
32 килобита / 1024 = 0.03125 мегабит
Перевод данных на понижение единицы хранения
Для перевода информации в более младшие единицы требуется произвести операцию умножения на 1024 над значением, полученным на предыдущем уровне, за исключением перевода из байт в биты, здесь умножаем на 8.
Практика: переведем 0.4 гигибайта в биты
1 шаг: переведем из гигабайт в мегабайты путём умножения на 1024
0.4 гигабайта * 1024 = 409.6 мегабайт
2 шаг: переведем из мегабайт в килобайты путём умножения на 1024
409.6 мегабайт * 1024 = 419430.4 килобайт
3 шаг: переведем из килобайт в байты путём умножения на 1024
419430.4 килобайта * 1024 = 429496729.6 байт
4 шаг: переведем из байт в биты путём умножения на 8
429496729.6 байт * 8 = 3435973836.8 бит
СсылкиПравить
Для кодирования трёх состояний светофора необходимо бита информации, что на практике требует использования двух битов, например:01 — красный,10 — жёлтый,11 — зелёный;00 может не использоваться или кодировать состояние «выключен».
В зависимости от области применения (математика, электроника, цифровая техника, вычислительная техника, теория информации и др.), бит может определяться следующими способами:
1. В математике
2. В электронике, в цифровой технике и в вычислительной технике
3. В теории информации
ИсторияПравить
В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «бит» часто применяется в значении «двоичный разряд». Например: старший бит — старший двоичный разряд байта или слова.
Использование прописной буквы «Б» для обозначения байта соответствует требованиям ГОСТ и позволяет избежать путаницы между сокращениями от «байт» и «бит». Однако, следует учитывать, что в стандарте нет сокращения для «бит», поэтому использование записи «Гб» как синонима для «Гбит» неверно.
- «bit» для обозначения бита;
- «o» или «B» для обозначения октета или байта. «о» — единственное указанное обозначение во французском языке.
Аналогом бита в квантовых компьютерах является кубит (q-бит; «q» от англ. , квант).
Третичные единицыПравить
Третичными характеристиками объёма данных являются различные множества разрядов.
Ёмкость множества разрядов равна количеству возможных состояний этого множества разрядов, которое определяется в комбинаторике, равно количеству размещений с повторениями и вычисляется по формуле:
— количество возможных состояний одного разряда (основание выбранной системы кодирования),
— количество разрядов в множестве разрядов.
То есть ёмкость множества разрядов представляет собой показательную функцию от количества разрядов с основанием, равным количеству возможных состояний одного разряда.
1 байт состоит из 8-ми ( ) двоичных разрядов ( ) и может принимать:
Логарифмические единицыПравить
Единицы измерения информации бит, нат, трит и бан (децит)
Когда некоторые величины, в том числе и объём данных, представляют собой показательные функции, то, во многих случаях, удобнее пользоваться не самими величинами, а логарифмами этих величин.
Для объёмов двоичных данных удобнее пользоваться двоичными логарифмами.
возможных состояния, двоичный разряд = 1 бит
возможных состояний, двоичных разрядов = 1 Байт (Октет)
возможных состояния, двоичных разрядов = 1 КилоБайт (КилоОктет)
возможных состояний, двоичных разрядов = 1 МегаБайт (МегаОктет)
возможных состояния, двоичных разрядов = 1 ГигаБайт (ГигаОктет)
возможных состояний, двоичных разрядов = 1 ТераБайт (ТераОктет)
Наименьшее целое число, двоичный логарифм которого целое положительное — это 2. Соответствующая ему единица — бит — является основой исчисления информации в цифровой технике.
Для объёмов троичных данных удобнее пользоваться троичными логарифмами.
возможных состояния, троичный разряд (трит)
возможных состояний, троичных разрядов (тритов) = 1 Трайт.
Единица, соответствующая числу 3, трит равна log23≈1,585 бита.
Такая единица как нат (nat), соответствующая натуральному логарифму применяется в инженерных и научных расчётах. В вычислительной технике она практически не применяется, так как основание натуральных логарифмов не является целым числом.
Для объёмов десятичных данных удобнее пользоваться десятичными логарифмами.
возможных состояний, десятичный разряд = 1 децит
возможных состояний, десятичных разряда = 1 килодецит.
возможных состояний, десятичных разрядов = 1 мегадецит.
возможных состояний, десятичных разрядов = 1 гигадецит.
Единица, соответствующая числу 10, децит равна log210≈3.322 бита.
В проводной технике связи (телеграф и телефон) и радио исторически впервые единица информации получила обозначение бод.
Чему равно «кило»?Править
Долгое время разнице между множителями 1000 и 1024 старались не придавать большого значения. Во избежание недоразумений следует чётко понимать различие между:
- двоичными кратными единицами, обозначаемыми согласно ГОСТ 8.417-2002 как «Кбайт», «Мбайт», «Гбайт» и т. д. (два в степенях кратных десяти);
- единицами килобайт, мегабайт, гигабайт и т. д., понимаемыми как научные термины (десять в степенях, кратных трём),
эти единицы по определению равны, соответственно, 103, 106, 109 байтам и т. д.
В качестве терминов для «Кбайт», «Мбайт», «Гбайт» и т. д. МЭК предлагает «кибибайт», «мебибайт», «гибибайт» и т. д., однако эти термины критикуются за непроизносимость и не встречаются в устной речи.
В различных областях информатики предпочтения в употреблении десятичных и двоичных единиц тоже различны. Причём, хотя со времени стандартизации терминологии и обозначений прошло уже несколько лет, далеко не везде стремятся прояснить точное значение используемых единиц.
В английском языке для «киби»=1024=210 иногда используют прописную букву K, дабы подчеркнуть отличие от обозначаемой строчной буквой приставки СИ кило. Однако, такое обозначение не опирается на авторитетный стандарт, в отличие от российского ГОСТа касательно «Кбайт».
ОбозначениеПравить
Следует учитывать, что в ГОСТ 8.417, кроме «бит», для бита нет однобуквенного обозначения, поэтому использование записи вроде «Мб» как синонима для «Мбит» не соответствует этому стандарту. Но в некоторых документах используется сокращение b для bit: IEEE 1541-2002, IEEE Std 260.1-2004, в нижнем регистре: ГОСТ Р МЭК 80000-13—2016, ГОСТ IEC 60027-2-2015.
