Все фотографии, текстовые документы и программы хранятся в компьютерной памяти в виде битов и байтов. Что представляют собой эти мельчайшие единицы информации и сколько бит в байте?
Хранение данных в памяти
Компьютерная память представляет собой огромный набор ячеек, наполненных нулями и единицами. Ячейка - это минимальный объем данных, к которому может обращаться считывающее устройство. Физически она представляет собой триггер (в современных компьютерах). Триггер настолько мал, что его сложно рассмотреть даже под микроскопом. У каждой ячейки есть уникальный адрес, по которому ее находит та или иная программа.
Под ячейкой в большинстве случаев понимают один байт. Но, в зависимости от разрядности архитектуры, она может объединять в себе 2, 4 или 8 байт. Байт воспринимается электронными устройствами как единое целое, но на самом деле он состоит из еще меньших ячеек - битов. В 1 байте можно закодировать какой-нибудь символ, например, букву или цифру, в то время как 1 бита для этого недостаточно.
Контроллеры редко оперируют отдельными битами, хотя технически это возможно. Вместо этого идет обращение к целым байтам или даже группам байтов.
Что такое бит?
Часто под битом понимают единицу измерения информации. Такое определение нельзя назвать точным, потому что само понятие информации достаточно размыто. Если говорить более корректно, то бит - это буква компьютерного алфавита. Слово "бит" происходит от английского выражения "binary digit", что дословно означает "двоичная цифра".
Алфавит компьютеров прост и состоит всего из двух символов: 1 и 0 (наличие или отсутствие сигнала, истина или ложь). Этого набора вполне достаточно, чтобы логически описать все, что угодно. Третье состояние, под которым понимают молчание компьютера (прекращение передачи сигналов), является мифом.
Сама по себе буква не несет в себе никакой ценности с точки зрения информации: глядя на единицу или ноль, невозможно понять даже то, к какого рода данным это значение относится. И фото, и тексты, и программы в конечном счете состоят из единиц и нулей. Поэтому бит неудобен в качестве самостоятельной единицы. Следовательно, биты необходимо объединять для того, чтобы кодировать с их помощью полезную информацию.
Что такое байт?
Если бит - это буква, то байт представляет собой подобие слова. Один байт может содержать текстовый символ, целое число, часть большого числа, два небольших числа и т. д. Таким образом, в байте уже содержится осмысленная информация, хоть и в небольшом объеме.
Начинающим программистам и просто любознательным пользователям интересно, сколько в 1 байте битов. В современных компьютерах один байт всегда равняется восьми битам.
Если бит способен принимать только два значения, то сочетание восьми битов способно создавать 256 различных комбинаций. Число 256 образуется возведением двойки в восьмую степень (в соответствии с тем, сколько битов в байте).
Один бит - это 1 или 0. Два бита уже могут создавать комбинации: 00, 01, 10 и 11. Когда дело доходит до 8 бит, то вариантов сочетания нулей и единиц в диапазоне 00000000 ... 11111111 получается как раз 256. Если запомнить, сколько значений может принимать и сколько бит содержится в одном байте, то запомнить эту цифру будет очень легко.
Каждое сочетание символов может нести в себе различную информацию в зависимости от кодировки (ASCII, Юникод и др.). Именно поэтому пользователи сталкиваются с тем, что введенная на русском языке информация иногда выводится в виде замысловатых символов.
Особенности двоичной системы счисления
Двоичная система имеет все те же свойства, что и привычная нам десятичная: числа, состоящие из единиц и нулей, можно складывать, вычитать, умножать и т. д. Разница лишь в том, что система состоит не из 10-ти, а всего из 2-х цифр. Именно поэтому ее удобно использовать для шифрования информации.
В любой позиционной числа состоят из разрядов: единиц, десятков, сотен и т. д. В десятичной системе максимальное значение одного разряда равно 9, а в бинарной системе - 1. Так как один разряд может принимать лишь два значения, бинарные числа быстро увеличиваются в длину. Например, привычное нам число 9 будет записано как 1001. Это значит, что девятка будет записана четырьмя символами, при этом один двоичный символ будет соответствовать одному биту.
Почему информация шифруется в двоичной форме?
Десятичная система удобна для ввода и вывода информации, а двоичная - для организации процесса ее преобразования. Также очень популярны системы, которые содержат восемь и шестнадцать символов: они переводят машинные коды в удобную форму.
Двоичная система наиболее удобна с точки зрения логики. Единица условно означает "да": есть сигнал, утверждение истинно и т. д. Ноль ассоциируется со значением "нет": значение ложно, сигнала нет и т. д. Любой открытый вопрос можно преобразовать в один или несколько вопросов с вариантами ответов "да" или "нет". Третий вариант, например, "неизвестно", будет абсолютно бесполезным.
В ходе развития компьютерных технологий были разработаны и трехразрядные емкости для хранения информации, которые называются триты. Они могут принимать три значения: 0 - емкость пуста, 1 - емкость заполнена наполовину и 2 - полная емкость. Однако двоичная система оказалась более простой и логичной, поэтому получила значительно большую популярность.
Сколько бит в байте было раньше?
Раньше нельзя было сказать однозначно, сколько бит в байте. Первоначально под байтом понимали машинное слово, то есть то количество бит, которое компьютер может обработать за один рабочий цикл (такт). Когда ЭВМ еще не помещались в рабочих кабинетах, разные микропроцессоры работали с байтами различных размеров. Байт мог включать в себя 6 бит, а у первых моделей IBM его размер достигал 9 бит.
Сегодня 8-битные байты стали настолько привычными, что даже в определении байта часто говорится, что это единица информации, состоящая из 8 бит. Тем не менее, в ряде архитектур байт равняется 32 битам и выступает в качестве машинного слова. Такие архитектуры применяются в некоторых суперкомпьютерах и сигнальных процессорах, но не на привычных нам компьютерах, ноутбуках и мобильных телефонах.
Почему победил восьмибитный стандарт?
Байты приобрели восьмибитный размер благодаря платформе с популярнейшим в свое время 8-битным процессором Intel 8086. Распространенность этой модели способствовала тому, что в 1970-х гг. 8 бит в байте фактически стало стандартным значением.
Восьмибитный стандарт удобен тем, что позволяет хранить в 1 байте два символа десятичной системы. При 6-битной системе возможно хранение одной цифры, в то время как 2 бита оказываются лишними. В 9 бит можно записать 2 цифры, но все равно остается один лишний бит. Число 8 является третьей степенью двойки, что обеспечивает дополнительное удобство.
Области использования битов и байтов
Многие пользователи задаются вопросом: как не перепутать бит и байт? В первую очередь необходимо обратить внимание на то, как написано обозначение: сокращенно байт пишется в виде большой буквы "Б" (на английском - "B"). Соответственно, для обозначения бита служит маленькая буква "б" ("b").
Однако всегда есть вероятность, что регистр выбран неверно (например, некоторые программы автоматически переводят весь текст в нижний или верхний регистр). В таком случае следует знать, что принято измерять в битах, а что - в байтах.
Традиционно байтами измеряют объемы: размер жесткого диска, флешки и любого другого носителя будет указан в байтах и укрупненных единицах, например, гигабайтах.
Биты служат для Количество информации, которую пропускает канал, скорость Интернета и т. п. измеряются в битах и производных единицах, например, мегабитах. Скорость скачивания файлов также всегда выводится в битах.
При желании можно перевести биты в байты или наоборот. Для этого достаточно вспомнить, сколько бит в байте, и произвести простое математическое вычисление. Биты превращаются в байты путем деления на восьмерку, обратный перевод осуществляется при помощи умножения на то же самое число.
Что такое машинное слово?
Машинное слово - это информация, записанная в ячейку памяти. Оно представляет собой максимальную последовательность единиц информации, которая обрабатывается, как одно целое.
Соответствует которая на протяжении длительного времени была равна 16 бит. В большинстве современных компьютеров она составляет 64 бита, хотя встречаются и более короткие (32 бита), и более длинные машинные слова. При этом число бит, образующих машинное слово, всегда кратно восьми и может быть легко переведено в байты.
Для конкретного компьютера длина слова является неизменной и относится к ряду важнейших характеристик "железа".
Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения.
Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию . Бит – это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).
Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 2 8). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:
1 символ = 8 битам = 1 байту.
Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.
Таблица байтов:
1 байт = 8 бит
1 Кб (1 Килобайт
) = 2 10 байт = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 байт =
= 1024 байт (примерно 1 тысяча байт – 10 3 байт)
1 Мб (1 Мегабайт ) = 2 20 байт = 1024 килобайт (примерно 1 миллион байт – 10 6 байт)
1 Гб (1 Гигабайт ) = 2 30 байт = 1024 мегабайт (примерно 1 миллиард байт – 10 9 байт)
1 Тб (1 Терабайт ) = 2 40 байт = 1024 гигабайт (примерно 10 12 байт). Терабайт иногда называют тонна .
1 Пб (1 Петабайт ) = 2 50 байт = 1024 терабайт (примерно 10 15 байт).
1 Эксабайт = 2 60 байт = 1024 петабайт (примерно 10 18 байт).
1 Зеттабайт = 2 70 байт = 1024 эксабайт (примерно 10 21 байт).
1 Йоттабайт = 2 80 байт = 1024 зеттабайт (примерно 10 24 байт).
В приведенной выше таблице степени двойки (2 10 , 2 20 , 2 30 и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт. А вот степени числа 10 (точнее, 10 3 , 10 6 , 10 9 и т.п.) будут уже приблизительными значениями, округленными в сторону уменьшения. Таким образом, 2 10 = 1024 байта представляет точное значение килобайта, а 10 3 = 1000 байт является приблизительным значением килобайта.
Такое приближение (или округление) вполне допустимо и является общепринятым.
Ниже приводится таблица байтов с английскими сокращениями (в левой колонке):
1 Kb ~ 10 3 b = 10*10*10 b= 1000 b – килобайт
1 Mb ~ 10 6 b = 10*10*10*10*10*10 b = 1 000 000 b – мегабайт
1 Gb ~ 10 9 b – гигабайт
1 Tb ~ 10 12 b – терабайт
1 Pb ~ 10 15 b – петабайт
1 Eb ~ 10 18 b – эксабайт
1 Zb ~ 10 21 b – зеттабайт
1 Yb ~ 10 24 b – йоттабайт
Выше в правой колонке приведены так называемые «десятичные приставки», которые используются не только с байтами, но и в других областях человеческой деятельности. Например, приставка «кило» в слове «килобайт» означает тысячу байт, также как в случае с километром она соответствует тысяче метров, а в примере с килограммом она равна тысяче грамм.
Возникает вопрос: есть ли продолжение у таблицы байтов? В математике есть понятие бесконечности, которое обозначается как перевернутая восьмерка: ∞.
Понятно, что в таблице байтов можно и дальше добавлять нули, а точнее, степени к числу 10 таким образом: 10 27 , 10 30 , 10 33 и так до бесконечности. Но зачем это надо? В принципе, пока хватает терабайт и петабайт. В будущем, возможно, уже мало будет и йоттабайта.
Напоследок парочка примеров по устройствам, на которые можно записать терабайты и гигабайты информации.
Есть удобный «терабайтник» – внешний жесткий диск, который подключается через порт USB к компьютеру. На него можно записать терабайт информации. Особенно удобно для ноутбуков (где смена жесткого диска бывает проблематична) и для резервного копирования информации. Лучше заранее делать резервные копии информации, а не после того, как все пропало.
Флешки бывают 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб, 8 Гб, 16 Гб, 32 Гб, 64 Гб и даже 1 терабайт.
Могут вмещать 650 Мб, 700 Мб, 800 Мб и 900 Мб.
DVD-диски рассчитаны на большее количество информации: 4.7 Гб, 8.5 Гб, 9.4 Гб и 17 Гб.
Из этой статьи вы узнаете, сколько бит в одном байте, килобайте, мегабайте, гигабайте, терабайте.
Если вы имели дело с носителем информации, то наверняка слышали про биты, байты, мегабайты, гигабайты или терабайты. Но не все люди знают, как связаны между собой эти единицы измерения. Об этом известно профессионалам в области IT-технологий и просто продвинутым людям, которые знакомы с цифровой информацией.
Мы привыкли исчислять величины десятичными системами исчисления, и если есть приставка «кило», значит, нужно умножать на тысячу. Но при измерении цифровой информации существует другая система исчисления.
Итак, сколько бит в байте, килобайте, мегабайте, гигабайте, терабайте? Но для начала стоит разобраться, что это такое бит или байт и другие единицы измерения.
Часто пользователи задаются вопросом: что больше: килобайт или мегабайт, или гигабайт, или терабайт?
Из вышеприведенной информации видно, что самый большой объем памяти исчисляется в терабайтах, а самый маленький в битах.
Таблица перевода байтов в килобайты, мегабайты, гигабайты или терабайты наиболее удобна для восприятия.
Теперь вы знаете, что мегабайт больше килобайта, но меньше гигабайта. Самая большая единица измерения — это терабайт.
В настоящее время специалистам IT известны и другие единицы измерения такие, как петабайт, эксабайт, зеттабайт и йоттабайт. Но наиболее популярны для измерения памяти именно биты, байты, кило-, мега- , гига- и терабайты.
Если под рукой есть таблица перевода больших единиц в меньшие, то просто вычислить, чему будет равен, например, 2 мегабайта или гигабайта. Точный результат конвертирования:
- 1 МБ = 8388608 битам
- 1 ГБ = 8589934592 битам
- 2 МБ = 16777216 битам
- 2 ГБ = 17179869184 битам
Еще один распространенный вопрос среди пользователей глобальной сети: что больше мегабайт или гигабайт для интернета? Чаще именно гигабайт используется для измерения количества информации в интернете. Чтобы понять, что больше, нужно обратиться к цифрам. Гигабайт больше мегабайта и равен 1024 МБ.
Если вы не можете понять, какая единица измерения больше, а какая меньше, вспомните метры и сантиметры. В одном метре 100 см, так же как и в гигабайтах определенное количество мегабайтов, но не сто, а намного больше.
Видео: 08 бит байт системы счисления
Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения.
Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию через нули и единички. Бит - это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).
Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 28). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:
1 символ = 8 битам = 1 байту.
Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.
Таблица байтов: 1 байт = 8 бит
1 Кб (1 Килобайт) = 210 байт = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 байт =
1024 байт (примерно 1 тысяча байт - 103 байт)
1 Мб (1 Мегабайт) = 220 байт = 1024 килобайт (примерно 1 миллион байт - 106байт)
1 Гб (1 Гигабайт) = 230 байт = 1024 мегабайт (примерно 1 миллиард байт - 109байт)
1 Тб (1 Терабайт) = 240 байт = 1024 гигабайт (примерно 1012 байт). Терабайт иногда называют тонна.
1 Пб (1 Петабайт) = 250 байт = 1024 терабайт (примерно 1015 байт).
1 Эксабайт = 260 байт = 1024 петабайт (примерно 1018 байт).
1 Зеттабайт = 270 байт = 1024 эксабайт (примерно 1021 байт).
1 Йоттабайт = 280 байт = 1024 зеттабайт (примерно 1024 байт).
В приведенной выше таблице степени двойки (2 10 , 2 20 , 2 30 и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт.
Возникает вопрос: есть ли продолжение у таблицы байтов? В математике есть понятие бесконечности, которое обозначается как перевернутая восьмерка: ∞.
Понятно, что в таблице байтов можно и дальше добавлять нули, а точнее, степени к числу 10 таким образом: 10 27 , 10 30 , 10 33 и так до бесконечности. Но зачем это надо? В принципе, пока хватает терабайт и петабайт. В будущем, возможно, уже мало будет и йоттабайта.
Напоследок парочка примеров по устройствам, на которые можно записать терабайты и гигабайты информации. Есть удобный «терабайтник» - внешний жесткий диск, который подключается через порт USB к компьютеру. На него можно записать терабайт информации. Особенно удобно для ноутбуков (где смена жесткого диска бывает проблематична) и для резервного копирования информации. Лучше заранее делать резервные копии информации, а не после того, как все пропало.
Упражнения по компьютерной грамотности:
1) Сколько байт (без кавычек) содержит фраза «Сегодня 7 июля 2011 г.»?
2) Сколько байт (килобайт) занимает одна страница текста, если в одной строке помещается 60 символов, а на странице - 40 строк? Каков объем одной книги, состоящей из 100 подобных страниц?
3) Терабайтник - это внешний жесткий диск, который подключается к компьютеру через разъем USB, и имеет емкость 1 террабайт. В инструкции по его применению написано, что на этот диск может поместиться 250 тыс. музыкальных файлов или 285 тыс. фотографий. Каковы по мнению производителей этого устройства размер одного музыкального файла и размер одной фотографии?
4) Сколько подобных музыкальных файлов может поместиться на одном CD-диске размером 700 мегабайт?
5) Сколько подобных фотографий может поместиться на флешке размером 4 гигабайта?
Решения:
1) «Сегодня » - с пробелом (но без кавычек) 8 байт «7 июля » - с двумя пробелами (без кавычек) 7 байт «2010 г.» - с пробелом и с точкой (без кавычек) 7 байт Итого: 8 + 7 + 7 = 22 байта «весит» фраза «Сегодня 7 июля 2010 г.»
2) В одной строке помещается 60 символов, значит, объём одной строки 60 байт. На странице 40 таких строк, в каждой из которых содержится по 60 байт, поэтому объём одной страницы текста 60 x 40 = 2400 байт = 2,4 Килобайта = 2,4 Кб
Объём одной книги 2400 x 100 = 240 000 байт = 240 Килобайт = 240 Кб
3) Размер одного музыкального файла, который по мнению производителей можно записать на «терабайтник»: 1 000 000 000 000: 250 000 = (сокращаем по три нуля в делимом и в делителе) 1000 000 000: 250 = 4 000 000 байт = 4 Мегабайта = 4 Мб
Размер одной фотографии, который по мнению производителей можно записать на «терабайтник»: 1 000 000 000 000: 285 000 = (сокращаем по три нуля в делимом и в делителе) 1 000 000 000: 285 = 3 508 771, 93 байта = (округляем) 3,5 Мегабайта = 3,5 Мб
4) На CD-диске размером 700 мегабайт может поместиться 700 Мб: 4 Мб = 175 музыкальных файлов, каждый из которых размером не более 4 Мб. Здесь мегабайты можно сразу делить на мегабайты, а вот при работе с разными объёмами байтов лучше сначала переводить все в байты, а потом выполнять с ними различные арифметические операции.
5) На флешке размером 4 гигабайта может поместиться 4 000 000 000: 3 508 771, 93 = (сокращаем по три нуля в делимом и в делителе) = 4 000 000: 3 508 = 1 139,99 фото = (округляем) 1 140 фото, каждое из которых размером не более 3,5 Мб.
Можно считать и приблизительно. Тогда: На флешке размером 4 гигабайта может поместиться 4 000 000 000: 3 500 000 = (сокращаем по пять нулей в делимом и в делителе) = 40 000: 35 = 1 142,86 фото = (округляем в сторону уменьшения) 1 140 фото, каждое из которых размером не более 3,5 Мб
Некоторые современные пользователи, которые разбираются в компьютерах, могут с уверенностью сказать, что в одном байте содержится восемь бит информации, и будут по-своему правы. Однако это не всегда так: в этой статье мы расскажем вам подробнее, сколько бит в байте.
История вопроса о байтах и битах
Большинство современных компьютеров используют именно такую информацию, где один байт равен восьми битам. Но все дело в том, что старые компьютеры (то есть одни из первых) использовали байт с совершенно другим количеством битов, где в одном байте содержалось от шести до девяти битов. На самом деле байт — это единица измерения информации, которую придумали сравнительно недавно. Байт стал равен восьми битам лишь с 1970 года, поскольку именно тогда ввели на это стандарт.
Почему байт равняется именно восьми, вам никто точно не скажет, но давайте хотя бы разберемся, почему восемь бит выбрали в качестве стандарта. Так, в одной из старых вычислительных систем одна цифра занимала четыре бита. И поэтому байт, равный восьми битам, позволял вмещать в себя двухзначные числа и, таким образом, байт шестибитный стал бесполезен, так как две цифры в байт уже попросту не вмещалось.
Еще одна версия, почему приняли стандарт равный восьми, заключается в том, что все числа, связанные с компьютером, кратны именно восьмёрке. Пример: оперативная память. Вначале идет 128 мегабайт, далее 256, чуть позже 512, а потом уже идут гигабайты (один, два, четыре, восемь и т.д.) Вот и результат: четыре бита - слишком мало, 16 никогда не применялись, а вот восемь - как раз то, что надо.
Переводим биты в байты и обратно
Давайте теперь попробуем ответить на вопрос, сколько бит содержит 2 байта? Итак, мы знаем, что один байт равен восьми, соответственно, восемь нужно умножить на два, получится шестнадцать. Получается, что в двух байтах содержится шестнадцать бит.
Полезно знать, что 1024 байта составляют килобайт (или можно сказать, что килобайт — это 8192 байта), 1024 килобайта — мегабайт, а 1024 мегабайта — гигабайт. Соответственно, терабайт — это уже 1024 гигабайта. Надо сказать, что в последнее время информацию стали мерить уже и терабайтами, поэтому и эти знания нам вскоре пригодятся.
Возможно, вам также будет интересно узнать и другую информацию по этой теме из нашей статьи .