Что такое биты в компьютере
Обновлено: 05.07.2024
А не сталкиваться с ними невозможно, поскольку это единицы измерения информации, которую мы получаем в интернете, копируем на флешки или переносим на диски. Представляя себе этот самый объем файлов, мы сможем выбирать необходимый носитель, чтобы хватило места для копируемых файлов.
Итак, давайте разберемся, что это за единицы объема информации, что они означают и как переводятся одна в другую.
Единицы измерения информации, история возникновения
В своей статье «Математическая теория связи» он впервые ввел такое слово, как «bit», которым и обозначил наименьшую единицу количества информации. Правда слово это он позаимствовал у Джона Тьюки, который использовал это слово, как сокращенное от «binary digit». Родился Клод Шеннон в 1916 году в городе Гэйлорде штата Мичиган. С детства он увлекался техникой и математикой.
В 1940 году Клод Шеннон защитил диссертацию, в которой доказал, что работу переключателей и реле в электрических схемах можно представить методами алгебры. Эта работа, впоследствии, стала основополагающей для развития такого раздела кибернетики, как теория информации. Таким образом, это понятие исчисления количества информации прижилось и сейчас имеет очень широкое применение.
Наравне с битом, существует и еще одна единица количества информации – байт.
Что такое бит и байт?
Что же такое эти самые бит и бай?. Как говорилось ранее, бит – это сокращенное слово от «binary digit», что означает двоичное или бинарное число. Таким образом бит воспринимает два числа – 0 или 1.
Но восемь бит представляют собой уже символ и называется это – байт. Таких последовательностей, состоящих из восьми бит 256. Этого вполне достаточно, что бы представить любой символ.
Название этого термина произошло от названия BInary digiT Eight, что означает двоичное число восемь. Что бы не путать новое название с уже имеющимся BIT (BInary digiT), буква I была заменена на букву Y. В результате и появилось новое название BYTE (байт).
Как и другие системы исчисления, веса, объема, расстояния, единицы измерения информации имеют несколько вариантов, обозначающихся приставками: килобайт, мегабайт, терабайт и пр.
Так же как, скажем граммы переводятся в килограммы и наоборот, единицы информации тоже могут переходить одна в другую. Используя их, мы можем четко определять каков у нас объем необходимой информации, и какое хранилище хорошо подойдет для ее переноса или хранения.
Способы перевода битов в байты
Самой маленькой единицей именно хранения информации, считается мегабайт, которое обозначается, как МБ. Например, одна песня занимает в среднем от 3 до 5 Мб. Популярные некогда CD-диски были объемом в 650 Мб. Впрочем, и самая «весомая» флешка была в 250 Мб. Сейчас эти объемы уже никого не устроят. В переводе мер, 1 мегабайт равен 1024 Килобайтам.
Сейчас оптимальной единицей хранения информации считается гигабайт – Гб. Посмотрите на свои накопители информации, они все измеряются в гигабайтах. Пришедший на смену CD-диску DVD-диск имеет объем уже в 4,7 ГБ. Жесткие диски компьютеров измеряются уже минимум в 500 Гб.
Но и это еще не предел. Существуют такие единицы, как Петабайты Пб. В одном петабайте находится уже 1024 Тб, в одном Тб – 1024 ГБ, в одном Гб – 1024 Мб, в одном Мб – 1024 Кб. Можно подсчитать, сколько таких Кб будет содержаться в одном Пб.
Например, в стандартный лист А4 формата содержится около 100 килобайт печатного текста. В одном же Пб содержится уже пятьсот миллиардов страниц такого текста. И еще одна, самая большая единица хранения информации – Эксабайт Эб. В одном Эб содержится уже 1024 петабайтов. Это достаточно огромное хранилище, которое пока вряд ли необходимо рядовому пользователю.
Например, в 1 ЭБ можно «уместить» одиннадцать миллионов видео в стандарте высокого разрешения. Кто-то может облизнется от такого объема. Но, не отчаивайтесь, не далеко то время, когда наши компьютеры будут снабжены такими жесткими дисками.
Кстати, если говорить о звуках, то примерно подсчитано, что все слова, произнесенные людьми можно уместить в 5Эб. Что бы самостоятельно определить сколько в байтах битов, в гигабайтах килобайт и т.д., можно воспользоваться такой схемой.
- Чтобы узнать, сколько бит в байте, количество бит надо разделить на 8.
- Если полученное число байт разделить на 1024, узнаем количество байтов в килобайте.
- Если число килобайтов поделить на 1024 узнаем сколько мегабайт.
- Что бы узнать сколько у нас гигабайт, надо количество мегабайт разделить на 1024.
- Для получения обратного результата, необходимо имеющееся значение, наоборот, умножить на 1024.
Если вы не хотите заморачиваться математическими подсчетами, можно или в табличном редакторе MS Excel создать форму для пересчета, или же воспользоваться онлайн конвертерами.
Как видите, ничего сложного в понятии количества информации нет. Но представлять себе это необходимо, поскольку мы всегда храним нужную информацию, переносим ее с одного места на другое. От этого зависит выбор хранилища для нашей информации. Успехов!
Для начала попробуем разобраться, что же такое биты и байты. Бит это самая наименьшая единица измерения количества информации. Наравне с битом активно используется байт. Байт равен 8 бит. Попробуем изобразить это наглядно на следующей диаграмме.
Думаю, с этим все понятно и не имеет смысла останавливаться подробнее. Так как бит и байт это очень маленькие величины, то в основном они используются с приставками кило, мега и гига. Наверняка вы слышали о них еще со школьной программы. Общепринятые единицы и их сокращения мы соединили в таблицу.
| Название | Аббревиатура английская | Аббревиатура русская | Значение |
|---|---|---|---|
| бит | bit (b) | б | 0 или 1 |
| байт | Byte (B) | Б | 8 бит |
| килобит | kbit (kb) | кбит (кб) | 1000 бит |
| килобайт | KByte (KB) | КБайт (KБ) | 1024 байта |
| мегабит | mbit (mb) | мбит (мб) | 1000 килобит |
| мегабайт | MByte (MB) | МБайт (МБ) | 1024 килобайта |
| гигабит | gbit (gb) | гбит (гб) | 1000 мегабит |
| гигабайт | GByte (GB) | ГБайт (ГБ) | 1024 мегабайта |
Теперь попробуем определиться с величинами измерения скорости интернет соединения.
Говоря понятным языком, скорость подключения это количество получаемой или отправляемой вашим компьютером информации в единицу времени. В качестве единицы времени в данном случае принято считать секунду а в качестве количества информации кило или мегабит.
Таким образом, если ваша скорость 128 Kbps это означает, что ваше соединение имеет пропускную способность 128 килобит в секунду или же 16 килобайт в секунду.
Много это или мало судить вам. Для того чтобы более материально почувствовать вашу скорость рекомендую воспользоваться нашими тестами. Определить время, необходимое для закачки файла, определенного вами размера, при вашей скорости подключения. Также вы можете посмотреть, файл какого объема вы сможете скачать за определенный вами период времени при вашей скорости подключения.
Используя наши тесты необходимо помнить и учитывать, что наш сервер, на котором собственно и расположены все эти тесты находится от вашего компьютера достаточно далеко и соответственно на результатах может сказываться как загруженность нашего сервера (на нашем сайте в часы пик одновременно производят замер скорости соединения более 1000 человек), так и загруженность интернет линий.
Если бы наш сервер стоял за одним столом с вашим компьютером и они были бы подключены друг к другу одним проводом, тогда можно было бы вести речь о наиболее точных результатах. В нашем же случае, как показывает практика, подключение вашего компьютера к нашему серверу для тестирования происходит в среднем через 10 других серверов.
Компьютер работает с числами. Тексты, рисунки, музыка, программы и все прочее в нем представлено в виде числовых кодов — байтов.
Байт состоит из восьми элементарных разрядов — битов, в каждом из которых может храниться одно значение: либо 0, либо 1.
Поскольку в байте 8 разрядов, то одним байтом можно выразить 2 в восьмой степени = 256 разных значений (от 0 до 255). Для лучшего понимания я нарисовал схему:
На рисунке выше показаны примеры некоторых байтов. Слева число записано в так называемом двоичном виде (там где нули и единицы), а справа — в привычной нам десятичной системе (обычные цифры). Если бы в байте было, например, 10 разрядов, то возможных значений было бы в четыре раза больше: 2 в десятой степени = 1024 и т. д.
Если один байт может принять 256 разных значений, то он позволяет, например, выразить 256 разных букв. Этого хватает для записи всех букв русского алфавита, как строчных, так и прописных, всех букв английского алфавита, цифр, знаков препинания и знаков арифметических действий.
Отвечая на вопрос — что такое бит следует отметить, что остается доля специальных символов, таких, например, как знак «@». Для того чтобы лучше понимать — узнаем код символа «@». Вы тоже можете его узнать с помощью программы — Таблица символов.
1. Запустите эту программу (Пуск > Программы > Стандартные ► Служебные > Таблица символов) — на экране откроется окно с 256-ю ячейками).
2. В каждой ячейке записан какой-то символ. В разных шрифтовых наборах коды символов могут быть разными, поэтому для начала выберите в поле Шрифт шрифтовой набор Times New Roman Cyr. Он поставляется вместе с русскоязычной версией операционной системы Windows и, скорее всего, имеется на вашем компьютере.
3. Разыщите ячейку, в которой хранится символ «@», и наведите на нее указатель мыши.
4. Нажмите левую кнопку мыши — символ увеличится в размерах, а в служебной строке программы в левом нижнем углу появится код этого символа.
5. Закройте окно программы Таблица символов щелчком на закрывающей кнопке в правом верхнем углу окна.
Также для лучшего понимания что такое бит можно узнать, что число 100 записывается в двоичной форме как 1100100. Вы тоже можете узнать двоичный код целого числа с помощью программы Калькулятор.
1. Запустите эту программу (Пуск > Программы > Стандартные > Калькулятор), и на экране появится окно с графической моделью электронного калькулятора.
2. У калькулятора Windows сейчас три режима работы (раньше было два): обычный, инженерный и программист. Нам потребуется режим — программист. Чтобы в него перейти, щелкните на пункте Вид и в открывшемся меню выберите пункт программист.
3. Нажимая кнопки калькулятора, введите число 100.
4. Теперь включите переключатель Bin (1 байт) — и увидите результат в двоичной системе.
5. Чтобы вернуться в десятичную систему, включите переключатель Dec.
6. Закройте окно программы Калькулятор щелчком на закрывающей кнопке в правом верхнем углу окна.
Как видите, одного байта вполне хватает на то, чтобы выразить символ любого европейского алфавита, но как быть, если нужно выразить китайский иероглиф? Их тысячи, и здесь одного байта недостаточно — приходится использовать пару байтов. Парой байтов можно выразить 2 в шестнадцатой степени = 65536 разных целочисленных значений. В пару входит 16 битов, и она тоже имеет специальное название — это слово.
Хотелось бы сказать, что слово равно двум байтам, но это не совсем корректно. Два байта представляют два малых (коротких) значения, а слово имеет одно значение, но длинное. Именно поэтому мы и говорим не два байта, а пара байтов. Звучит похоже, а суть разная — все равно как два сапога и пара сапог. Согласитесь, что это не всегда одно и то же.
Если нужно выразить большее количество значений, используют двойное слово. Его длина равна 32 битам (не четырем байтам). Для еще больших значений применяют учетверенные слова (64 бита).
Байт
01010101
Слово 0101010101010101
Двойное слово 01010101010101010101010101010101
Учетверенное слово 0101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101
На этом рисунке — виды представления данных в процессоре.
Например ширина шины данных у процессора Pentium — 64 разряда, поэтому он за один раз может обрабатывать учетверенные слова. Иногда на этом основании говорят, что Pentium — 64-разрядный процессор, хотя это и не так. Разрядность процессора определяется не шиной данных, а шиной команд, которая у Pentium 32-разрядная.
В операциях с действительными числами применяют еще более длинные данные: обычно действительное число записывается с помощью 80 битов. Первоначально процессоры для таких длинных данных не предназначались, поэтому в компьютерах ранних моделей кроме процессора устанавливали так называемый математический сопроцессор — он занимался операциями с действительными числами, а основной процессор обрабатывал только целые числа. В современных компьютерах тоже есть математический сопроцессор, только он не вынесен отдельно, а входит в состав основного процессора.
Бит и биты!
Самый маленький фрагмент информации, который компьютер может «понять» и обработать, — это бит. Но что это немного? Как мы можем оценить бит? На самом деле это очень просто. Представьте, что у вас есть небольшой кусок металла (формы, которая может быть намагничена) и магнит. Если вы намагничиваете кусок металла, мы будем называть это состояние намагниченным или 1. Если мы не намагничиваем кусок металла или возвращаем намагниченный кусок металла в размагниченное состояние, мы назовём такое размагниченное состояние 0.
По сути, это и есть бит: намагниченный или размагниченный кусок металла. Таким образом, казалось бы, что мы не можем хранить много информации в одном бите: только 0 и 1 — два возможных состояния. Давайте вместо этого возьмём восемь бит и посмотрим, что мы можем с этим сделать.
Байт и байты!
Когда мы объединяем восемь битов, мы формируем байт. Байт — это человеческое понятие, а не то, что компьютер может понять по своей сути. Очень рано разработчики компьютеров решили создавать байты из 8 бит. Давайте посмотрим, сколько комбинаций мы можем создать, используя восемь битов, установленных в состояние 0 или 1:
Слева — двоичное число, справа — десятичное.
Есть ровно 256 возможных комбинаций (от 0 до 255). Несмотря на то, что у нас есть только восемь маленьких металлических частей и один магнит, теперь мы можем сохранить 255 различных состояний, просто намагничивая или размагничивая любой из восьми металлических предметов. Это много? Возможно, но если учесть, что простой PDF-файл с несколькими отсканированными страницами может легко иметь размер 10 мегабайт (= 10 000 000 байт или 80 000 000 бит), вы можете задаться вопросом, как любой компьютер может обрабатывать 80 миллионов маленьких кусочков металла 😉
Ещё более удивительно то, что у многих людей скорость подключения к Интернету составляет 50 Мбит/с (мегабит в секунду) или больше. 50 Мбит/с - это 6 250 000 байт в секунду, что, в свою очередь, составляет поразительные 50 000 000 бит в секунду. В этом случае данные не хранятся на намагниченных металлических деталях.
Следующий вопрос, который может прийти в голову, — куда записываются эти биты? В любой форме хранения в вычислительной системе. Например, основной чип памяти в вашем компьютере, или просто физический диск, например, более старый тип HDD (Hard Disk Drive), у которого были буквально вращающиеся намагничиваемые диски внутри, а маленькая головка двигалась взад и вперёд. в то время как диски вращались со скоростью 5400, 7000 или 10000 оборотов в минуту и намагничивали или размагничивали биты (1 или 0).
У компьютера также есть другие места, где он может хранить информацию, например кеши уровня 1 и уровня 2 (и, если применимо, уровня 3 и т. д.) Внутри ЦП (центрального процессора). Итак, каковы некоторые из максимальных скоростей, при которых компьютеры могут намагничивать и размагничивать биты?
Иногда полезно вернуться немного назад в историю и в то, как всё работает, чтобы оценить то, что было достигнуто, и понять, с какой невероятной скоростью мы прогрессируем. На самом деле это то, что происходит внутри вашего компьютера каждую секунду, и это происходит ещё чаще и быстрее, когда вы обрабатываете интенсивную рабочую нагрузку. Круто?
Бинарный (двоичный)!
Теперь, когда мы рассмотрели биты и байты, мы можем сделать небольшой шаг вперёд и перейти к понятию «двоичный». Двоичный как термин может использоваться как указатель двоичного числа (как в нашем однобайтовом примере выше, где мы перешли от 0000 0000 (десятичное 0) до 1111 1111 (десятичное число 255)), или как поток, некоторые данные или состояние.
Например, мы можем говорить о двоичном потоке данных, когда говорим о нулях и единицах, перемещающихся по компьютерной сети. В таком случае (двоичный поток данных) состояние битов не намагничивается или размагничивается, как когда они хранятся на диске или в кэше, а скорее меняется напряжение (например, +5 Вольт), чтобы указать состояние 1 и ноль вольт, чтобы указать состояние 0.
Мы можем использовать слово двоичный для обозначения данных, хранящихся как двоичные (например, на диске), или как состояние, например, исполняемый файл на компьютере часто называется двоичным. Все эти разные виды использования слова «двоичный» требуют немного времени, чтобы привыкнуть к жаргону.
Заключение
В этой статье мы исследовали мельчайшую динамику того, что происходит в ядре компьютера: простые биты, намагниченные или размагниченные на диск, или напряжение, протекающее по проводу, являются самыми основными единицами вычислений и хранения данных. Затем мы сделали шаг вверх и перешли к байтам и тому, как один байт может содержать значение от 0 до 255, установив или отключив 8 отдельных битов. Наконец, мы изучили понятие «двоичный» и множество способов использования слова двоичный.
Читайте также: