Как передается информация в компьютерах и почему используют именно бит

Обновлено: 07.07.2024

Сегодня каждый из нас не представляет жизнь без компьютера. Компьютер — это устройство, которое может работать с разными видами данных (текстовые, графические, звуковые). Чтобы эти данные компьютер мог сохранить, обработать, передать они должны быть представлены в цифровом виде. Данные в компьютере хранятся, обрабатываются, передаются в двоичном коде.

Двоичный код — это строка символов, состоящих из \(0\) и \(1\).

Как у каждого языка (формального или естественного), двоичный код имеет свой алфавит и мощность алфавита.

Алфавит, в котором два символа, называется двоичным алфавитом.

Мощность алфавита — это количество символов, которые в него входят.

Запись информации, с помощью двоичного алфавита, называют двоичным кодированием.

Почему именно \(0\) и \(1\)? Потому что в технике проще всего реализовать такие наборы цифр: если есть сигнал, то это \(1\), если нет — это \(0\).

Двоичная система кодирования появилась не с созданием компьютера, еще задолго до этого математик Г.В. Лейбниц использовал двоичные числа.

В своей бинарной (двоичной) арифметике Лейбниц видел прообраз творения. Ему представлялось, что единица представляет божественное начало, а нуль — небытие, и что Высшее Существо создает все сущее из небытия точно таким же образом, как единица и нуль в его системе выражают все числа.

Существуют ряд устройств, работающих по принципу двоичного кодирования. Например, обычный выключатель, где свет (горит/не горит).

Всем известная азбука Морзе тоже состоит из двух знаков: точки и тире.

Память компьютера можно представить в виде листочка в клетку и в каждой клетке хранятся либо \(1\), либо \(0\).

Что же происходит, когда мы нажимаем на клавиатуре цифру, например, «\(5\)»?

Каждая клавиша имеет свой порядковый номер (по кодировочной таблице) и именно он переводится в двоичный код.

Как узнать какой сколько бит (клеточек) в памяти компьютера необходимо для кодирования различных знаков?

Как кодируются числа при помощи двоичного кодирования?

Пусть нам нужно закодировать две цифры — \(0\) и \(1\). Для кодирования этих цифр мне нужно \(2\) ячейки памяти, в одну напишем \(0\), а в другую \(1\).

А если цифр больше? Сколько битов нужно для кодирования каждой цифры? Рассмотрим как закодировать \(4\) цифры.

Если будем использовать однозначные числа, то хватит только для кодирования двух цифр, а нам нужно больше. Попробуем сделать коды двузначными.

Цепочка из двух символов достаточна для кодирования \(4\)-х знаков, а если нужно закодировать \(8\) знаков? Попробуем увеличить длину цепочки.

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!

Каждый, кто работал с компьютером, встречал два таких понятия, как бит и байт. Это и неудивительно, ведь это основные единицы измерения информации. Объем любого файла, хранящегося на жестком диске или съемном носителе, отображается при помощи этих двух величин. В этой статье мы разберем, кто ввел эти определения в информатику, как они связаны между собой и что они отображают.

Предыстория, определения и основные положения

Чтобы понять, как произошли единицы измерения информации надо знать определение термина информация. Итак:

Информация – это сведения о чем либо.

Как видно из определения, информация понятие широкое и эфемерное. Казалось бы, как её вообще можно измерить?

Это было и правда так, однако в 1948 году выдающийся американский ученый Клод Шеннон , также известный, как отец информационной эры, вводит такое понятие, как бит. С помощью него он обозначает наименьшую единицу информации.

Термин бит происходит от таких английских слов, как Binary digit (двоичное число). Ниже приведено более точное определение.

Бит (bit) – минимальная единица для измерения информации. Это сигнал или символ, который может находиться в двух различных состояниях.

Приведем несколько примеров, которые могут служить для обозначения бита в повседневной жизни:

Лампа накаливания – включена или нет;
Числа – 0 или 1;
Ток – есть ток в цепи или нет;
Магнитная лента – намагничен один из её участков или нет.

Также для бита есть и другое определение:

Бит – количество информации нужной, чтобы ответить на вопрос, в котором допускаются только такие ответы, как да или нет (два состояния).

В качестве примера может послужить вопрос: идет ли сейчас дождь? На него мы можем ответить либо положительно, либо отрицательно. Третьего варианта здесь не дано.

А что же с байтом? С байтом все немного интереснее. Впервые это слово упоминается в 1956 году при проектировании компьютера IBM 7030. Ввел его немецко-американский ученый Вернер Бухгольц .

На тот момент байт был равен шести битам. Однако с развитием информационных технологий его расширили до 8. В современной информатике:

1 байт = 8 битам (1 byte = 8 bits)

С помощью одного байта можно представить 256 различных значений или символов (\( 2^8 \) = 256). Сейчас именно байты являются основной мерой для измерения информации.

Это интересно Что такое информация в информатике и других науках 📈

Производные величины

Единицы информации можно переводить, как сантиметры в метры. Сейчас для этих целей, в основном, используется метрическая система СИ и такие приставки, как Кило ( \( 10^3 \) ), Мега ( \( 10^6 \) ), Гига ( \( 10^9 \) ) и т.д. Однако используются они не как обычно. Так, например, 1 KByte содержит 1024 bytes, а в 1 MByte содержатся 1024 KBytes. Ниже Вы можете увидеть небольшую таблицу производных.

Перевод

С байтами все понятно – для перевода из килобайт в мегабайты, мегабайт в гигабайты и т.д. можно воспользоваться калькулятором или таблицей. Но как, например, связать мегабиты и мегабайты? Все очень просто 1 мегабайт = 8 мегабитам. Это следует из определения байта (смотреть выше). Стоит отметить, что это свойство используют интернет провайдеры, как маркетинговый ход 😁.

Заключение

Вот Вы и познакомились с основными единицами измерения информации в информатике – байтами (byte) и битами (bit). Сложного в этой теме ничего нет, однако на этих простых постулатах стоят цифровые технологии.

Как известно, каждый компьютер или любой другой гаджет работает с огромным количеством информации. И для определения её объёмов были созданы специальные измерительные единицы. Каждый среднестатистический пользователь ПК наверняка знает о том, что существуют такие термины, как биты и байты.

Для того, чтобы научиться максимально быстро преобразовывать байты в гигабайты, а гигабайты в терабайты, необходимо изначально изучить особенности минимальных единиц измерения.

Работа с данными

Информация — это всё то, что мы можем видеть, слышать, или же читать. При этом, объёмы этой самой информации постоянно растут и хранить, а также систематизировать её становится всё сложнее. Сам же компьютер обрабатывает информационные блоки с помощью устройств, расположенных внутри системного блока. Между тем или иным узлом информация передаётся за счёт наличия кабелей.

Даже с помощью таких внешних устройств, как клавиатура или мышка, Вы всё равно вносите дополнительную информацию в свой компьютер, которую необходимо будет обрабатывать и в дальнейшем хранить. В быту данные, важные для нас, хранятся в записной книжке, блокноте или ежедневнике.

С компьютером всё обстоит иначе. Он вынужден фиксировать любую информацию и для хранения использует специальные носители, включая жёсткий диск. Несмотря на его компактные размеры, на самом деле в устройстве может храниться невероятное количество данных, включая миллионы документов, тысячи аудиозаписей и видеороликов.

При этом, воспринимать информацию компьютер способен не так, как наш мозг, а в кодовом эквиваленте «0» или «1». На этом и базируется двоичная система, в которой участвуют всего две цифры. Именно одна из них называется битом , который является самым маленьким носителем компьютерной информации. При этом, само устройство может как хранить биты, так и передавать их.

Что такое байт

Наверняка каждый из нас слышал про азбуку Морзе, которая до сих пор активно используется в некоторых сферах деятельности. В её основе положено использование двух типов сигналов: точек и тире. Их комбинации можно расшифровать в буквы, слова и целые предложения.

Что же касается компьютерной системы шифра, то она состоит из 8 цифр, ведь из них можно получить сразу 256 комбинаций, чего хватит для кодирования цифр и букв нескольких алфавитов. Именно эти восемь цифр называют байтами .

Другими словами, в одном байте содержится 8 бит. Эту информацию нет необходимости знать в обязательном порядке, однако её понимание позволит досконально оценить размеры информации на том или ином носителе.

Производные от битов бит и байтов

Как уже было сказано выше, в настоящий момент компьютеры обрабатывают невероятное количество информации, соответственно, использовать многомиллионные обозначения байтов не очень удобно. Именно поэтому, как и в математике, применяются различные приставки, значение которых известно многим со школьного курса. Хотя, в компьютерной системе есть свои особенности. В частности, 1 килобайт, это не 1000, а 1 024 байта .

Схема преобразований выглядит следующим образом:

1 килобайт – 1 024 байта.
1 мегабайт – 1 048 576 байтов.
1 гигабайт – 1 073 741 842 байта.
1 терабайт – 1 099 511 627 776 байтов.

Воспользовавшись этой таблицей Вы с лёгкостью сможете пересчитывать объёмы информации, хранящиеся на том или ином устройстве. Для наглядности, можно привести пример: один печатный лист формата А4 – это в среднем 100 килобайт, 1 фильм среднего качества – 1.5 гигабайта, фото среднего качества – 2 мегабайта.

Теперь Вы знаете, чем отличаются, а также, что измеряют Байты и Биты. До новых полезных компьютерных программ и интересных приложений для Андроид.

ПОЛЕЗНОЕ ВИДЕО

Читайте также: