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.
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.
В современные компьютеры мы можем вводить текстовую информацию, числовые значения, а также графическую и звуковую информацию. Количество информации, хранящейся в ЭВМ, измеряется ее “длиной” (или “объемом”), которая выражается в битах. Бит- минимальная единица измерения информации (от английского BInary digiT -- двоичная цифра). Каждый бит может принимать значение 0 или 1. Битом также называют разряд ячейки памяти ЭВМ. Для измерения объема хранимой информации используются следующие единицы:
1 байт= 8 бит;
1 Кбайт= 1024 байт (Кбайт читается как килобайт);
1 Мбайт= 1024 Кбайт (Мбайт читается как мегабайт);
1 Гбайт= 1024 Мбайт (Гбайт читается как гигабайт).
Бит (от англ. binary digit ; также игра слов: англ. bit - немного)
По Шеннону бит - это двоичный логарифм вероятности равновероятных событий или сумма произведений вероятности на двоичный логарифм вероятности при равновероятных событиях.
Один разряд двоичного кода (двоичная цифра). Может принимать только два взаимоисключающих значения: да/нет, 1/0, включено/выключено, и т.п.
Базовая единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равновероятных исхода. Это тождественно количеству информации в ответе на вопрос, допускающий ответы «да» либо «нет» и никакого другого (то есть такое количество информации, которое позволяет однозначно ответить на поставленный вопрос). В одном двоичном разряде содержится один бит информации.
В вычислительной технике и сетях передачи данных обычно значения 0 и 1 передаются различными уровнями напряжения либо тока. Например, в микросхемах на основе TTL 0 представляется напряжением в диапазоне от +0 до + 3 В , а 1 в диапазоне от 4,5 до 5,0 В.
Скорость передачи данных в сети обычно измеряется битами в секунду. Примечательно, что с ростом скорости передачи данных, бит приобрёл также ещё одно метрическое выражение: длину. Так, в современной гигабитной сети (1 Гигабит/сек) на один бит приходится примерно 30 метров провода. Из-за этого сложность сетевых адаптеров существенно возросла. Раньше, например, в одно-мегабитных сетях длина бита в 30 км была почти всегда заведомо больше длины кабеля между двумя устройствами.
В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «бит» часто применяется в значении двоичный разряд. Например: первый бит - первый двоичный разряд байта или слова, о котором идёт речь.
В настоящее время бит - это наименьшая возможная единица измерения информации в вычислительной технике, но интенсивные исследования в области квантовых компьютеров предполагают наличие q-битов.
Байт (англ. byte ) - единица измерения количества информации, равная обычно восьми битам, может принимать 256 (2 8) различных значений.
Вообще, байт- это последовательность битов, число которых фиксировано, минимальный адресуемый объём памяти в компьютере. В современных компьютерах общего назначения байт равен 8 битам. Для того, чтобы подчеркнуть, что имеется в виду восьмибитный байт, в описании сетевых протоколов используется термин «октет» (англ. octet ).
Иногда байтом называют последовательность битов, которые составляют подполе слова. На некоторых компьютерах возможна адресация байтов разной длины. Это предусмотрено инструкциями извлечения полей ассемблеров LDB и DPB на PDP-10 и в языке Common Lisp.
В IBM-1401 байт был равен 6 битам так же, как и в Минск-32, а в БЭСМ - 7 битам, в некоторых моделях ЭВМ производства Burroughs Computer Corporation (ныне - Unisys) - 9 битам. Во многих современных цифровых сигнальных процессорах используется байт длиной 16 бит и больше.
Название было впервые использовано в 1956 году В. Бухгольцем при проектировании первого суперкомпьютера IBM 7030 для пучка одновременно передаваемых в устройствах ввода-вывода битов (шести штук), позже в рамках того же проекта расширили байт до восьми (2 3) бит.
Кратные приставки для образования производных единиц для байта применяются не как обычно: во-первых, уменьшительные приставки не используются совсем, а единицы измерения информации меньшие чем байт называются специальными словами (ниббл и бит); во-вторых, увеличительные приставки означают за каждую тысячу 1024=2 10 (килобайт равен 1024 байтам, мегабайт равен 1024 килобайтам или 1 048 576 байтам, и т. д. с гигабайтами, терабайтами и петабайтами (больше пока не употребляются)). Разница возрастает с ростом веса приставки. Более правильно использовать двоичные приставки, но на практике они пока не применяются, возможно, из-за неблагозвучности - кибибайт, мебибайт и т. п.
Иногда десятичные приставки используются и в прямом смысле, например при указании ёмкости жёстких дисков: у них гигабайт может обозначать миллион кибибайт, т. е. 1 024 000 000 байт, а то и просто миллиард байт, а не 1 073 741 824 байт, как, например, в модулях памяти.
Килобайт (кбайт, кБ) м., скл. - единица измерения количества информации, равная (2 10) стандартным (8-битным) байтам или 1024 байтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах.
Название «килобайт» общепринято, но формально неверно, так как приставка кило -, означает умножение на 1 000, а не 1 024. Правильной для 2 10 является двоичная приставка киби- .
Таблица 1.2- Кратные приставки для образования производных единиц
Мегабайт (Мбайт, М) м., скл. - единица измерения количества информации, равная 1048576 (2 20) стандартным (8-битным) байтам или 1024 килобайтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах.
Название «Мегабайт» общепринято, но формально неверно, так как приставка мега- , означает умножение на 1 000 000, а не 1 048 576. Правильной для 2 20 является двоичная приставка меби- . Сложившимся положением пользуются крупные корпорации, производящие жёсткие диски, которые при маркировке своих изделий под мегабайтом понимают 1 000 000 байт, а под гигабайтом - 1 000 000 000 байт.
Самую оригинальную трактовку термина мегабайт используют производители компьютерных дискет, которые понимают под ним 1 024 000 байта. Таким образом, дискета, на которой указан объём 1,44 Мбайт на самом деле вмещает лишь 1440 Кбайт, то есть 1,41 Мбайт в обычном понимании.
В связи с этим получилось, что мегабайт бывает коротким, средним и длинным:
короткий - 1 000 000 байт
средний - 1 024 000 байт
длинный - 1 048 576 байт
Гигабайт - кратная единица измерения количества информации, равная 1 073 741 824 (2 30) стандартным (8-битным) байтам или 1 024 мегабайтам.
Приставка СИ гига- используется ошибочно, так как она обозначает умножение на 10 9 . Для 2 30 же следует употреблять двоичную приставку гиби-. Сложившимся положением пользуются крупные корпорации, производящие жёсткие диски, которые при маркировке своих изделий под мегабайтом понимают 1 000 000 байт, а под гигабайтом - 1 000 000 000 байт
Машинное слово- машинно-зависимая и платформозависимая величина, измеряемая в битах или байтах, равная разрядности регистров процессора и/или разрядности шины данных (обычно некоторая степень двойки). Размер слова совпадает, также, с минимальным размером адресуемой информации (разрядностью данных, расположенных по одному адресу). Машинное слово определяет следующие характеристики машины:
разрядность данных, обрабатываемых процессором;
разрядность адресуемых данных (разрядность шины данных);
максимальное значение беззнакового целого типа, напрямую поддерживаемого процессором: если результат арифметической операции превосходит это значение, то происходит переполнение;
максимальный объём оперативной памяти, напрямую адресуемой процессором.
Максимальное значение слова длинной n бит можно легко рассчитать по формуле 2 n −1
Таблица 1.3 - Размер машинного слова на различных платформах
Приветствую всех читателей моего блога. Каждый ли из вас знает, в каких единицах измеряется информация? Многие из вас, всего скорее, уже знакомы с такими понятиями, как бит и байт. По крайней мере, вы слышали о них. Каждый из пользователей также постоянно сталкивается с такими единицами измерения информации, как мегабайты, гигабайты и терабайты. Несмотря на их известность, не все из вас четко понимают, как сделать перевод одной величины в другую.
В процессе пересчета имеются свои нюансы. Именно из-за них у пользователей возникают трудности. Проблема заключается в том, что в основном люди используют десятичную систему счисления, к которой уже давно все привыкли. Например, если у единицы измерения присутствует приставка «кило», тогда величину нужно просто умножить на одну тысячу. Однако информация, которая передается или хранится в цифровом виде, измеряется с помощью величин двоичной системы. В связи с этим, чтобы узнать, сколько КБ в МБ, недостаточно выполнить простое умножение на 1000. С этой особенностью необходимо разобраться более подробно, что и будет сделано дальше в статье.
Сегодня компьютерами уже невозможно никого удивить. В такой технике применяются единицы измерения информации, которые будут описаны ниже. Они используются для обозначения объема как винчестера (HDD и SSD), так и оперативной памяти (ОЗУ).
Бит - это минимальная единица. Она обозначается маленькой буквой «б». Следом за ней идет байт. Он уже обозначается большой буквой «Б». В компьютерной терминологии в качестве единицы измерения информации биты используются гораздо реже по сравнению с байтами, после которых расположились производные от этой величины. Это килобайты (КБ), мегабайты (МБ), гигабайты (ГБ) и так далее. Всем известные приставки у слова «байт» не позволяют выполнить легкий перевод величины, умножив значение на 10 в соответствующей степени. Такое правило для пересчета единиц измерения информации не действует. По какой причине его нельзя применить для данного перевода будет рассказано далее.
Похожие величины также применяются, когда осуществляется измерение скорости передаваемой информации. Сегодня для этих целей чаще всего используют интернет. Передаваемая информация через такой канал измеряется в килобитах, мегабитах и так далее. В связи с тем, что с помощью этих величин обозначается скорость, то происходит подсчет именно бит в секунду. Другими словами, сколько их передается за единицу времени. Поэтому у каждого пользователя возникает вопрос относительно числа бит, содержащихся в 1 байте, а так же, как правильно пересчитать КБ в Кб.
Компьютерная техника применяет для функционирования исключительно значения двоичной системы. Если изъясняться по-другому, тогда можно сказать, что цифровые устройства работают только с цифрами: 0 и 1. Первое знакомство с такой системой происходит еще в школе. Из курса информатики ученикам становится известно, что за единицу принят бит. Он представляет собой 1 разряд информации. При этом бит может равняться только нулю или единице. Другими словами, сигнал может присутствовать или отсутствовать.
В то же время байт имеет более сложное понятие. Одна такая величина в двоичной системе состоит из 8 бит. При этом 1 Bit - это двойка в определенной степени, которая может быть равна от 0 до 7. Если принять во внимание все возможные комбинации единиц и нулей, тогда станет ясно, что их максимальное значение составляет 256. Это наибольшая величина. Она равна максимальному объему информации, который, возможно, закодировать в 1 байте.
Важно! Чтобы осуществить перевод числа из двоичной системы в привычную, т. е. десятичную, нужно выполнить сложение всех двоек, каждая из которых имеет свою степень. Однако их необходимо брать только в тех битах, где присутствует сигнал, который возможен, если величина измерения равна единице.
Стоит знать, что один байт разбивается на две части, каждая из которых состоит из 4 бит. Это полубайты. Каждый из них еще называется нибблом. Один полубайт позволяет выполнить кодировку любого 16-теричного числа. Этот процесс осуществляется при помощи 4 битов. Другими словами, закодировать можно цифры 0-15.
Для лучшего уяснения изложенного материала необходимо хорошо понять, что интернет-скорость нередко измеряется в Кб, Мб и Гб. В то же время специальное программное обеспечение мерит скорость интернет-канала в КБ и МБ. Многие пользователи используют для этих целей Speedtest. Поэтому приходится понимать, сколько бит в МБ. Хотя в данном переводе нет ничего сложного. Так, в 1 байт входит 8 бит. Это позволяет посчитать количество Кб в 1 КБ - их будет 8. Следовательно, 1 МБ равен 8 Мб. Точно также выполняется подсчет гигабит или другой подобной величины. Если нужно осуществить перевод в обратном направлении, тогда проводится деление единицы измерения на 8.
Теперь становится понятно, что 1 МБ интернета - это объем конкретной информации, передаваемой через канал, которую воспринимает пользователь. Он равен 1024 килобайтам. Этого объема хватит для открытия определенного количества страниц в зависимости от используемого устройства, так как в мобильных версиях они весят чуть-чуть меньше по сравнению с компьютерными вариантами. Так, если на одну страницу нужно потратить 100 КБ, тогда пакет из 1 МБ трафика позволит их открыть не более 10 штук.
Подавляющему большинству пользователей известно, что присутствие приставки «кило» означает необходимость умножения числа на 10 в третьей степени. Другими словами, увеличение происходит в тысячу раз. Если же используется приставка «мега», тогда умножение выполняется на 10 в 6 степени. Например, единица превращается в 1000000. Когда применяется приставка «гига», то в этом случае число умножается на 10 9 .
Однако при рассмотрении вопроса, сколько в МБ байт, необходимо учитывать, что использовать вышеперечисленные правила для пересчета единиц измерения нельзя, так как величины относятся исключительно к двоичной системе, а к ней применяется иной способ подсчета. В основе вычислений лежит не 10 в определенной степени, а 2. Другими словами, применяются приставки киби, меби и так далее вместо кило, мега и т. д.
Чтобы обозначить единицы, с помощью которых измеряется информация, превышающая байт, в информатике используются кибибайты, мебибайты, гибибайты и так далее. Однако сложилось так, что подавляющая часть русскоязычных пользователей применяет «неправильные» приставки вида кило, мега и т. д. Тем более правильные названия в русском языке звучат немного смешно. Это особенно относится к йобибайту. Поэтому всем нужно понимать, что сегодня практически всегда используются неправильные названия единиц, применяющиеся для обозначения объема информации.
Путаница у пользователей возникает именно из-за вышеописанных нюансов. Многие считают, что килобайт равняется тысячи байтов. Однако данное утверждение является неверным, так как 1 КБ – это 1024 байт. Другими словами, необходимо двойку возвести в десятую степень. Только такое утверждение является верным. Исходя из этого, можно легко посчитать, например:
Итак, как узнать, сколько МБ получится из определенного числа байтов. Для получения точного результата необходимо исходное количество единиц разделить на двойку, возведенную в двадцатую степень. Здесь нужно хорошо уяснить, что деление осуществляется не на 1000000, как это принято в десятичной системе исчисления, а на 1048576. Данное число немного больше миллиона. Именно из-за этого важного нюанса правильный результат будет меньше, чем ожидалось изначально.
Чтобы вы, дорогие читатели моего блога, могли более быстро выполнить пересчет определенной единицы в байты, я приведу в порядке возрастания степени. Именно их нужно использовать для возведения двойки: 0, 10, 20, 30, 40, 50. Эти значения соответствуют байтам, килобайтам, мегабайтам, гигабайтам, терабайтам, петабайтам.
Производители винчестеров умело пользуются малой осведомленностью некоторых пользователей. Так, практически каждый покупатель нового HDD после форматирования обнаруживал, что вместо обещанного 1 ТБ система показывает чуть больше 900 ГБ свободного места на носителе. В результате многие пользователи начинают интересоваться, куда пропадают почти 10% объема жесткого диска.
Секрет кроется в том, что производители HDD во время измерения объема дисков используют не двоичную, а десятичную систему. Другими словами, они при подсчетах принимают 1 килобайт за тысячу байт. В результате разница составляет 24 единицы измерения информации. Если же учитывать достаточно большой объем жесткого диска, то производитель остаются в выигрыше, так как разница увеличивается уже в десятки гигабайт.
Если бы каждый из производителей HDD использовал правильный подсчет объема дисков, тогда 1 ГБ равен был бы 107374824 байт. При пересчете в терабайт нужно данное значение еще умножить на 1024. В результате терабайтный диск вмещал бы 109951819776 байт.
Теперь вы знаете, как определяют производители объем памяти выпущенных устройств. Они используют очень простой трюк, чтобы всегда оставаться в выигрыше. При этом потребители приобретают товар, полезность которого на 10% меньше.
Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знаний или, как иногда говорят, к уменьшению неопределенности знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Например, после сдачи зачета или выполнения контрольной работы вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете, какую оценку получили. Наконец, учитель объявляет результаты, и вы получаете одно из двух информационных сообщений: "зачет" или "незачет", а после контрольной работы одно из четырех информационных сообщений: "2", "3", "4" или "5".
Информационное сообщение об оценке за зачет приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в два раза, так как получено одно из двух возможных информационных сообщений. Информационное сообщение об оценке за контрольную работу приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в четыре раза, так как получено одно из четырех возможных информационных сообщений.
Ясно, что чем более неопределенна первоначальная ситуация (чем большее количество информационных сообщений возможно), тем больше мы получим новой информации при получении информационного сообщения (тем в большее количество раз уменьшится неопределенность знания).
Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.
Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:
| N = 2 i | (1.1) |
Бит . Для количественного выражения любой величины необходимо сначала определить единицу измерения. Так, для измерения длины в качестве единицы выбран метр, для измерения массы - килограмм и т. д. Аналогично, для определения количества информации необходимо ввести единицу измерения.
За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица названа битом .
Если вернуться к рассмотренному выше получению информационного сообщения о результатах зачета, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, количество информации, которое несет сообщение, равно 1 биту.
Производные единицы измерения количества информации. Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей - байт, причем:
1 байт = 8 битов = 2 3 битов.
В информатике система образования кратных единиц измерения несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц, например Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10 n , где n = 3, 6, 9 и т. д., что соответствует десятичным приставкам "Кило" (10 3), "Мега" (10 6), "Гига" (10 9) и т. д.
В компьютере информация кодируется с помощью двоичной знаковой системы, и поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2 n
Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:
1 килобайт (Кбайт) = 2 10 байт = 1024 байт;
1 мегабайт (Мбайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт;
1 гигабайт (Гбайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт.
Контрольные вопросы
Определение количества информации
Определение количества информационных сообщений. По формуле (1.1) можно легко определить количество возможных информационных сообщений, если известно количество информации. Например, на экзамене вы берете экзаменационный билет, и учитель сообщает, что зрительное информационное сообщение о его номере несет 5 битов информации. Если вы хотите определить количество экзаменационных билетов, то достаточно определить количество возможных информационных сообщений об их номерах по формуле (1.1):
Таким образом, количество экзаменационных билетов равно 32.
Определение количества информации. Наоборот, если известно возможное количество информационных сообщений N, то для определения количества информации, которое несет сообщение, необходимо решить уравнение относительно I.
Представьте себе, что вы управляете движением робота и можете задавать направление его движения с помощью информационных сообщений: "север", "северо-восток", "восток", "юго-восток", "юг", "юго-запад", "запад" и "северо-запад" (рис. 1.11). Какое количество информации будет получать робот после каждого сообщения?
Всего возможных информационных сообщений 8, поэтому формула (1.1) принимает вид уравнения относительно I:
Разложим стоящее в левой части уравнения число 8 на сомножители и представим его в степенной форме:
8 = 2 × 2 × 2 = 2 3 .
Наше уравнение:
Равенство левой и правой частей уравнения справедливо, если равны показатели степени числа 2. Таким образом, I = 3 бита, т. е. количество информации, которое несет роботу каждое информационное сообщение, равно 3 битам.
При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.
Информационная емкость знака . Представим себе, что необходимо передать информационное сообщение по каналу передачи информации от отправителя к получателю. Пусть сообщение кодируется с помощью знаковой системы, алфавит которой состоит из N знаков {1, ..., N}. В простейшем случае, когда длина кода сообщения составляет один знак, отправитель может послать одно из N возможных сообщений "1", "2", ..., "N", которое будет нести количество информации I (рис. 1.5).
| Рис. 1.5. Передача информации |
Формула (1.1) связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение. Тогда в рассматриваемой ситуации N - это количество знаков в алфавите знаковой системы, а I - количество информации, которое несет каждый знак:
С помощью этой формулы можно, например, определить количество информации, которое несет знак в двоичной знаковой системе:
N = 2 => 2 = 2 I => 2 1 = 2 I => I=1 бит.
Таким образом, в двоичной знаковой системе знак несет 1 бит информации. Интересно, что сама единица измерения количества информации "бит" (bit) получила свое название ОТ английского словосочетания "Binary digiT" - "двоичная цифра".
Информационная емкость знака двоичной знаковой системы составляет 1 бит.
Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несет один знак. В качестве примера определим количество информации, которое несет буква русского алфавита. В русский алфавит входят 33 буквы, однако на практике часто для передачи сообщений используются только 32 буквы (исключается буква "ё").
С помощью формулы (1.1) определим количество информации, которое несет буква русского алфавита:
N = 32 => 32 = 2 I => 2 5 = 2 I => I=5 битов.
Таким образом, буква русского алфавита несет 5 битов информации (при алфавитном подходе к измерению количества информации).
Количество информации, которое несет знак, зависит от вероятности его получения. Если получатель заранее точно знает, какой знак придет, то полученное количество информации будет равно 0. Наоборот, чем менее вероятно получение знака, тем больше его информационная емкость.
В русской письменной речи частота использования букв в тексте различна, так в среднем на 1000 знаков осмысленного текста приходится 200 букв "а" и в сто раз меньшее количество буквы "ф" (всего 2). Таким образом, с точки зрения теории информации, информационная емкость знаков русского алфавита различна (у буквы "а" она наименьшая, а у буквы "ф" - наибольшая).
Количество информации в сообщении. Сообщение состоит из последовательности знаков, каждый из которых несет определенное количество информации.
Если знаки несут одинаковое количество информации, то количество информации I c в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации I з, которое несет один знак, на длину кода (количество знаков в сообщении) К:
I c = I з × K
Так, каждая цифра двоичного компьютерного кода несет информацию в 1 бит. Следовательно, две цифры несут информацию в 2 бита, три цифры - в 3 бита и т. д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного компьютерного кода (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Количество информации, которое несет двоич ный компьютерный код
Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт! В условиях бурного развития информационных технологий недурственно бы получить знания по некоторым фундаментальным аспектам, хотя бы основным. Это может оказать серьезную помощь в дальнейшем.
В интернете, которым мы пользуемся благодаря компьютерам, вся информация хранится или передается в закодированном цифровом формате, а потому должны обязательно существовать способы измерить объем этих данных, ведь от этого зависит системность работы с ними. Такими единицами измерения служат бит и байт.
По аналогии с известными нам физическими единицами измерения, которые при большой их величине для удобства исчисления получают увеличительные приставки (1000 метров = 1 километр, 1000 грамм = 1 килограмм), единица информации байт тоже имеет свои производные (килобайт, мегабайт, гигабайт и т.д.). Однако, в случае бита и байта существуют нюансы, о которых я подробнее и поведаю.
Чтобы было понятнее, придется изложить все поподробнее и начать, так сказать, с истоков. Однако постараюсь донести информацию без заумных математических формул и терминов. Дело в том, что существует несколько позиционных систем счисления. Не буду их перечислять, поскольку в этом нет необходимости.
Самая известная из них, с которой мы все сталкиваемся ежедневно, это десятичная система. В ней любое число состоит из цифр (от 0 до 9), каждая из которых является разрядом, занимая строго соответствующую ей позицию. Причем разрядность увеличивается справа налево (единицы, десятки, сотни, тысячи и т.д.).
Возьмем для примера число 249, которое можно представить в виде суммы произведений цифр на 10 в степени, соответствующей данному разряду:
249 = 2×10 2 + 4×10 1 + 9×10 0 = 200 + 40 + 9
Таким образом, нулевой разряд - это единицы (10 0), первый - десятки (10 1), второй - сотни (10 2) и т.д. В компьютере, как и в других электронных устройствах, вся информация распределяется по файлам () и кодируется соответствующим образом в цифровом формате, причем в силу простоты использования применяется двоичная система счисления, на которой остановлюсь отдельно.
В двоичной системе числа представляются с помощью всего двух цифр: 0 и 1. Попробуем записать уже рассмотренное нами число 249 в двоичной системе, чтобы понять ее суть. Для этого делим его на 2, получив целое частное с остатком 1. Эта единичка и будет самым младшим разрядом, который будет, как и в случае десятичной системы, крайним справа.
Далее продолжаем операцию деления и каждый раз целые числа также делим на 2, получая при этом в остатке 0 или 1. Их последовательно и записываем справа налево, получив в итоге 249 в двоичной системе. Операцию деления следует проводить до тех пор, пока в результате не появится нуль:
249/2 = 124 (остаток 1) 124/2 = 62 (остаток 0) 62/2 = 31 (остаток 0) 31/2 = 15 (остаток 1) 15/2 = 7 (остаток 1) 7/2 = 3 (остаток 1) 3/2 = 1 (остаток 1) 1/2 = 0 (остаток 1)
Теперь записываем цифры в остатке последовательно справа налево и получаем наше подопытное число в двоичной системе:
11111001
Чтобы не осталось темных пятен, проведем обратное действие и попробуем перевести то же самое число из двоичной в десятичную систему, проверив заодно правильность выше изложенных действий. Для этого умножаем опять же по порядку слева направо нуль или единицу на 2 в степени, соответствующей разряду (по аналогии с десятичной системой):
1×2 7 + 1×2 6 + 1×2 5 + 1×2 4 + 1×2 3 + 0×2 2 + 0×2 1 + 1×2 0 = 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 0 + 0 + 1 = 249
Как видите все получилось, и мы смогли преобразовать число, записанное в двоичной системе, на его запись в десятичной системе счисления.
Я не зря предоставил чуть выше краткий математический экскурс, поскольку именно двоичная система служит основой измерения, используемой в электронных устройствах. Базовой единицей количества информации, равной разряду в двоичной системе, как раз и является бит.
Этот термин происходит от английского словосочетания b inary digit (bit ), что означает двоичное число. Таким, образом, бит может принимать лишь два возможных значения: 0 или 1. В информатике это означает два совершенно равных с точки зрения вероятности результата ("да" или "нет") и не допускает другого толкования.
Это очень важно с точки зрения корректной работы системы. Идем дальше. Количество бит, которое обрабатывается компьютером в один момент, называется байтом (byte) . 1 байт равен 8 битам и, соответственно, может принимать одно из 2 8 (256) значений, то есть от 0 до 255:
Итак, нам теперь доподлинно известно, что такое байт, и какую роль он играет в качестве единицы измерения при обработке информации, хранящейся и обрабатываемой в цифровом виде. Кстати, в международном формате байт может обозначаться двумя способами - byte или B.
Перевести числа в десятичном формате на двоичную систему можно с помощью калькулятора. Если у вас ОС Windows 7, то вызвать этот инструмент можно так: Пуск - Все программы - Стандартные - Калькулятор. В меню «Вид» выбираете формат «Программист» и вводите желаемое число (в моем примере это 120):
Теперь включите радиокнопки «Bin» и «1 байт», после чего получаете запись данного числа в двоичной системе:
На что здесь следует обратить внимание? Во-первых , в строке на дисплее представлены лишь семь разрядов (биты со значениями ноль или единица), хотя мы уже знаем, что их должно быть восемь, если значение байта от 0 до 255:
Здесь все просто. Если самый старший разряд (бит), расположенный крайним слева, принимает значение 0, то он просто не записывается. Два или более нулевых бита тоже опускаются (по аналогии с десятичными числами - ведь к сотням мы не прописываем 0 тысяч, например).
Доказательством может служить полная запись полученного числа, которая отображается мелким шрифтом чуть ниже:
0111 1000
Если вы внимательны, то увидите, что здесь во-вторых . Это способ записи в виде двух частей, каждая из которых состоит из четырех бит. В информатике используется еще такое понятие как полубайт, или ниббл (nibble). Это удобно тем, что ниббл можно представить как разряд в шестнадцатеричной системе, которая широко используется в программировании.
Выше мы поговорили о том, что байт содержит восемь бит. Это позволяет выразить 256 (два в восьмой степени) различных значений. Однако на практике в основном этого далеко не достаточно и во многих случаях приходится использовать не один, а несколько byte. В качестве примера воспользуемся еще раз калькулятором Windows и переведем число 1000 в двоичную систему:
Как видите, для этого пришлось отщипнуть пару разрядов из второго байта. На практике в компьютерах для обработки достаточно объемной информации применяется такое понятие как машинное слово , которое может содержать 16, 32, 64 bit.
С их помощью можно выразить соответственно 2 16 , 2 32 и 2 64 различных значений. Но в этом случае нельзя говорить о 2, 4 или 8 байтах, это немного разные вещи. Отсюда растут ноги из упоминания, например, 32-, 64-разрядных (-битных) процессоров или других устройств.
Ну а теперь самое время перейти к производным байта и представить, какие приставки увеличения здесь используются. Ведь байт как единица очень маленькая величина, и для удобства очень даже полезно использовать аналоги, которые бы обозначали 1000 B, 1 000 000 B и т.д. Здесь тоже есть свои нюансы, о которых и поговорим ниже.
Строго говоря, для представления величин корректно использовать приставки для двоичной системы счисления, которые кратны 2 10 (1024). Это кибибайт, мебибайт, гебибайт и т.д.
1 кибибайт = 2 10 (1024) байт 1 мебибайт = 2 10 (1024) кибибайт = 2 20 (1 048 576) байт 1 гебибайт = 2 10 (1024) мебибайт = 2 20 (1 048 576) кибибайт = 2 30 (1 073 741 824) байт 1 тебибайт = 2 10 (1024) гебибайт = 2 20 (1 048 576) мебибайт = 2 30 (1 073 741 824) кибибайт = 2 40 (1 099 511 627 776) байт
Но данные словосочетания не прижились в широком использовании. Возможно, одной из причин стала их неблагозвучность. Поэтому пользователи (и не только) повсеместно употребляют вместо двоичных десятеричные приставки (килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты), что является не совсем корректным, поскольку по сути (в соответствии с правилами десятичной системы счисления) это означает следующее:
1 килобайт = 10 3 (1000) байт 1 мегабайт = 10 3 (1000) килобайт = 10 6 (1 000 000) байт 1 гигабайт = 10 3 (1000) мегабайт = 10 6 (1 000 000) килобайт = 10 9 (1 000 000 000) байт 1 терабайт = 10 3 (1000) гигабайт = 10 6 (1 000 000) мегабайт = 10 9 (1 000 000 000) килобайт = 10 12 (1 000 000 000 000) байт
Но раз уж так сложилось, ничего не поделаешь. Важно лишь помнить, что на практике часто используются килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт), терабайт (Тбайт) именно в качестве производных от байта как единицы измерения количества информации в двоичной системе. И в этом случае употребляют, например, термин "килобайт", имея ввиду именно 1024 байта и не что иное.
Однако, очень часто производители накопителей (включая жесткие диски, флэшки, DVD- и CD-диски) при указании объема для хранения информации применяют именно десятичные приставки по прямому назначению (1 Кбайт = 1000 байт), в то время как тот же Виндовс, например, рассчитывает их размер в двоичной системе.
Отсюда и выходит некоторое несоответствие, которое может запутать простого пользователя. Скажем, в документации указана емкость диска 500 Гб , в то время как Windows показывает его объем равным 466,65 Гбайт .
По сути никакого расхождения нет, просто размер накопителя присутствует в разных системах счисления (тот же пень, только сбоку). Для неопытных юзеров это крайне неудобно, но, как я уже сказал, приходится с этим мириться.
Резюмируя, отмечу следующее. Скажем, вам зададут вопрос: сколько байт в килобайте? Теоретически корректным будет ответ: 1 килобайт равен 1000 байтам. Просто надо помнить, что на практике по большей части десятичные приставки используются в качестве двоичных, которые кратны 1024, хотя иногда они применяются по прямому назначению и кратны именно 1000.
Вот такая арифметика, надеюсь, что вы не запутались. В публикации я упомянул килобайт, мегабайт, гигабайт и терабайт, а что дальше? Какие еще более крупные единицы количества информации возможны? На этот вопрос ответит таблица, где указаны не только соотношение единиц в обеих системах, но и их обозначения в международном и российском форматах:
| Двоичная система | Десятичная система | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Название | Обозначение | Степень | Название | Обозначение | Степень | ||
| Рос. | Межд. | Рос. | Межд. | ||||
| байт | Б | B | 2 0 | байт | Б | B | 10 0 |
| кибибайт | КиБ | KiB | 2 10 | килобайт | Кбайт | KB | 10 3 |
| мебибайт | МиБ | MiB | 2 20 | мегабайт | Мбайт | MB | 10 6 |
| гибибайт | ГиБ | GiB | 2 30 | гигабайт | Гбайт | GB | 10 9 |
| тебибайт | ТиБ | TiB | 2 40 | терабайт | Тбайт | TB | 10 12 |
| пебибайт | ПиБ | PiB | 2 50 | петабайт | Пбайт | PB | 10 15 |
| эксбибайт | ЭиБ | EiB | 2 60 | эксабайт | Эбайт | EB | 10 18 |
| зебибайт | ЗиБ | ZiB | 2 70 | зеттабайт | Збайт | ZB | 10 21 |
| йобибайт | ЙиБ | YiB | 2 80 | йоттабайт | Ибайт | YB | 10 24 |
Ежели желаете быстро определить, например, сколько мегабайт в гигабайте (хотя опытный пользователь, конечно, легко обойдется в этом случае без таблицы), то ищите в таблице ячейки, соответствующее количеству байт в мегабайте и гигабайте, а затем делите большее значение на меньшее.
10 9 /10 6 = 1 000 000 000/1 000 000 = 1000
Получается, что в 1 гигабайте 1000 мегабайт. Точно также можно переводить производные в двоичной системе - мебибайты в кибибайты, тебибайты в гибибайты и т.д.
Публикация была бы неполной, если бы я не привел инструмент, с помощью которого можно осуществить перевод byte в различные производные. В сети много разнообразных конвертеров, посредством которых можно произвести эти нехитрые операции. Вот один из них , который мне приглянулся.
Этот конвертер удобен тем, что введя количество byte, можно сразу получить результат во всех возможных измерениях (в том числе перевести биты в байты):
Из данного примера следует, что 3072 байта равно 24576 битам, 3,0720 килобайтам или 3 кибибайтам. Кроме этого, чуть ниже расположены ссылки на миникалькуляторы, где вы сможете быстро произвести конкретный перевод из одной системы единиц в другую.
