Чему равен один байт. Биты, байты
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".
Пользователи персональных компьютеров довольно часто сталкиваются с такими понятиями, как килобайт, мегабайт, гигабайт и терабайт. Сперва необходимо сказать о том, что килобайты, мегабайты и прочие - системы измерения информации на персональном компьютере. Пожалуй, каждый при установке того или иного программного обеспечения сталкивался с тем, что программа указывала количество места, которое оно будет занимать после установки. Каждая программа или файл занимают на персональном компьютере определенное пространство. У начинающих пользователей могут возникнуть некоторые проблемы, связанные с измерениями. Следует помнить о том, что каждое понятие подразумевает определенное количество занимаемого места. Например, хранится 1 024 байта, в мегабайте - 1 024 килобайта, в хранится 1 048 576 байт, а в терабайте 1 000 000 000 килобайт.
Каждый из представленных терминов обозначается в сокращенном виде (как можно увидеть выше). Это было принято для того, чтобы люди лучше усваивали количество требуемой памяти, а само число записывалось в укороченном виде. Каждое из этих наименований указывает на требуемый объем памяти.
Отличия килобайтов от килобитов
Некоторые из пользователей персональных компьютеров довольно часто путают килобайты с килобитами, мегабайты с мегабитами и так дальше. Пожалуй, часто у начинающих пользователей персональных компьютеров возникает такой вопрос. Особенно остро он встает, когда они начинают что-то скачивать из интернета и видят, что скорость отличается от заявленной (по мнению пользователей). К сожалению, такие пользователи глубоко ошибаются, так как не видят разницы между понятиями.
Во-первых, необходимо сказать о том, что обозначаются килобайты/ , мегабайты/ по-разному. Например, килобайты/килобиты обозначаются KB/s и Kb/s соответственно. Такая разница и в остальных измерениях. Естественно, что отличия на этом не заканчиваются. Необходимо также понимать, что килобайты - это объем скачиваемой информации, а килобиты - сама скорость.
Для того чтобы понимать, как быстро будет закачан тот или иной объем памяти, необходимо провести простейшие расчеты. Например, провайдером интернета была заявлена скорость в 512 Kb/s. Для того чтобы рассчитать объем памяти, нужно разделить 512 на 8 (т.к. в одном байте именно 8 бит), а в итоге получается 64 KB/s. С помощью таких простых расчетов, можно получить число, обозначающее объем.
В современном веке высоких технологий большое значение имеет информация. Каждый день человек пропускает через себя и свои гаджеты огромный поток информации, поэтому необходимо разбираться в единицах измерения информации. В частности, для многих особенно остро стоит вопрос о том, сколько мегабайт в гигабайте, поскольку это помогает учитывать необходимый объем трафика, предоставляемого провайдером интернет-подключения. На практике также часто может потребоваться перевести мегабайты в байты или мегабиты в мегабайты.
В современной вычислительной технике (компьютерах) наименьшей единицей информации является бит. Одним битом кодируется один единственный символ в двоичной системе. То есть один бит, позволяет записать в какой-либо из разрядов значение «0» или «1».
Сколько бит в байте
Очевидно, что одним битом, несущим в себе одно лишь число, закодировать какое-либо число невозможно. Поэтому следующей единицей измерения стал байт, состоящий из 8 бит. Биты внутри байта записывают двоичный восьмиразрядный код.
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
| 2 7 | 2 6 | 2 5 | 2 4 | 2 3 | 2 2 | 2 1 | 2 |
В первой строке таблицы мы записали 1 байт информации, а именно «10110111». Для того чтобы понять, какое число кодируется этим байтом, необходимо возводить двойку в степень, соответствующую разряду каждого бита справа налево, начиная с нулевого разряда. Если в каком-либо разряде байта стоит бит, содержащий «0» (в данном случае это третий и шестой разряды), то этот разряд суммировать не нужно. Таким образом, закодированное нами число в 1 байте равно 183. Соответственно, максимальное число будет выглядеть так: 11111111 и будет равно 256.
Другие единицы измерения информации
После того, как мы разобрались в том, что 1 байт состоит из 8 бит, стоит изучить следующие «старшие» единицы измерения. Они образуются приставками к байту из СИ (система интернационал),
- Кило,
- Мега,
- Гига,
- Тера.
Сложность здесь состоит в том, что при переходе от одной приставки к другой необходимо использовать кратность 1024, а не 1000, принятой в физических единицах измерения. Соответственно в 1 килобайте содержится 1024 байта, а чтобы перевести мегабайты в байты потребуется дважды перемножить объем информации в Мбайт на 1024. Отвечая на вопрос, чему равен 1 гигабайт в байтах, потребуется трижды произвести деление объема байтов на 1024.
Таблица единиц информации
Для того чтобы быстро ориентироваться в единицах информации и уметь быстро перевести мегабайты в гигабайты, можно пользоваться следующей таблицей единиц информации:
| Бит | Байт | Килобайт | Мбайт | Гигабайт | |
| Бит | 1 | 8 | 8192 | 8338608 | 8589934592 |
| Байт | 8 | 1 | 1024 | 1048576 | 1073741824 |
| Килобайт | 8192 | 1024 | 1 | 1024 | 1048576 |
| Мегабайт | 8338608 | 1048576 | 1024 | 1 | 1024 |
| Гигабайт | 8589934592 | 1073741824 | 1048576 | 1024 | 1 |
| Расчёт единиц измерения информации от бита до гигабайта | |||||
Пересечением строк и столбцов можно узнать, сколько в килобайте байт и даже перевести гигабайт в бит.
Частая ошибка при выборе тарифного плана
Любой интернет-провайдер, предоставляющий Вам доступ к сети интернет предлагает на выбор большое количество тарифов. При этом скорость интернет соединения обозначается как «Mb/s», либо «mbps», что означает «мегабит в секунду» в то время как большое количество людей ошибочно принимают это обозначение за «мегабайт в секунду», и таким образом на выходе получают скорость интернет соединения в 8 раз медленнее. Теперь вы знаете, сколько мегабит в мегабайте и без труда переведете мегабайт в мегабит. Для удобства перевести байты можно использовать специальный конвертер байт.
Таким образом, если в тарифном плане указана скорость интернет соединения 40mbps, то при скачивании файлов из сети интернет, вы будете иметь скорость 5 мбайт в секунду. Ведь скачиваемые из сети файлы измеряются именно в байтах, а не в битах. Все дело здесь в том, что при получении и передачи данных в сети интернет Вы постоянно посылаете и принимаете код, а как Вы уже знаете, кодирование осуществляется за счет бит, поэтому Ваш интернет провайдер вынужден указывать скорость интернет соединения именно в мегабитах (mbps), заставляя вас переводить мегабиты в мегабайты. Для того чтобы узнать сколько килобайт мобильного интернета предоставляет ваш оператор, необходимо почитать соответствующие документы по тарификации.
Сколько времени необходимо для скачивания файла
При скачивании аудио, видео и других файлов из сети интернет, необходимо понимать, за какое время будет произведено получение этих данных. К примеру, средний полнометражный фильм в HD-качестве с хорошим озвучиванием будет иметь размер порядка 5 гигабайт. Несложно посчитать, что 5 гигабайт = 5120 мбайт = 40960 мегабит. Остается только поделить размер файла в мегабитах на скорость интернет соединения в тех же мегабитах. В случае интернет соединения 40мбит/с, загрузка файла займет 1024 секунды, что составляет чуть более 17 минут.
Теперь вы знакомы с тем, сколько байт в мегабайте, ответив, что в 1 мегабайте 1048576 байт, и без труда сможете перевести килобиты в мегабиты.
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 .
Алиса.
Меня зовут Алиса…
Шалтай-Болтай.
Какое глупое имя! Что оно значит?
Алиса.
Разве имя должно что-то значить?
Шалтай-Болтай.
Конечно, должно! Возьмем, к примеру, мое имя - оно выражает мою суть! Замечательную чудесную суть! А с таким именем, как у тебя, ты можешь оказаться чем угодно… Ну просто чем угодно!
Л. Кэрролл. Алиса в Зазеркалье
Сегодняшний параграф посвящен теме, с которой начинается любой компьютерный учебник. Начинается он с объяснения минимальной терминологии - вот есть бит, а когда битов становится восемь, то это уже байт. А когда байтов накопится 1024, получим килобайт. Каждый эту смертную скуку по разу прочел, кто-то запомнил, кто-то - нет; прочитал учебник, закрыл - и все.
Давным-давно, в стародавние времена жили-были компьютеры. И все в них измерялось в байтах. Но они быстро выросли, и байтов стало много-много - целые тыщи. Тогда компьютерные первопроходцы придумали термин K для обозначения 1024 байт (2 10 байт), чтобы не путать с к - кило, то есть 1000.
Человечество в процессе долгого разглядывания пальцев выбрало десятичную систему счисления чуть раньше, чем был изобретен компьютер. А в конце XVIII века стандартолюбивые французы придумали метрическую систему мер, основанную как раз на десятке.
Хозяйке на заметку
В метрической системе обычно берут за основу какой-нибудь греческий или латинский корень и приставляют его ко всему. Все эти приставки возводят десятку в какую-нибудь степень. Скажем, миллиметр - это 10 −3 метров (одна тысячная метра). А километр - это 10 3 метров (одна тысяча метров).
Все метрические обозначения нужно писать правильно, так как от этого зависит смысл: μ означает микро... , м означает милли... , м означает метр , а М - мега...
А компьютеры работали, работают и в ближайшее время будут работать в двоичной системе. Нам известно, что десятичная приставка к происходит от слова «кило» (тысяча), пишется маленькой и означает умножение на тысячу. Двоичное К имеет к «кило» исключительно мнемоническое отношение.
Изначально новая единица называлась К-байт (кабайт), но довольно быстро превратилась в килобайт, хотя этого никто не имел в виду изначально. Остальные значения подбирались по аналогии - мегабайт, гигабайт, терабайт... Все эти слова, по виду напоминающие метрические величины, на самом деле являются степенями двойки. А думать в степенях двойки очень неудобно - никто не думает о мегабайте - как о 1024 килобайтах.
Бóльшая часть производителей жестких дисков указывает объем изделий в десятичных мегабайтах и гигабайтах. А операционные системы смотрят на диски с точки зрения двоичных мегабайтов и гигабайтов. При покупке жесткого диска на 50 ГБ надо быть готовым к тому, что «недо» составит 3,5 ГБ. Оставшиеся 46,5 ГБ - это и есть честный объем диска. Но в двоичных гигабайтах!
Лирическое отступление
В характеристиках жидкокристаллических мониторов стоит обратить внимание на надпись: «диагональ экрана - 15″ (эквивалент 17″ с электронно-лучевой трубкой)». Это означает лишь то, что производители обычных кинескопов меряют диагональ, включая нерабочие области. Все равно в мире не бывает таких потребителей, которые придут в магазин с дюймовой линейкой, чтобы замерить экран. Главное - победить в борьбе красивых цифр (см. также § 70).
Поскольку промышленность пока не научилась делать жидкокристаллические экраны с нерабочей областью, рекламщикам приходится выдавать тайны прошлогодних трюков.
Своей жизнью живет телекоммуникационная индустрия. Там изначально заведено все измерять в десятичных килобитах. Обычно скорость передачи данных меряется килобитами в секунду (кб/сек.). Модем на 28,8 кб/сек. при хорошей погоде передает в секунду ровно 28 800 бит, то есть примерно три с половиной двоичных килобайта. В модеме «на 28,8 К» обозначение «К» вместо «кб/сек.» является плодом фантазии маркетологов и профессионалами не используется.
Особый случай наблюдался у изобретателей 3,5-дюймовой дискеты (которая, на самом деле, 90-миллиметровая). На каждой коробке было указано «1,44 МБ». Все помнят это число. И все помнят, что влезало на дискету гораздо меньше обещанного. Почему? Потому что в данном случае речь идет об особых мегабайтах, в каждом из которых содержится 1 024 000 байт.
Кроме всего прочего, в системе Си буква К давно зарезервирована для обозначения температуры по абсолютной шкале Кельвина. Чтобы хоть как-то спасти эту шизофреническую ситуацию, Международная электротехническая комиссия (МЭК) попыталась в марте 1999 года навести порядок. Мэковцы предложили использовать новые названия для двоичных измерений и придумали новые сокращения, проложив аббревиатурные коржики кремом из буквы и: килобайт предлагалось переименовать в кибибайт (КиБ), мегабайт - в мебибайт (МиБ) и т. д. В ноябре 2000 года эти изменения были официально внесены в международный стандарт.
См.: IEC 60027–2 (2000–11) - Letter symbols to be used in electrical technology - Part 2: Telecommunications and electronics
| Назва-ние | Аббре-виатура | Значе-ние | Стандарт МЭК (неживой) |
| бит | б | 0 или 1 | |
| байт | Б | 8 бит | |
| килобит | кбит кб |
1000 бит | |
| килобайт (двоичный) | КБ | 1024 байта | кибибайт |
| килобайт (десятичный) | кБ | 1000 байт | |
| мегабит | Мб | 1000 килобит | |
| мегабайт (двоичный) | МБ | 1024 килобайта | мебибайт |
| мегабайт (десятичный) | МБ | 1000 килобайт | |
| гигабит | Гб | 1000 мегабит | |
| гигабайт (двоичный) | ГБ | 1024 мегабайта | гибибайт |
| гигабайт (десятичный) | ГБ | 1000 мегабайт | |