Что такое бит и байт (килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт), а также особенности единиц измерения информации

Здравствуйте, уважаемые читатели блога Goldbusinessnet.com! 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.

Что представляют из себя единицы информации бит (bit) и байт (byte)

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.

Двоичная и десятичная системы счисления

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 = 2×102 + 4×101 + 9×100 = 200 + 40 + 9

Таким образом, нулевой разряд - это единицы (100), первый - десятки (101), второй - сотни (102) и т.д. В компьютере, как и в других электронных устройствах, вся информация распределяется по файлам (здесь о файловой системе подробности) 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):

1×27 + 1×26 + 1×25 + 1×24 + 1×23 + 0×22 + 0×21 + 1×20 = 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.

Сколько бит в байте при использовании двоичной системы в информатике

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 binary 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 28 (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:

1111000

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.

Для обработки данных требуется более 1 байта - что тогда?

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 216, 232 и 264 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.

Сколько байт в килобайте, мегабайте, гигабайте, терабайте

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 210 (1024). Это кибибайт, мебибайт, гебибайт и т.д.

1 кибибайт = 210 (1024) байт
1 мебибайт = 210 (1024) кибибайт = 220 (1 048 576) байт
1 гебибайт = 210 (1024) мебибайт = 220 (1 048 576) кибибайт = 230 (1 073 741 824) байт
1 тебибайт = 210 (1024) гебибайт = 220 (1 048 576) мебибайт = 230 (1 073 741 824) кибибайт = 240 (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 = 103 (1000) байт
1 мегабайт = 103 (1000) килобайт = 106 (1 000 000) байт
1 гигабайт = 103 (1000) мегабайт = 106 (1 000 000) килобайт = 109 (1 000 000 000) байт
1 терабайт = 103 (1000) гигабайт = 106 (1 000 000) мегабайт = 109 (1 000 000 000) килобайт = 1012 (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 20 байт Б B 100
кибибайт КиБ KiB 210 килобайт Кбайт KB 103
мебибайт МиБ MiB 220 мегабайт Мбайт MB 106
гибибайт ГиБ GiB 230 гигабайт Гбайт GB 109
тебибайт ТиБ TiB 240 терабайт Тбайт TB 1012
пебибайт ПиБ PiB 250 петабайт Пбайт PB 1015
эксбибайт ЭиБ EiB 260 эксабайт Эбайт EB 1018
зебибайт ЗиБ ZiB 270 зеттабайт Збайт ZB 1021
йобибайт ЙиБ YiB 280 йоттабайт Ибайт YB 1024

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.

109/106 = 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.

Переводим байты в биты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты в онлайн конвертере

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.

Еще статьи по данной теме:
Самые интересные публикации из рубрики: Компьютер и интернет

6 отзывов

  1. Александр

    Спасибо за статью. Было очень интересно узнать, что идёт дальше после терабайта.

    1. Игорь Горнов

      Пожалуйста, Александр. Хотя практически значение таких величин в жизни простого пользователя стремится к нулю.

  2. Антон

    Всегда интересовало где, чего и сколько. Спасибо за статью!!!

    1. Игорь Горнов

      Пожалуйста, Антон.

  3. Alex

    Здравствуйте!
    Интересная статья! Но я бы добавил о практическом применении понятий бит и байт. Бит, в основном, используется для определения скорости передачи данных в сетях, а байт для получения объёма той или иной информации. Хотя, например, тот же Windows использует байт как скорость передачи данных.

    1. Игорь Горнов

      Alex, спасибо, полезное уточнение.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Чтобы ввести любой код, вставьте его между [php] и [/php]. Ссылка (URL), помещенная в текст комментария, не будет активной. C целью ее выделения и более удобного копирования можно заключить ее между тегами <pre> и </pre>.