В вычислительной технике и телекоммуникациях единицей измерения информации является емкость какой-либо стандартной системы хранения данных или канала связи, используемая для измерения пропускной способности других систем и каналов. В теории эти величины также используются для измерения энтропии случайных величин и данных, содержащейся в сообщениях.
Наиболее часто используемыми единицами емкости хранения данных являются бит – единица измерения информации, которая имеет только два состояния, и байт (или октет), который эквивалентен восьми битам. Множество этих блоков может быть сформировано из них с префиксами SI (десятичной степени) или более новыми двоичными префиксами IEC.
Как изобрели основные единицы
В 1928 году Ральф Хартли использовал фундаментальный принцип хранения, который был дополнительно формализован Клодом Шенноном в 1945 году: информация, которая может храниться в системе, пропорциональна логарифму N возможных состояний этой системы, обозначаемому как logb N. Так была определена наименьшая единица измерения информации и ее производные.
Формула расчета
Изменение основания логарифма с b на другое число c приводит к умножению значения логарифма на фиксированную константу, а именно logc N = (logc b) logb N. Следовательно, выбор базы b определяет единицу измерения и используется для измерения информации. В частности, если b - положительное целое число, то единицей является количество данных, которое может быть сохранено в системе с N возможными состояниями.
Когда b равно 2, единицей является Шеннон, равный информационному содержанию одного «бита» (выражению двоичной цифры). Например, система с 8 возможными состояниями может хранить до log28 = 3 бита информации. Другие единицы, которые были названы, включают в себя:
- База b=3: единица называется «трит» и равна log2 3 (≈ 1,585) битов.
- База b = 10: единица измерения называется десятичной цифрой, хартли, баном, децитом или дитой и равна log2 10 (≈ 3,322) бит.
- База b = e, база натуральных логарифмов: единица называется nat или nit и означает log2 e (≈ 1,443) бит.
Такие единицы измерения информации, как трит, децит и нат, редко используются для измерения емкости хранилища, но, в частности, последний часто применяется в теории информации, потому что натуральные логарифмы математически более удобны, чем используемые в других базах.
Байт
Исторически в системе измерения информации единица "байт" была числом битов, используемых для кодирования символа текста в компьютере, который зависел от архитектуры аппаратного обеспечения. Однако сегодня это почти всегда означает восемь битов, то есть октет.
Байт может представлять 256 различных значений, таких как неотрицательные целые числа от 0 до 255 или целые числа со знаком от − 128 до 127. Стандарт IEEE 1541-2002 определяет «B» (верхний регистр) в качестве символа для байта (МЭК 80000-13 использует «o» для октета на французском языке, но также допускает «B» на английском языке, что фактически используется). Байты или их кратные значения почти всегда применяются для указания размеров компьютерных файлов и емкости единиц хранения. Большинство современных компьютеров и периферийных устройств предназначены для управления данными целыми байтами или их группами, а не отдельными битами. Таким образом, байт принят за единицу измерения информации в стандартной технике.
Полубайт
Группа из четырех битов иногда называется полубайтом. Эта единица измерения информации чаще всего используется в контексте шестнадцатеричных числовых представлений, поскольку в ней содержится столько же информации, сколько в одной шестнадцатеричной цифре.
Слово, блок и страница
Компьютеры обычно управляют битами в группах фиксированного размера, условно называемых словами. Количество битов в каждом из них обычно определяется размером регистров в ЦП компьютера или количеством битов данных, которые выбираются из его основной памяти за одну операцию.
В архитектуре IA-32, более известной как x86-32, слово составляет 16 битов, но в других устаревших и текущих архитектурах используются слова с 8, 9, 12, 18, 24, 26, 32, 36, 39, 40, 48 , 56, 60, 64, 80 бит или другие.
Некоторые машинные инструкции и форматы компьютерных номеров используют два («двойные») или четыре слова («четырехзначные» или «четырехугольники»).
Несмотря на то что в таком понимании за единицу измерения информации принимают бит, кеши памяти компьютера обычно работают с блоками, состоящими из нескольких последовательных слов. Они обычно называются блоками кеша или в ЦП - его строками.
Системы виртуальной памяти разделяют основное хранилище компьютера на еще большие блоки, традиционно называемые страницами.
Систематические кратные
Термины для больших количеств битов могут быть сформированы с использованием стандартного диапазона префиксов SI для степеней 10, например, кило = 103 = 1000 (как в килобитах или кбитах), мега = 106 = 1 000 000 (как в мегабитах или Мбитах) и гига = 109 = 1 000 000 000 (как в гигабитах или Гбит). Эти префиксы чаще используются для кратных байтов, например, в килобайтах (1 кБ = 8000 бит), мегабайтах (1 МБ = 8000000 бит) и гигабайтах (1 ГБ = 8 000 000 000 бит).
Кратность и сокращения
По этой причине объемы памяти компьютера и некоторых модулей хранения часто кратны некоторой большой степени двух чисел, например 228 = 268 435 456 байт. Чтобы избежать таких громоздких чисел, люди часто переназначали префиксы SI для обозначения ближайшей степени двух, например, используя кило-префикс для 210 = 1024, мега - для 220 = 1 048 576 и гига - для 230 = 107 3741 824 и так далее. Например, чип памяти с произвольным доступом емкостью 228 байт будет называться чипом 256 мегабайт.
Что используется сегодня?
Бит - это минимальная единица измерения информации в виде двоичной цифры или минимальный прирост данных на компьютере. Он может содержать только одно из двух значений: 0 или 1, соответствующее электрическим значениям выключения или включения.
Поскольку биты настолько малы, пользователи редко работают с информацией из одного бита единовременно. Биты обычно собираются в группу из восьми, чтобы сформировать байт. Байт содержит достаточно информации для хранения одного символа ASCII, например «h». Это позволяет сохранить больше информации.
Единицы измерения информации (1 каждое значение) в компьютерных системах по возрастанию описаны ниже.
Единицы по возрастанию
Килобайт (КБ) - это 1024 байта, а не одна тысяча байтов, как можно было бы ожидать, потому что компьютеры используют двоичную систему вместо десятичной.
Объем памяти компьютера часто измеряется в мегабайтах (МБ) и гигабайтах (ГБ). Книга среднего размера содержит около 1 МБ информации. Этот объем составляет 1024 килобайта или 1 048 576 (1024 x 1024) байтов, а не один миллион байтов.
Точно так же один 1 ГБ составляет 1024 МБ или 1 073 741 824 (1024 x 1024 x 1024) байта. Терабайт (ТБ) составляет 1024 ГБ.
1 ТБ - это примерно столько же информации, сколько во всех книгах в большой библиотеке или примерно на 1610 компакт-дисках с данными. Петабайт (ПБ) составляет 1024 ТБ.
1 ПБ данных, если измерять его заполненными DVD, можно представить как примерно 223 100 дисков. Университет Индианы в настоящее время создает системы хранения, способные хранить петабайты данных. Эксабайт (ЭБ) составляет 1024 ПБ. Зетабайт (ZB) равен 1024 EB. Наконец, йоттабайт (YB) равен 1024 ZB.
Почему объемы в компьютерных системах и на физических носителях отличаются?
Это объясняется различным использованием единиц измерения информации. Многие производители жестких дисков используют десятичную систему счисления для определения объема дискового пространства. В результате 1 МБ определяется как один миллион байтов, 1 ГБ определяется как их один миллиард и так далее. Поскольку ваш компьютер использует двоичную систему, как указано выше, вы можете заметить несоответствие между опубликованной емкостью жесткого диска и его вместимостью, подтвержденной вашим компьютером. Например, жесткий диск, который, как обозначено, содержит 10 ГБ дискового пространства с использованием десятичной системы, на самом деле способен хранить 10 000 000 000 байтов. Однако в двоичной системе 10 ГБ составляют 10 737 418 240 байт. В результате вместо 10 ГБ ваш компьютер будет подтверждать 9,31 ГБ. Это не неисправность, а вопрос разных определений.
Как эти единицы соотносятся со скоростью измерений?
Если Мбит и Кбит – это единицы измерения количества информации, что означает обозначение ими скорости сетевого подключения?
Быстрота Интернета - это скорость, с которой данные или контент передаются из World Wide Web на ваш домашний компьютер, планшет или смартфон. Скорость этих данных измеряется в мегабитах в секунду (Мбит/с). Один мегабит равен 1024 килобитам. Это преобразование означает, что 1,0 Мбит/с более чем в 1000 раз быстрее, чем 1,0 Кбит/с . Высокоскоростное интернет-соединение, известное как широкополосное, определяется скоростью загрузки не менее 768 Кбит в секунду, и скоростью скачивания не менее 200 Кбит/с.
Разницу между быстротой загрузки и скачивания можно объяснить следующим образом:
- первое значение - это скорость передачи цифровых данных из интернета на ваш компьютер;
- второе – быстрота передачи онлайн-данных с вашего компьютера на его жесткий диск.
Широкополосный Интернет может быть предоставлен кабельными операторами, телефонными компаниями или специализированными провайдерами. Это один из самых быстрых интернет-вариантов, доступных сегодня.
Этот специфический тип высокоскоростного подключения к Интернету использует несколько каналов данных для отправки большого количества информации пользователям.
Какие факторы влияют на скорость интернета?
Существует ряд факторов, которые могут повлиять на скорость Интернета или ваше подключение к нему. Тип используемого вами соединения может напрямую влиять на быстроту. Примерами подключений к Интернету являются беспроводная связь 3G или 4G, мобильная связь, точки доступа, модем, широкополосная сеть, DSL (цифровая абонентская линия), кабельная, спутниковая связь, ISDN (цифровая сеть с интеграцией служб) и другие.
Иногда возможности отдельного веб-сайта или сети Интернет могут влиять на скорость, выставляя ограничение, с которым пользователи могут загружать, скачивать или передавать данные. Порталы с высокой посещаемостью могут замедлять работу вашего соединения при посещении этого конкретного домена. Если в сторонней сети действуют ограничения по скорости доступа к Интернету такого типа, вы не сможете загружать или скачивать контент на самых высоких скоростях при посещении определенного ресурса.
Кроме того, ваш домашний компьютер, ноутбук, планшет или смартфон должен соответствовать минимальным системным требованиям, рекомендованным провайдером высокоскоростного Интернета. Скорость Интернета может варьироваться, в зависимости от конфигурации и производительности компьютеров, оборудования, программного обеспечения, приложений и других систем оборудования. Запуск нескольких устройств в одной домашней сети увеличит потребность в интернет-системе вашего дома и может повлиять на скорость загрузки данных.