Войти
В вычислениях и телекоммуникациях, единица информации - это емкость некоторой стандартной системы хранения данных или канала связи, используемая для измерения емкости других систем и каналов. В теории информации единицы информации также используются для измерения энтропии случайных величин и информации, содержащейся в сообщениях.
Наиболее часто используемыми единицами измерения емкости хранения данных являются бит, емкость системы, имеющей только два состояния, и байт (или октет ), что эквивалентно восьми битам. Несколько таких единиц могут быть сформированы из них с помощью префиксов SI (префиксы степени десяти) или более новых двоичных префиксов IEC (префиксы степени двух).
Сравнение единиц информации: бит, trit, nat, бан. Количество информации - это высота столбцов. Темно-зеленый уровень - это "натуральная" единица. В 1928 году Ральф Хартли наблюдал фундаментальный принцип хранения, который был формализован Клодом Шенноном в 1945 году: информация, которая может быть сохраненным в системе, пропорционально логарифму из N возможных состояний этой системы, обозначенному log b N. Изменение основания логарифма с b на другое число c приводит к умножению значения логарифма на фиксированную константу, а именно log c N = (log c b) log b N. Следовательно, выбор базы b определяет единицу измерения информации. В частности, если b является положительным целым числом, то единицей измерения является количество информации, которое может храниться в системе с N возможными состояниями.
Когда b равно 2, единицей измерения является шеннон, равный информационному содержанию одного «бита» (набор двоичных цифр). Система с 8 возможными состояниями, например, может хранить до log 2 8 = 3 бит информации. Другие названные единицы включают:
trit, ban и nat редко используются для измерения емкости хранилища; но в частности, nat часто используется в теории информации, потому что натуральные логарифмы математически более удобны, чем логарифмы в других основаниях.
Несколько общепринятых имен используются для наборов или групп битов.
Исторически байт представлял собой количество битов, используемых для кодирования символа текста на компьютере, которое зависело от компьютерного оборудования. архитектура; но сегодня это почти всегда означает восемь битов, то есть октет . Байт может представлять 256 (2) различных значений, таких как неотрицательные целые числа от 0 до 255 или знаковые целые числа от -128 до 127. Стандарт IEEE 1541-2002 определяет «B» (верхний регистр) в качестве символа байта (IEC 80000-13 использует «o» для октета на французском языке, но также допускает «B» на английском языке, который фактически используется). Байты или кратные им байты почти всегда используются для указания размеров компьютерных файлов и емкости единиц хранения. Большинство современных компьютеров и периферийных устройств предназначены для обработки данных целыми байтами или группами байтов, а не отдельными битами.
Группа из четырех битов или полубайта иногда называется полубайтом, полубайтом или полубайтом. Эта единица измерения чаще всего используется в контексте шестнадцатеричных представлений чисел, поскольку полубайт содержит тот же объем информации, что и одна шестнадцатеричная цифра.
Пара чисел два бита или четверть байта назывались крошкой, часто использовавшейся в ранних 8-битных вычислениях (см. Atari 2600, ZX Spectrum ). Сейчас он в значительной степени не функционирует.
Компьютеры обычно манипулируют битами в группах фиксированного размера, обычно называемых словами. Количество битов в слове обычно определяется размером регистров в CPU компьютера или количеством битов данных, которые извлекаются из его основной памяти. за одну операцию. В архитектуре IA-32, более известной как x86-32, слово - это 16 бит, но в других прошлых и нынешних архитектурах используются слова с 4, 8, 9, 12, 13, 16, 18, 20, 21, 22, 24, 25, 26, 29, 30, 31, 32, 33, 35, 36, 38, 39, 40, 42, 44, 48, 50, 52, 54, 56, 60, 64, 72, 80 бит или другие.
Некоторые машинные инструкции и компьютерные числовые форматы используют два слова («двойное слово» или «двойное слово») или четыре слова («четверное слово» или «квадроцикл»).
Компьютерные кеши памяти обычно работают с блоками памяти, которые состоят из нескольких последовательных слов. Эти блоки обычно называются блоками кэша или, в кэше ЦП, строками кэша.
Виртуальная память системы разделяют оперативную память компьютера на еще более крупные блоки, традиционно называемые страницами.
Термины для большого количества битов могут быть формируется с использованием стандартного диапазона префиксов SI для степеней 10, например, кило = 10 = 1000 (как в килобит или кбит), мега = 10 = 1000000 (как в мегабит или Мбит) и гигабит = 10 = 1000000000 (как в гигабит или Гбит). Эти префиксы чаще используются для кратных байтов, как в килобайт (1 кБ = 8000 бит), мегабайт (1 МБ = 8000000 бит) и гигабайт. (1 ГБ = 8000000000 бит).
Однако по техническим причинам емкость компьютерной памяти и некоторых запоминающих устройств часто кратна некоторой большой степени двойки, например 2 = 268435456 байтов. Чтобы избежать таких громоздких чисел, люди часто переделывали префиксы SI, чтобы обозначить ближайшую степень двойки, например, используя префикс килограмм для 2 = 1024, мега для 2 = 1048576 и гига для 2 = 1073741824 и так далее. Например, микросхема оперативной памяти емкостью 2 байта будет называться микросхемой на 256 мегабайт. В таблице ниже показаны эти различия.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Symbol | Префикс | SI Значение | Двоичное значение | Разница в размерах |
|---|---|---|---|---|
| k | килограмм | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 2,40% |
| M | мега | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 4,86% |
| G | гига | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 7,37% |
| T | тера | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 9,95% |
| P | пета | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 12,59% |
| E | exa | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 15,29% |
| Z | zetta | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 18,06% |
| Y | йотта | 10 = 1000 | 2 = 1024 | 20,89% |
Раньше K в верхнем регистре использовался вместо нижнего k для обозначения 1024 вместо 1000. Однако такое использование никогда не применялось последовательно.
С другой стороны, для внешних систем хранения (таких как оптические диски ) префиксы SI обычно использовались с их десятичными значениями (степенью 10). Было много попыток разрешить эту путаницу, предоставив альтернативные обозначения для кратных степени двойки. В 1998 году Международная электротехническая комиссия (IEC) выпустила стандарт для этой цели, а именно серию двоичных префиксов, которые используют 1024 вместо 1000 в качестве основного основания системы счисления:
| Symbol | Префикс | |||
|---|---|---|---|---|
| Ki | киби, двоичный килограмм | 1 кибибайт (KiB) | 2 байта | 1024 B |
| Mi | меби, двоичный мегабайт | 1 мебибайт (MiB) | 2 байта | 1024 KiB |
| Gi | гиби, двоичный гигабайт | 1 гибибайт (ГиБ) | 2 байта | 1024 MiB |
| Ti | теби, двоичный тера | 1 тебибайт (ТиБ) | 2 байта | 1024 ГиБ |
| Pi | pebi, двоичный пета | 1 pebibyte (PiB) | 2 байта | 1024 TiB |
| Ei | exbi, двоичный exa | 1 exbibyte (EiB) | 2 байта | 1024 PiB |
Стандарты памяти JEDEC, однако, определяют прописные буквы K, M и G для двоичных степеней 2, 2 и 2, чтобы отразить общее использование.
Названы несколько других единиц хранения информации. :
Некоторые из этих имен являются жаргоном, устаревшими или используются только в очень ограниченном контексте.
