Одиниці вимірювання інформації за зростанням

У обчислювальної техніки і телекомунікації одиницею вимірювання інформації є ємність якої-небудь стандартної системи зберігання даних або каналу зв’язку, що використовується для вимірювання пропускної здатності інших систем і каналів. В теорії ці величини також використовуються для вимірювання ентропії випадкових величин і даних, що міститься в повідомленнях.

Найбільш часто використовуваними одиницями ємності зберігання даних є біт – одиниця виміру інформації, яка має тільки два стани, і байт (або октет), який еквівалентний восьми бітам. Безліч цих блоків може бути сформована з них з префіксами SI (десяткової ступеня) або більш новими двійковими префіксами IEC.

Як винайшли основні одиниці

У 1928 році Ральф Хартлі використовував фундаментальний принцип зберігання, який був додатково формалізований Клодом Шенноном в 1945 році: інформація, яка може зберігатися в системі, пропорційна логарифму N можливих станів цієї системи, що означає як logb N. Так була визначена найменша одиниця вимірювання інформації та її похідні.

Формула розрахунку

Зміна підстави логарифму з b на інше число c призводить до множення значення логарифма на фіксовану константу, а саме logc N = (logc b) logb N. Отже, вибір бази b визначає одиницю вимірювання і використовується для виміру інформації. Зокрема, якщо b — додатне ціле число, то одиницею є кількість даних, яке може бути збережене в системі з N можливими станами.

Коли b дорівнює 2, одиницею є Шеннон, рівний інформаційного змісту одного «біта» (висловом двійкової цифри). Наприклад, система з 8 можливими станами може зберігати до log28 = 3 біта інформації. Інші одиниці, які були названі, включають в себе:

  • База b=3: одиниця називається «тріт» і дорівнює log2 3 (≈ 1,585) бітів.
  • База b = 10: одиниця виміру називається десятковою цифрою, хартлі, баном, децитом або дітою і дорівнює 10 log2 (≈ 3,322) біт.
  • База b = e, база натуральних логарифмів: одиниця називається nat або nit і означає log2 e (≈ 1,443) біт.

Такі одиниці вимірювання інформації, як тріт, децит і нат, рідко використовуються для вимірювання ємності сховища, але, зокрема, останній часто застосовується у теорії інформації, бо натуральні логарифми математично більш зручні, ніж використовувані в інших базах.

Байт

Історично в системі виміру одиниця інформації «байт» була числом бітів, використовуваних для кодування символів тексту в комп’ютері, який залежав від архітектури апаратного забезпечення. Проте сьогодні це майже завжди означає вісім бітів, тобто октет.

Байт може представляти 256 різних значень, таких як невід’ємні цілі числа від 0 до 255, або цілі числа зі знаком від − 128 до 127. Стандарт IEEE 1541-2002 визначає «B» (верхній регістр) у якості символу для байта (МЕК 80000-13 використовує «o» для октету французькою мовою, але також допускає «B» англійською мовою, що фактично використовується). Байти або їх кратні значення майже завжди застосовуються для визначення розмірів комп’ютерних файлів і ємності одиниць зберігання. Більшість сучасних комп’ютерів і периферійних пристроїв призначені для управління даними цілими байтами або їх групами, а не окремими бітами. Таким чином, байт прийнятий за одиницю виміру інформації у стандартній техніці.

Півбайт

Група з чотирьох бітів іноді називається полубайтом. Ця одиниця вимірювання інформації найчастіше використовується в контексті шістнадцяткових числових уявлень, оскільки в ній міститься стільки ж інформації, скільки в одній шістнадцятковій цифрі.

Слово, блок сторінка

Комп’ютери зазвичай керують бітами в групах фіксованого розміру, умовно званих словами. Кількість бітів в кожному з них зазвичай визначається розміром регістрів ЦП комп’ютера або кількістю бітів даних, які вибираються з його основної пам’яті за одну операцію.

В архітектурі IA-32, більш відомої як x86-32, слово становить 16 біт, але в інших застарілих і поточних архітектурах використовуються слова з 8, 9, 12, 18, 24, 26, 32, 36, 39, 40, 48 , 56, 60, 64, 80 біт або інші.

Деякі машинні інструкції і формати комп’ютерних номерів використовують два («подвійні») або чотири слова («чотиризначні» або «чотирикутники»).

Незважаючи на те, що у такому розумінні за одиницю виміру інформації приймають біт, кеші пам’яті комп’ютера зазвичай працюють з блоками, що складаються з декількох послідовних слів. Вони зазвичай називаються блоками кеша або в ЦП — його рядками.

Системи віртуальної пам’яті поділяють основне сховище комп’ютера на ще більші блоки, традиційно звані сторінками.

Систематичні кратні

Терміни для великих кількостей бітів можуть бути сформовані з використанням стандартного діапазону префіксів SI для ступенів 10, наприклад, кіло = 103 = 1000 (як в кілобітах або кбитах), мега = 106 = 1 000 000 (як в мегабітах або Мбитах) і гіга = 109 = 1 000 000 000 (як у гигабитах або Гбіт). Ці префікси частіше використовуються для кратних байтів, наприклад, в кілобайтах (1 кБ = 8000 біт), мегабайти (1 МБ = 8000000 біт) і гігабайтах (1 ГБ = 8 000 000 000 біт).

Кратність і скорочення

З цієї причини обсяги пам’яті комп’ютера і деяких модулів зберігання часто кратні деякою великою мірою двох чисел, наприклад 228 = 268 435 456 байт. Щоб уникнути таких громіздких чисел, люди часто переназначали префікси SI для позначення найближчій мірі двох, наприклад, використовуючи кіло-префікс 210 = 1024, мега — для 220 = 1 048 576 і гіга — для 230 = 107 3741 824 і так далі. Наприклад, чіп пам’яті з довільним доступом ємністю 228 байт буде називатися чіпом 256 мегабайт.

Що використовується сьогодні?

Біт — мінімальна одиниця вимірювання інформації у вигляді двійкової цифри або мінімальний приріст даних на комп’ютері. Він може містити тільки одне з двох значень: 0 або 1, відповідне електричним значень виключення або включення.

Оскільки біти настільки малі, користувачі рідко працюють з інформацією з одного біта одноразово. Біти зазвичай збираються в групу з восьми, щоб сформувати байт. Байт містить достатньо інформації для збереження одного символа ASCII, наприклад «h». Це дозволяє зберегти більше інформації.

Одиниці виміру інформації (1 кожне значення) в комп’ютерних системах за зростанням описані нижче.

Одиниці за зростанням

Кілобайт (КБ) — це 1024 байта, а не одна тисяча байтів, як можна було б очікувати, тому що комп’ютери використовують двійкову систему замість десяткової.

Обсяг пам’яті комп’ютера часто вимірюється в мегабайтах (МБ) і гігабайтах (ГБ). Книга середнього розміру містить близько 1 МБ інформації. Цей обсяг становить 1024 кілобайта або 1 048 576 (1024 x 1024) байтів, а не один мільйон байтів.

Точно так само один 1 ГБ становить 1024 МБ або 1 073 741 824 (1024 x 1024 х 1024) байта. Терабайт (ТБ) становить 1024 ГБ.

1 ТБ — це приблизно стільки ж інформації, скільки у всіх книгах у великій бібліотеці або приблизно на 1610 компакт-диски з даними. Петабайт (ПБ) становить 1024 ТБ.

1 ПБ даних, якщо вимірювати його заповненими DVD, можна представити як приблизно 223 100 дисків. Університет Індіани в даний час створює системи зберігання, здатні зберігати петабайты даних. Ексабайт (ЕБ) становить 1024 ПБ. Зетабайт (ZB) дорівнює 1024 EB. Нарешті, йоттабайт (YB) дорівнює 1024 ZB.

Чому обсяги в комп’ютерних системах і на фізичних носіях відрізняються?

Це пояснюється використанням різних одиниць виміру інформації. Багато виробників жорстких дисків використовують десяткову систему числення для визначення об’єму дискового простору. В результаті 1 МБ визначається як один мільйон байтів, 1 ГБ визначається як їх один мільярд і так далі. Оскільки ваш комп’ютер використовують двійкову систему, як зазначено вище, ви можете помітити невідповідність між опублікованій ємністю жорсткого диска і його місткістю, підтвердженої вашим комп’ютером. Наприклад, жорсткий диск, який, як зазначено, містить 10 ГБ дискового простору з використанням десяткової системи, насправді здатний зберігати 10 000 000 000 байт. Однак у двійковій системі 10 ГБ становлять 10 737 418 240 байт. В результаті замість 10 ГБ ваш комп’ютер буде підтверджувати 9,31 ГБ. Це не проблема, а питання різних визначень.

Як ці одиниці співвідносяться зі швидкістю вимірювань?

Якщо Мбіт і Кбит – це одиниці виміру кількості інформації, що означає позначення ними швидкості мережевого підключення?

Швидкість Інтернету — це швидкість, з якою дані або контент передаються з World Wide Web на ваш домашній комп’ютер, планшет або смартфон. Швидкість цих даних вимірюється в мегабітах в секунду (Мбіт/с). Один мегабіт дорівнює 1024 килобитам. Це перетворення означає, що 1,0 Мбіт/з більш ніж в 1000 разів швидше, ніж 1,0 Кбіт/с . Високошвидкісне інтернет-з’єднання, відоме як широкосмугове, визначається швидкістю завантаження не менш 768 Кбіт в секунду, і швидкістю скачування не менше 200 Кбіт/с.

Різницю між швидкістю завантаження і скачування можна пояснити наступним чином:

  • перше значення — це швидкість передачі цифрових даних з інтернету на ваш комп’ютер;
  • друге – швидкість передачі онлайн-даних з вашого комп’ютера на його жорсткий диск.

Широкосмуговий Інтернет може бути наданий кабельними операторами, телефонними компаніями або спеціалізованими провайдерами. Це один з найшвидших інтернет-варіантів, доступних сьогодні.

Цей специфічний тип високошвидкісного підключення до Інтернету використовує кілька каналів даних для відправки великої кількості інформації користувачам.

Які фактори впливають на швидкість інтернету?

Існує ряд факторів, які можуть вплинути на швидкість Інтернету або підключення до нього. Тип використовуваного вами з’єднання може прямо впливати на швидкість. Прикладами підключень до Інтернету є бездротовий зв’язок 3G або 4G, мобільний зв’язок, точки доступу, модем, широкосмугова мережа, DSL (цифрова абонентська лінія), кабельна, супутниковий зв’язок, ISDN (цифрова мережа з інтеграцією служб) та інші.

Іноді можливості окремого веб-сайту або мережі Інтернет можуть впливати на швидкість, виставляючи обмеження, з яких користувачі можуть завантажувати, завантажувати або передавати дані. Портали з високою відвідуваністю можуть сповільнювати роботу вашого з’єднання при відвідуванні цього конкретного домену. Якщо у сторонньої мережі діють обмеження по швидкості доступу до Інтернету такого типу, ви не зможете завантажувати або завантажувати контент на найвищих швидкостях при відвідуванні певного ресурсу.

Крім того, ваш домашній комп’ютер, ноутбук, планшет або смартфон повинен відповідати мінімальним вимогам, рекомендованим провайдером високошвидкісного Інтернету. Швидкість Інтернету може змінюватись, в залежності від конфігурації і продуктивності комп’ютерів, обладнання, програмного забезпечення, додатків та інших систем обладнання. Запуск декількох пристроїв в одній домашньої мережі збільшить потребу в інтернет-системі вашого будинку і може вплинути на швидкість завантаження даних.