Оглавление:
- Хранение данных в компьютерной памяти
- Что такое бит?
- Что такое байт?
- Особенности двоичной системы исчисления
- Почему информацию шифруют в двоичном коде?
- Всегда ли байт содержал 8 бит?
- Почему победил именно 8-битный стандарт?
- Где применяются биты с байтами?
Абсолютно любая информация, заложенная в компьютере и на любых его носителях или периферийных устройствах, будь то стартовая программа BIOS или любые текстовые и графические документы, хранятся в его памяти в виде битов и байтов. Поэтому людей, пытающихся понять принцип работы компьютера, очень интересуют вопросы, касающиеся этих мельчайших элементов информации, а также, например, то, сколько бит в 1 байте информации содержится.
Хранение данных в компьютерной памяти
Компьютерная память – это невообразимо большое число ячеек, заполненных лишь единицами и нулями. Ячейкой называется минимальное звено диска, к которому считывающее устройство способно обратиться. В современных компьютерах она физически совпадает с триггером, который настолько мал, что под обычным оптическим микроскопом его увидеть почти невозможно. Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес, по нему к ней обращаются любые программы.
Что такое бит?
Чтобы понять, скольким битам равен 1 байт, нужно понять, что представляет собой бит. Часто битом называют мельчайшую единицу информации, но это определение не слишком точное, поскольку достаточно размыто само понятие информации. Более точно выглядит формулировка, определяющая бит, как букву компьютерного алфавита. Сам термин «бит» является сокращением английского словосочетания «binary digit», что в переводе на русский означает двоичная цифра. Компьютерный алфавит до невозможности прост, поскольку включает в себя лишь два символа – 0 и 1, что выражается как отсутствие или наличие сигнала или ложь и истина. С помощью этого простейшего набора логически можно описать абсолютно всё. Не более чем миф третье состояние компьютера – молчание, когда он не передаёт сигналы.
С точки зрения информации сам по себе символ не имеет никакой ценности, поскольку при виде нуля или единицы совершенно невозможно понять, к какого рода информации данное значение может относиться. И независимо от того, 1 байт сколько бит включает, любые программы, тексты и картинки состоят лишь из нулей и единиц. Поэтому в качестве самостоятельной единицы бит оказался не слишком удобен. Поэтому для кодирования удобоваримой информации биты потребовалось объединить в байты.
Что такое байт?
Многие любознательные пользователи и начинающие программисты интересуются тем, сколько бит содержит 1 байт.
В современных компьютерах это всегда 8 бит. Но если бит может иметь только 2 значения, то 8 битов байта дают уже 256 различных вариантов (два в восьмой степени даёт число 256).
Например, один бит даёт значения 0 или 1. Два бита уже позволяют комбинации: 00, 01, 10 и 11. Если же используется 8 бит, то в диапазоне между 00000000 и 11111111 помещается именно 256 значений. Не так сложно и запомнить число битов в байте, и сколько значений может принимать каждый байт. В зависимости от кодировки (Юникод, ASCII и прочих) каждое сочетание несёт в себе ту или иную информацию. По этой причине попытка ввести данные на русском языке приводит к их выводу в виде своеобразных символов.
Особенности двоичной системы исчисления
Двоичная система позволяет все те же манипуляции с числами, что и классическая десятичная система: составленные из нулей и единиц числа можно складывать, умножать, делить и вычитать. Но при этом вся математика здесь обходится двумя цифрами, из-за чего она гораздо удобнее для шифрования информации. Любая позиционная система исчисления имеет разряды для чисел: единицы, десятки, сотни и т.д. Но если в десятичной системе максимальная величина одного разряда равна 9, то в бинарной системе это 1. Но поскольку в бинарном разряде есть лишь два значения, то длина бинарных числе очень быстро возрастает. Например, число 9 там выразится как 1001, то есть потребуется 4 символа, при этом каждый двоичный символ будет занимать один бит.
Почему информацию шифруют в двоичном коде?
Десятичная кодировка более удобна для ввода и вывода данных, зато двоичная облегчает процесс её преобразования. Есть ещё и другие системы, основанные на 8 и 16 символах, которые используются для переводов машинных кодов в приемлемую форму. С точки зрения логики двоичная система идеальна. Условно единице присвоено значение «да» или истинности, а ноль в противовес означает «нет» и ложь. Любой прямой вопрос можно разложить на несколько более простых вопросов, имеющих ответы «да» и «нет». А третий вариант («неизвестно») окажется совершенно избыточным. Исследования в области вычислительной техники привели к изобретению трёхразрядных единиц хранения данных, которые получили название тритов.
Диапазон их значений следующий:
- 0 означает пустую ёмкость;
- 1 наполовину заполненная ёмкость;
- 2 полная ёмкость.
Но двоичная система оказалась более гибкой и логичной, поэтому и легла в основу компьютерной логики.
Видео о том, сколько бит в 1 байте информации
Всегда ли байт содержал 8 бит?
Ответ на вопрос, сколько битов содержится в 1 байте, не всегда был одинаковым, а когда-то он и вовсе не имел точного ответа. Под байтом первоначально понималось машинное слово – такое количество бит информации, которое ЭВМ могла обработать за один такт или рабочий цикл. Когда ЭВМ занимали целые залы, её логические схемы оперировали байтами разных размеров: у одних было 6 бит, а в первых моделях компьютеров IBM байт состоял из 9 бит. На данный момент практически победил стандарт байта из 8 бит, поэтому его даже называют единицей информации, включающей 8 бит. Но в некоторых архитектурах по-прежнему используются 32-битные байты, считающиеся за машинное слово. Подобная архитектура используется в сигнальных процессорах и суперкомпьютерах, а во всех широко использующихся ноутбуках, компьютерах и мобильных устройствах только 8-битные.
Почему победил именно 8-битный стандарт?
8-битный стандарт байта стал доминантным из-за победы на рынке платформы IBMPC, которая использовала чрезвычайно популярный процессор Intel 8086. Благодаря её распространённости в 70-х годах прошлого века 8-битный байт стал фактически стандартом. Удобство 8-битного стандарта заключается в том, что в нём точно умещаются две цифры десятичной системы, в то время как 6-битная система способна вместить только один знак, при этом незаполненными останутся 2 бита. В 9-битный байт вписываются 2 знака, но остаётся неиспользованным один бит. К тому же восемь – это два в кубе, что также считается удобным.
Где применяются биты с байтами?
Неопытные пользователи часто путают обозначения бита и байта. Им нужно, в первую очередь, обратить внимание на написание обозначения. Сокращение байта использует заглавную букву «Б» или «B» в английском варианте, а более мелкому биту достались соответственно строчные буквы «б» или «b». Правда есть вероятность, что перепутан регистр, а некоторые программы переводят весь текст автоматически в верхний или нижний регистры. Поэтому лучше просто разделить то, что обычно измеряется в байтах, а что – в битах.
В байтах традиционно выражаются объёмы: флешки, жёсткого диска, дискеты, CD и любого другого носителя информации, причём в более масштабных единицах (килобайтах, мегабайтах, гигабайтах и т.д.).
Битами же измеряют скорость или пропускную способность канала, например, линии Интернета, здесь также господствуют порядковые величины – мегабиты и т.д. Скорость скачивания файлов также отражается в битах, которые при желании можно перевести в байты – просто умножить известную величину на восемь. Наоборот, делением объёма в байтах на восемь можно получить биты, хотя практически это вряд ли кому необходимо.
А Вы часто используете информацию о битах и байтах в жизни, и где Вы её применяете? Расскажите об этом в комментариях.
