Времена аналоговых носителей ушли в прошлое, сейчас, любая информация хранится в цифровом виде. Работают с цифровыми данными не только персональные компьютеры, но и практически любая другая современная техника, например: мобильные телефоны, MP3 плееры, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и даже телевидение стремительно переходит на цифровой сигнал.
Аналоговая техника используется преимущественно в узких кругах любителей качественного звука (виниловые пластинки) или пленочных снимков, сравнимых по качеству съемки с зеркальными фотоаппаратами премиального уровня. Кроме того, не стоит забывать, что любой звук на выходе преобразуется в аналоговый сигнал, качество которого, напрямую зависит от стоимости цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Что в свою очередь вынуждает людей, либо платить огромную сумму за качественный ЦАП, либо использовать аналоговые системы. Давайте же разберемся, что такое килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт.
Что такое цифровой сигнал
Цифровой сигнал представляет собой электрический импульс, состоящий из двух значений, единицы и нуля. Если есть напряжение, ставится единица, если его нет, ставится нуль. Данный способ наиболее удобен для обработки данных процессором и другой электроникой. Таким образом, цифровой поток, приблизительно выглядит следующим образом - 1 0 0 0 1 1 0 1.
Бит
Как уже было сказано выше, цифровой сигнал имеет всего два значения, единицу и нуль. Так вот, одно такое значение, называется - бит. Бит это минимальная единица измерения цифровых данных. В обиходе, данным значением обычно не пользуются, ведь оно слишком маленькое. Один бит не может передать даже точку в текстовом документе.
Следующая величина, с помощью которой передается информация, является байт. В одном байте используется восемь бит. То есть, 8 различных цифр, состоящих из нулей и единичек.
Одного байта достаточно, чтобы закодировать один символ в текстовом документе. С помощью байта можно закодировать 256 значений. Например, у двух бит, может быть четыре позиции - 00, 11, 01 и 10. В трех битах, можно передать шесть позиций - 111, 000, 100, 110, 010, 001. С помощью же восьми бит, или одного байта, можно закодировать 256 разновидностей значений.
Наверняка многие помнят игровые консоли 90-х годов, называемые восьмибитными приставками. Дело в том, что данные консоли, могли передавать лишь восьмибитное изображения. Изображения с 256-ю разновидностями цвета на один пиксель.
Соответственно, появившиеся чуть позже 16 битные приставки могли передавать 65535 цветов.
Килобайт
Как уже можно догадаться, как байт состоит из битов, так и килобайт состоит из байтов. В одном килобайте используется 1024 байта. Чтобы выяснить, почему именно 1024, а не 1000, необходимо окунутся в истоки создания вычислительной техники. Если вкратце, дополнительные байты служили для предотвращения повреждения документов.
В нескольких килобайтах может поместиться небольшой текст, в Word файле или текстовом документе. Одно СМС сообщение может занимать в среднем 1 — 2 килобайта.
Мегабайт
Более привычное слово для современных пользователей вычислительной техники. Один мегабайт состоит из 1024 килобайта или более миллиона байт.
В мегабайтах измеряются музыкальные композиции, фотографии из цифровых фотоаппаратов, короткие видеоролики или оцифрованные книги.
В те времена, когда CD плееры пользователи высокой популярностью, выпускались CD диски, объемом 700 мегабайт, на который можно было записать либо 80 минут аудиозаписи в wav формате, либо более сотни MP3 .
В одном гигабайте содержится 1024 мегабайта. Чаще всего в гигабайтах измеряются фильмы в более или менее приемлемом качестве. Еще недавно, негласным стандартом были фильмы 600 мегабайт, сейчас же, из-за увеличения диагонали монитора, необходимы фильмы объемом от 2 гигабайт, а желательно и все четыре. Почему именно 4 гигабайта? Все достаточно просто, размер 600 мегабайт появился не просто так, именно такой размер умещался на CD дисках, в те времена, когда этот носитель был наиболее распространен. Со временем, большую популярность приобрел DVD диск, имеющий объем 4.7 Гб, откуда и размер файла 4 гигабайта. Обычно такого размера достаточно, чтобы видео имело разрешение 720p.
Также в гигабайтах измеряется объем , как на компьютерах, так с недавних пор и на смартфонах. Минимальный объем ОЗУ для персонального компьютера составляет 2 гигабайта. При меньшем объеме, придется использовать более старые операционные системы, например, Windows XP.
Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения.
Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию через нули и единички. Бит - это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).
Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 28). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:
1 символ = 8 битам = 1 байту.
Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.
Таблица байтов: 1 байт = 8 бит
1 Кб (1 Килобайт) = 210 байт = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 байт =
1024 байт (примерно 1 тысяча байт - 103 байт)
1 Мб (1 Мегабайт) = 220 байт = 1024 килобайт (примерно 1 миллион байт - 106байт)
1 Гб (1 Гигабайт) = 230 байт = 1024 мегабайт (примерно 1 миллиард байт - 109байт)
1 Тб (1 Терабайт) = 240 байт = 1024 гигабайт (примерно 1012 байт). Терабайт иногда называют тонна.
1 Пб (1 Петабайт) = 250 байт = 1024 терабайт (примерно 1015 байт).
1 Эксабайт = 260 байт = 1024 петабайт (примерно 1018 байт).
1 Зеттабайт = 270 байт = 1024 эксабайт (примерно 1021 байт).
1 Йоттабайт = 280 байт = 1024 зеттабайт (примерно 1024 байт).
В приведенной выше таблице степени двойки (2 10 , 2 20 , 2 30 и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт.
Возникает вопрос: есть ли продолжение у таблицы байтов? В математике есть понятие бесконечности, которое обозначается как перевернутая восьмерка: ∞.
Понятно, что в таблице байтов можно и дальше добавлять нули, а точнее, степени к числу 10 таким образом: 10 27 , 10 30 , 10 33 и так до бесконечности. Но зачем это надо? В принципе, пока хватает терабайт и петабайт. В будущем, возможно, уже мало будет и йоттабайта.
Напоследок парочка примеров по устройствам, на которые можно записать терабайты и гигабайты информации. Есть удобный «терабайтник» - внешний жесткий диск, который подключается через порт USB к компьютеру. На него можно записать терабайт информации. Особенно удобно для ноутбуков (где смена жесткого диска бывает проблематична) и для резервного копирования информации. Лучше заранее делать резервные копии информации, а не после того, как все пропало.
Упражнения по компьютерной грамотности:
1) Сколько байт (без кавычек) содержит фраза «Сегодня 7 июля 2011 г.»?
2) Сколько байт (килобайт) занимает одна страница текста, если в одной строке помещается 60 символов, а на странице - 40 строк? Каков объем одной книги, состоящей из 100 подобных страниц?
3) Терабайтник - это внешний жесткий диск, который подключается к компьютеру через разъем USB, и имеет емкость 1 террабайт. В инструкции по его применению написано, что на этот диск может поместиться 250 тыс. музыкальных файлов или 285 тыс. фотографий. Каковы по мнению производителей этого устройства размер одного музыкального файла и размер одной фотографии?
4) Сколько подобных музыкальных файлов может поместиться на одном CD-диске размером 700 мегабайт?
5) Сколько подобных фотографий может поместиться на флешке размером 4 гигабайта?
Решения:
1) «Сегодня » - с пробелом (но без кавычек) 8 байт «7 июля » - с двумя пробелами (без кавычек) 7 байт «2010 г.» - с пробелом и с точкой (без кавычек) 7 байт Итого: 8 + 7 + 7 = 22 байта «весит» фраза «Сегодня 7 июля 2010 г.»
2) В одной строке помещается 60 символов, значит, объём одной строки 60 байт. На странице 40 таких строк, в каждой из которых содержится по 60 байт, поэтому объём одной страницы текста 60 x 40 = 2400 байт = 2,4 Килобайта = 2,4 Кб
Объём одной книги 2400 x 100 = 240 000 байт = 240 Килобайт = 240 Кб
3) Размер одного музыкального файла, который по мнению производителей можно записать на «терабайтник»: 1 000 000 000 000: 250 000 = (сокращаем по три нуля в делимом и в делителе) 1000 000 000: 250 = 4 000 000 байт = 4 Мегабайта = 4 Мб
Размер одной фотографии, который по мнению производителей можно записать на «терабайтник»: 1 000 000 000 000: 285 000 = (сокращаем по три нуля в делимом и в делителе) 1 000 000 000: 285 = 3 508 771, 93 байта = (округляем) 3,5 Мегабайта = 3,5 Мб
4) На CD-диске размером 700 мегабайт может поместиться 700 Мб: 4 Мб = 175 музыкальных файлов, каждый из которых размером не более 4 Мб. Здесь мегабайты можно сразу делить на мегабайты, а вот при работе с разными объёмами байтов лучше сначала переводить все в байты, а потом выполнять с ними различные арифметические операции.
5) На флешке размером 4 гигабайта может поместиться 4 000 000 000: 3 508 771, 93 = (сокращаем по три нуля в делимом и в делителе) = 4 000 000: 3 508 = 1 139,99 фото = (округляем) 1 140 фото, каждое из которых размером не более 3,5 Мб.
Можно считать и приблизительно. Тогда: На флешке размером 4 гигабайта может поместиться 4 000 000 000: 3 500 000 = (сокращаем по пять нулей в делимом и в делителе) = 40 000: 35 = 1 142,86 фото = (округляем в сторону уменьшения) 1 140 фото, каждое из которых размером не более 3,5 Мб
Если вас интересует, сколько мегабайт в одном гигабайте, посмотрите таблицу ниже. Далее обсудим, как формируются эти единицы измерения, и по какому принципу необходимо переводить конвертацию.
Информация представляет собой данные в различных формах, которые могут восприниматься людьми или специальными устройствами как отражение материального мира, которое возникает в процессе коммуникации. Для многих будет странным, что информацию можно измерить. Действительно это так и попытаемся разобраться чем биты отличаются от байтов и что вообще к чему.
Первое, о чем надо сказать, что в большинстве своем люди используют десятичную систему исчисления, которая привычна еще со школы. Но в случае с информацией будет использоваться двоичная система, которую представлена в виде 0 и 1. Чаще всего данный механизм используется именно в работе с компьютерной техникой, как правило, речь идет об объеме винчестеров или оперативной памяти.
Почему реальная и заявленная емкость жестких дисков различается?
Многие производители винчестеров часто используют эту путаницу. Заявленная емкость винчестера, который приобрел пользователь, скажем, 500 гигабайт. Но на деле, когда его уже установили и подготовили к работе, оказывается, что его общий объем колеблется в диапазоне 450-460 гигабайт.
А вся хитрость в том, что, как упоминалось в начале статьи, объем оперативной памяти, как и всех остальных ее типов используют двоичную систему расчета. А производители используют десятичную. Это и дает им возможность якобы «увеличивать» памяти, где-то на 10 процентов. Хотя на самом деле покупателей просто вводят в заблуждение.
Поговорим о системах исчисления
Самой маленькой единицей информации будет бит, который представляет собой количество информации, содержащейся в сообщении, вдвое уменьшающих неопределенность знаний о каком-либо предмете. За ним идет байт, который считают основной единицей измерения. Кстати, тут следует отметить, что в битах измеряется скорость передачи информации. Речь идет о килобитах, мегабитах и так далее. Многие, кстати, путают мегабиты и мегабайты. Вопреки, распространенному мнению, это абсолютно разные понятия и значения. Скорость будет измеряться именно в битах, переданных за секунду, но никак не в байтах.
Двоичная система исчисления, как уже писалось выше, представлена в виде нулей и единиц. Частица информации является битом и может принять значение либо нуля, либо единицы и никак иначе. Именно это и будет бит. Байт, снова-таки, как упоминалось, будет состоять из восьми бит, если говорить именно о двоичной системе исчисления. Причем каждый будет писаться как 2 в определенной степени от 0 до 7. Если попытаться показать проще, то выглядеть это будет, как: 11101001.
Это наглядный пример 256 комбинаций, которые и закодированы в байте. Но для пользователей это трудно, ведь они привыкли видеть все через призму десятичной системы исчисления. Значит переведем это, для чего потребуется просто прибавить все степени двойки там, где у нас есть единицы. Для этого нам требуется взять 2 в степени 0 + 2 в степени 3 + 2 в степени 5 + 2 в степени 6 + 2 в степени 7.
Еще одним важным моментом является полубайт или как его называют ниббл. Это половина байта, то есть 4 бита. Как правило, в нем можно закодировать любое число от 0 до 15.
Нестыковки в битах и байтах
Как упоминалось выше скорость передачи информации измеряется в битах. Но в последнее время измерение даже в известных программах осуществляется в байтах. Хоть это и не совсем верно, но все-таки такое возможно. Перевод в этом случае будет довольно простым:
- 1 байт = 8 бит;
- 1 килобайт = 8 килобит;
- 1 мегабайт = 8 мегабит.
Если же пользователю нужно сделать обратный перевод, то просто необходимо нужное число поделить на 8.
Другая проблема будет в том, что самой системе байтов существует ряд нестыковок, которые вызывают у пользователей проблемы с переводы в мега, гига, терабайты и так далее. Дело здесь в том, что с самого начала появления для того, чтобы обозначить единицы информации, которые больше байтов, применяются термины, которые относятся к десятичной системе, а не к двоичной. Например, приставка «тера» обозначает умножение на 10 в 12 степени, гига — на 10 в 9, мега — на 10 в 6 и так далее.
Именно по этой причине путаница и возникает. Логично было бы предположить, что 1 килобайт равен 1000 байт, но это не так. В нем будет 1024 байта.
В общем, как видите, определенные сложности существуют, но если в них разобраться, то довольно быстро станет понятно, что ничего трудного в этом нет.
Двоичный разряд, двоичное число по-английски Bi naryDigit . Из трех букв этих слов образовали звонкое словоbit , которое уже было в английском языке (bit– кусочек, кусок). В информатике оно имеет то же значение, что иBi naryDigit , но ему добавили и новый смысл.
Бит – единица информации и единица представления информации в компьютере.
Бит (один разряд двоичного числа) может принимать два значения: 0 или 1. В десятичных числах один разряд может принимать значения от 0 до 9. Если число одноразрядное (однобитовое), то 0 или 1 – это значение числа и цифры числа, которые в этом случае совпадают.
Поскольку компьютер может обрабатывать только двоичные числа, кодировать информацию можно только этими двоичными числами. В этом случае мы можем сказать, что азбука, используемая для кодирования информации, состоит из двух символов (чисел) 0 и 1.
Одноразрядным двоичным числом, т. е. одним битом, можно закодировать всего два символа, так как он принимает только два значения – 0 или 1. А десятичное одноразрядное число позволит нам закодировать 10 символов, ибо оно может иметь 10 значений – от 0 до 9.
Теперь используем для кодирования двухразрядные числа. Тогда в десятичной системе счисления можем использовать для кодирования числа от 0 до 99, т.е. 100 чисел. И закодировать можем 100 символов, в 10 раз больше, чем при кодировании одноразрядными числами.
Аналогичная закономерность имеет место и при увеличении разрядности двоичных чисел. Двухразрядным двоичным числом можем закодировать 4 символа, так как возможных чисел тоже 4: 00, 01, 10, 11, т. е. в два раза больше, чем одноразрядным. Можно проверить, что трехразрядным двоичным числом можно закодировать символов в 2 раза больше, чем двухразрядным. Обобщая эту закономерность, получаем простую формулу для определения количества символов S , которое можно закодироватьn – разрядными двоичными числами:
S = 2 n
Двоичное n -разрядное число, которое используется для кодирования информации в компьютере, называется байтом .
Из этого определения следует и другое определение байта:
Байт – единица обработки информации в компьютере, так как по значению байта можно узнать, какой символ им закодирован.
Если используются для кодирования другие n-разрядные двоичные числа, то они обязательно берутся кратными байту.
Байт сначала имел 6, затем 7 разрядов (битов), а теперь он равен 8-ми битам.
Одно из значений перевода английских слов bit и bite – кусочек. Считая кусочек частью целого, бит, действительно, – часть двоичного числа. Если байтом кодируются буквы, символы, из которых строятся слова, то и байт выражает часть слова.
Байты используются также для измерения объема памяти, оперативной и внешней, размеров файлов. Но в этом случае применяются более крупные единицы измерений. Например, Килобайты (Кб), Мегабайты (Мб) Гигабайты (Гб), Терабайты (Тб):
1 Кб = 1024 байт = 2 10 байт
1 Мб = 1024 Кб= 2 10 Кб
1 Гб = 1024 Мб= 2 10 Мб
1 Тб = 1024 Гб= 2 10 Гб
Кодирование целых и действительных чисел
Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто - достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока в остатке не образуется ноль или единица. Полученный результат деления снова так же делить. И эту процедуру деления продолжаем до тех пор, пока результат деления не окажется меньше 2. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним остатком, и образует двоичный аналог десятичного числа.
19:2 = 9 + 1 9:2=4+1 4:2=2+0 2:2 = 1
Таким образом, 19 10 = 1011 2 .
Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65 535, а 24 бита - уже более 16,5 миллионов разных значений.
Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:
3,1415926 = 0,31415926-10 1
300 000 = 0,3-10 6
123 456 789 = 0,123456789 10 1 /
Первая часть числа называется мантиссой, а вторая - характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).
Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения.
Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию . Бит – это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).
Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 2 8). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:
1 символ = 8 битам = 1 байту.
Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.
Таблица байтов:
1 байт = 8 бит
1 Кб (1 Килобайт
) = 2 10 байт = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 байт =
= 1024 байт (примерно 1 тысяча байт – 10 3 байт)
1 Мб (1 Мегабайт ) = 2 20 байт = 1024 килобайт (примерно 1 миллион байт – 10 6 байт)
1 Гб (1 Гигабайт ) = 2 30 байт = 1024 мегабайт (примерно 1 миллиард байт – 10 9 байт)
1 Тб (1 Терабайт ) = 2 40 байт = 1024 гигабайт (примерно 10 12 байт). Терабайт иногда называют тонна .
1 Пб (1 Петабайт ) = 2 50 байт = 1024 терабайт (примерно 10 15 байт).
1 Эксабайт = 2 60 байт = 1024 петабайт (примерно 10 18 байт).
1 Зеттабайт = 2 70 байт = 1024 эксабайт (примерно 10 21 байт).
1 Йоттабайт = 2 80 байт = 1024 зеттабайт (примерно 10 24 байт).
В приведенной выше таблице степени двойки (2 10 , 2 20 , 2 30 и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт. А вот степени числа 10 (точнее, 10 3 , 10 6 , 10 9 и т.п.) будут уже приблизительными значениями, округленными в сторону уменьшения. Таким образом, 2 10 = 1024 байта представляет точное значение килобайта, а 10 3 = 1000 байт является приблизительным значением килобайта.
Такое приближение (или округление) вполне допустимо и является общепринятым.
Ниже приводится таблица байтов с английскими сокращениями (в левой колонке):
1 Kb ~ 10 3 b = 10*10*10 b= 1000 b – килобайт
1 Mb ~ 10 6 b = 10*10*10*10*10*10 b = 1 000 000 b – мегабайт
1 Gb ~ 10 9 b – гигабайт
1 Tb ~ 10 12 b – терабайт
1 Pb ~ 10 15 b – петабайт
1 Eb ~ 10 18 b – эксабайт
1 Zb ~ 10 21 b – зеттабайт
1 Yb ~ 10 24 b – йоттабайт
Выше в правой колонке приведены так называемые «десятичные приставки», которые используются не только с байтами, но и в других областях человеческой деятельности. Например, приставка «кило» в слове «килобайт» означает тысячу байт, также как в случае с километром она соответствует тысяче метров, а в примере с килограммом она равна тысяче грамм.
Возникает вопрос: есть ли продолжение у таблицы байтов? В математике есть понятие бесконечности, которое обозначается как перевернутая восьмерка: ∞.
Понятно, что в таблице байтов можно и дальше добавлять нули, а точнее, степени к числу 10 таким образом: 10 27 , 10 30 , 10 33 и так до бесконечности. Но зачем это надо? В принципе, пока хватает терабайт и петабайт. В будущем, возможно, уже мало будет и йоттабайта.
Напоследок парочка примеров по устройствам, на которые можно записать терабайты и гигабайты информации.
Есть удобный «терабайтник» – внешний жесткий диск, который подключается через порт USB к компьютеру. На него можно записать терабайт информации. Особенно удобно для ноутбуков (где смена жесткого диска бывает проблематична) и для резервного копирования информации. Лучше заранее делать резервные копии информации, а не после того, как все пропало.
Флешки бывают 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб, 8 Гб, 16 Гб, 32 Гб, 64 Гб и даже 1 терабайт.
Могут вмещать 650 Мб, 700 Мб, 800 Мб и 900 Мб.
DVD-диски рассчитаны на большее количество информации: 4.7 Гб, 8.5 Гб, 9.4 Гб и 17 Гб.
