Что такое бит?

Определение в информационных технологиях

   Всю нужную информацию на компьютере и перносных, других электронных носителях мы храним в битах и байтах. Бит — наименьшая единица хранения информациии. Он помогает хранить данные на устройствах и создавать коды для совсем разных программ. Другими словами, бит нужен для того, чтобы кодировать различный материал.

   Как вы поняли, более крупной единицей измерения битов является байт. Битом можно назвать своебразную букву алфавита компьютерного языка. Произхождение слова «бит» незамысловато, от английского выражения «binary digit», что дословно означает «двоичная цифра». Эта единица информации принимает всего два значения — это 1 и 0. В одном байте содержится 8 разрядов. Выходит, одним байтом можно выразить 2 в восьмой степени. То есть это 256 разных значений, которые будут колебаться от 0 до 255. 

Видео

Двоичная система счисления

Двоичная система счисления оперирует всего лишь двумя символами и 1. Она повсеместно применяется в цифровой технике, поскольку очень удачно сочетается с двумя устойчивыми состояниями электрической цепей: включено и выключено либо есть сигнал и нет сигнала. Также нулем еще обозначают сигнал низкого уровня, а единицей – высокого.

Порядок записи двоичного числа полностью соответствует десятичному. Веса позиций также возрастают справа налево. Только основанием является 2, а не 10.

Чтобы отличать двоичную систему от десятичной в цифровой технике используют индекс 2 и 10 соответственно:

1101₂ – двоичное;

1101₁₀ – десятичное.

При написании кода программы для обозначения двоичного значения перед ним ставится префикс b, например 0b11010101. Если записывается десятичное, то перед ним ничего не ставится.

b11010101 – двоичное;

11010101 – десятичное.

Бит и байт

Двоичная система счисления также используется при хранении и обработке информации.

Вся информация цифровых запоминающих устройств хранится в памяти. Память представляет собой набор ячеек.

Каждая ячейка содержит один бит данных. Бит – это единица измерения объема памяти. В одном бите можно запоминать максимум два значения: 0 – это одно значение, а 1 – второе.

Bit происходит от двух английских слов Binary Digit (двоичное число).

При работе с битами регистров микроконтроллера мы будем часто обращаться к таким понятиям, как старший и младший биты. Эти понятия строго регламентированы. В двоичной системе разряд, который имеет самую правую позицию, получил название младший значащий бит (МЗБ). В англоязычной литературе его называют Least Significant Bit (LSB). Именно с него начинается нумерация битов.

Наибольший вес имеет бит, находящийся в самой левой ячейке памяти. Его принято называть старший значащий бит (СЗБ) или Most Significant Bit – MSB.

Более емкой единицей информации является байт (byte). Он равен 8 битам, т. е. восемь элементарных ячеек памяти составляют один байт.

1 байт = 8 бит

В одном бите можно хранить только два разных значения или две комбинации. А в 1 байте можно хранить 256 различных комбинаций. Ровно столько же символов содержится в таблице кодировки ASCII. Но об этом в другой раз.

На практике пользуются большими значениями объёма памяти килобайтами, мегабайтами, гигабайтами и терабайтами.

1 килобайт (кБ) = 1024 байт

1 мегабайт (МБ) = 1024 кБ

1 гигабайт (ГБ) = 1024 МБ

1 терабайт (ТБ) = 1024 ГБ

Преобразование десятичного числа в двоичное

На практике программисты часто пользуются несколькими системами счисления. Поэтому следует научиться переводить числа из десятичной системы в двоичную. Здесь можно выделить два простых способа. Рассмотрим их по порядку.

Первый способ заключается в том, что десятичное число непрерывно делится на два. При этом учитывается полностью ли оно разделилось или с остатком. Если значение делится без остатка, как например 4/2 = ровно 2 или 6/2 = ровно 3, то записывается ноль, а если с остатком, как 3/2 или 5/2, то записывается единица.

Теперь давайте переведем число 125 в двоичную форму.

125/2 = 62 остаток 1

  62/2 = 31 остаток 0

  31/2 = 15 остаток 1

  15/2 = 7   остаток 1

    7/2 = 3   остаток 1

    3/2 = 1   остаток 1

    1/2 = 0   остаток 1

Получаем двоичное число 1111101₂

Я надеюсь здесь понятно, что если 1 разделить на 2, то математически ноль никак не получится, однако такой подход позволяет объяснить данный алгоритм.

Еще один пример.

84/2 = 42 остаток 0

42/2 = 21 остаток 0

21/2 = 10 остаток 1

10/2 = 5   остаток 0

  5/2 = 2   остаток 1

  2/2 = 1   остаток 0

  1/2 = 0   остаток 1

Результат 1010100₂

Второй способ

Второй способ имеет такую идею. С изначального числа нужно вычесть число в степени два, которое будет меньше заданного значения. Для ускорения процесса преобразования воспользуемся следующей таблицей.

Давайте преобразуем 125.

Наибольшая степень числа 2 меньшая значения 125 равна 6, т.е. 2⁶. Два в шестой степени равно 64. В 6-й бит записываем единицу. Теперь от 125 отнимаем 64 и получаем 61. Ближайшая степень двойки является 5, т. е. число 32. Следовательно, 5-й бит также находится в единице. Отнимаем от 61 значение 32 и получаем 29. 4-й бит, который соответствует числу 16, также находится в единице. 29 – 16 = 13, поэтому и 3-й бит = 1. 13 – 8 = 5. Отсюда видно, что и второй бит находится в единице. Далее от 5 отнимаем 4 и получаем единицу. Поскольку 1-й бит равен двум (2¹ = 2), а два менее единицы, то в него записываем ноль. Нулевой бит равен одному (2 = 1), поэтому в него заносим единицу. В итоге получаем следующее двоичное число: 1111101₂.

Следует обратить особое внимание на то, что нумерация битов, во-первых, выполняется справа налево, а во-вторых начинается с нуля! Это несколько непривычно, поскольку в десятичной системе счисления счет принято начинать с единицы. Однако в цифровой технике счет всегда идет с нуля! К этому следует приучить себя заранее, так как при написании программ для микроконтроллеров мы все время будем начинать счет битов с нуля. В дальнейшем вы такому счету быстро привыкнете, поскольку и в техническом описании МК строго соблюдается данное правило.

  Преобразование двоичного числа в десятичное

Преобразование двоичного числа в десятичное выполняется довольно просто. Для этого следует сложить десятичные веса всех двоичных разрядов, в которых имеются единицы. Биты, в которых записан ноль, пропускаются. В качестве примера возьмем такое значение: 10101101. Нулевой, второй, третий, пятый и седьмой биты имеют единицы. Получаем: 2 + 2² + 2³ + 2⁵ + 2⁷= 1 + 4 +8 + 32 + 128 = 173.

10101101₂ = 173₁₀

В таблицах, приведенных ниже, наглядно показано перевод чисел из двоичной в десятичную систему счисления.

Еще пример.

Сравнение

Проводить сравнение нужно по разным параметрам. Основным является объем. В случае с байтом он вмещает в себя 8 битов. Особенностью является тот факт, что бит может принимать значение 0 или 1,но  байт — от 0 до 256. Когда речь идет о скорости передачи данных, применяются значения с указанием времени за которое происходит передача. Общепринято использовать для этого секунды. Указываться в этом случае будет так: бит/с и байт/с (Кбит/с и Кб/с,  соответственно, когда речь идет о больших объемах). Эти параметры существенно отличаются друг от друга.

Также может быть интересно:   Мегабайт и гигабайт — что это такое и отличия

В килобитах считается скорость, которая требуется для проведения процесса подключения или количество полученной/переданной информации за определенную единицу времени (как уже упоминалось – в секунду). В килобайтах обычно отображается скорость скачивания любой информации в виде файлов. Таким образом, при скорости подключения 128 Кбит/с скорость скачивания будет составлять всего 16 Кб/с, то есть документ размером 160 Кб загрузится за 10 секунд, но при условии, что любые другие помехи будут отсутствовать. Биты и байты являются основой для измерения, они составляют другие более сложные единицы, которые применяются в программировании и компьютерной технике. Эти показатели остаются неизменными. Их можно рассматривать в качестве эталона, который применяется при разработки программ, технологий, деталей и компьютерных комплектующих. Минимальные значения сейчас практически не применяются в повседневных расчетах, но позволяют ориентироваться на данные или производить вычисления, когда речь идет о профессиональных применениях наработок в области компьютерных или информационных технологий.

   Понятие «бит» в музыке

   Что такое бит и минус в музыке? Да, есть понятие «бит» и в музыкальной сфере. С английского языка можно перевести beat как «удар». Чем больше битов в музыкальном треке, тем быстрее темп. Метроритмическая пульсация в музыке — это и есть бит. Самые сильные, громкие удары, которые мы слышим позволяют проследить бит музыки. Простой пример — бит даёт возможность создавать реп — музыку. Непосредственно минус для неё.

  Есть отдельное направление в музыке, которое так и называется, бит-музыка. Также её называют мерси-бит.  Это название используется для групп из Ливерпуля рядомс рекой, которая так и называется Мёрси. А группы из Бирмингема используют название «брамбит». Так называют жанр рок-музыки, который зародился в Великобритании в ранних 60-х годах. В такой  музыке обычно доминирует чистый и гармоничный вокал, чистая гитара, четкая партия ударных инструментов. 

Именно эту музыку считают предвестницей рок-музыки.Она представляет собой микс  таких музыкальных направлений как скиффла, ритм-н-блюз, рок-н-ролл, соул, ду-воп. Такая музыка отличается ритмичностью, особой атмосферностью и настроением.

   Скорость бита в музыке обычно довольно быстрая и ритмичная, с чётко выраженными ударами.

Преобразование двоичного числа в шестнадцатеричное

 Еще одним положительным свойством шестнадцатеричного числа является простота получение его из двоичного. Такое преобразование выполняется следующим образом: сначала двоичное число разбивается на группы по четыре быта или на полубайты, которые еще называют тетрадами. Если количество битов не кратно четырем, то их дополняют нулями. Далее следует сложить значение всех битов в каждом полубайте. Сумма каждого полубайта даст значение отдельной цифры шестнадцатеричного числа.

Сколько байт в килобайте, мегабайте, гигабайте, терабайте

А теперь самое время перейти к производным байта и представить, какие приставки увеличения здесь используются. Ведь байт как единица очень маленькая величина, и для удобства очень даже полезно использовать аналоги, которые бы обозначали 1000 B, 1 000 000 B и т.д. Здесь тоже есть свои нюансы, о которых и поговорим ниже.

Строго говоря, для представления величин корректно использовать приставки для двоичной системы счисления, которые кратны 2¹⁰ (1024). Это кибибайт, мебибайт, гебибайт и т.д.

Но данные словосочетания не прижились в широком использовании. Возможно, одной из причин стала их неблагозвучность. Поэтому пользователи (и не только) повсеместно употребляют вместо двоичных десятеричные приставки (килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты), что является не совсем корректным, поскольку по сути (в соответствии с правилами десятичной системы счисления) это означает следующее:

Но раз уж так сложилось, ничего не поделаешь. Важно лишь помнить, что на практике часто используются килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт), терабайт (Тбайт) именно в качестве производных от байта как единицы измерения информации в двоичной системе. И в этом случае употребляют, например, термин «килобайт», имея ввиду именно 1024 байт.

Однако, очень часто производители накопителей (включая жесткие диски, флэшки, DVD- и CD-диски) при указании объема для хранения информации применяют именно десятичные приставки по прямому назначению (1 Кбайт = 1000 байт), в то время как тот же Виндовс, например, рассчитывает их размер в двоичной системе.

Отсюда и выходит некоторое несоответствие, которое может запутать простого пользователя. Скажем, в документации указана емкость диска 500 Гб, в то время как Windows показывает его объем равным 466,65 Гбайт.

По сути никакого расхождения нет, просто размер накопителя присутствует в разных системах счисления (тот же пень, только сбоку). Для неопытных юзеров это крайне неудобно, но, как я уже сказал, приходится с этим мириться.

Резюмируя, отмечу следующее. Скажем, вам зададут вопрос: сколько байт в килобайте? Теоретически корректным будет ответ: 1 килобайт равен 1000 байтам. Просто надо помнить, что на практике по большей части десятичные приставки используются в качестве двоичных, которые кратны 1024, хотя иногда они применяются по прямому назначению и кратны именно 1000.

Вот такая арифметика, надеюсь, что вы не запутались. В публикации я упомянул килобайт, мегабайт, гигабайт и терабайт, а что дальше? Какие еще более крупные единицы количества информации возможны? На этот вопрос ответит таблица, где указаны не только соотношение единиц в обеих системах, но и их обозначения в международном и российском форматах:

Двоичная система	Десятичная система
Название	Обозначение	Степень	Название	Обозначение	Степень
Рос.	Межд.	Рос.	Межд.
байт	Б	B	2	байт	Б	B	10
кибибайт	КиБ	KiB	210	килобайт	Кбайт	KB	103
мебибайт	МиБ	MiB	220	мегабайт	Мбайт	MB	106
гибибайт	ГиБ	GiB	230	гигабайт	Гбайт	GB	109
тебибайт	ТиБ	TiB	240	терабайт	Тбайт	TB	1012
пебибайт	ПиБ	PiB	250	петабайт	Пбайт	PB	1015
эксбибайт	ЭиБ	EiB	260	эксабайт	Эбайт	EB	1018
зебибайт	ЗиБ	ZiB	270	зеттабайт	Збайт	ZB	1021
йобибайт	ЙиБ	YiB	280	йоттабайт	Ибайт	YB	1024

Ежели желаете быстро определить, например, сколько мегабайт в гигабайте (хотя опытный юзер легко обойдется в этом случае без таблицы), то ищите в таблице ячейки, соответствующее числу байт в мегабайте и гигабайте, а затем делите большее значение на меньшее.

Получается, что в 1 гигабайте 1000 мегабайт. Точно также можно переводить производные в двоичной системе — мебибайты в кибибайты, тебибайты в гибибайты и т.д.

Что такое бит и байт?

Что же такое эти самые бит и бай?. Как говорилось ранее, бит – это сокращенное слово от «binary digit», что означает двоичное или бинарное число. Таким образом бит воспринимает два числа – 0 или 1.

Но восемь бит представляют собой уже символ и называется это – байт. Таких последовательностей, состоящих из восьми бит 256. Этого вполне достаточно, что бы представить любой символ.

Таким образом, каждый символ равен восьми битам или одному байту. Термин «байт» был введен гораздо позже термина «бит». В 1964 году его ввел Вернер Бухгольц, который работал в IBM.

Название этого термина произошло от названия BInary digiT Eight, что означает двоичное число восемь. Что бы не путать новое название с уже имеющимся BIT (BInary digiT), буква I была заменена на букву Y. В результате и появилось новое название BYTE (байт).

Как и другие системы исчисления, веса, объема, расстояния, единицы измерения информации имеют несколько вариантов, обозначающихся приставками: килобайт, мегабайт, терабайт и пр.

Так же как, скажем граммы переводятся в килограммы и наоборот, единицы информации тоже могут переходить одна в другую. Используя их, мы можем четко определять каков у нас объем необходимой информации, и какое хранилище хорошо подойдет для ее переноса или хранения.

Теги