Fragment

Jednostki informacyjne _;
	Shannon lub bit ( podstawa 2 ); nat ( podstawa e ); tryt ( podstawa 3 ); hartley , ban lub dit ( podstawa 10 ); kubit ( kwant );

Pamięć komputera z 1980 roku, w której widać fizyczne bity. Ten zestaw około 4x4 cm odpowiada 4096 bitom.

W informatyce lub teorii informacji bit odpowiada cyfrze w binarnym systemie liczbowym i reprezentuje najmniejszą jednostkę informacji . Termin ten jest akronimem oznaczającym cyfrę binarną („cyfra binarna ”; w mniejszym stopniu nazywany bitem ). ^[¹^] Pojemność pamięci cyfrowej jest również mierzona w bitach , ponieważ słowo to ma kilka znaczeń . ^[² ]

Zwykle rejestr cyfrowy lub inne pamięci cyfrowe związane z informatyką i/lub telekomunikacją mają pojemność reprezentacji informacji na przykład 8 bitów , 16 bitów , 32 bity , 64 bity itd.; pamięć binarna ma efektywną pojemność reprezentacji jednego bitu. ^{[ 3} ]

Podczas gdy w systemie liczb dziesiętnych stosuje się dziesięć cyfr (dziesięć symboli) , w systemie binarnym używane są tylko dwie cyfry, 0 i 1. Bit może reprezentować jedną z dwóch wartości: 0 lub 1 . Tak więc bit można zilustrować jako żarówkę, która może znajdować się w jednym z dwóch następujących stanów:

wyłączony

lub włączony

Podobnie bit może reprezentować dowolne dwie wartości, takie jak prawda lub fałsz , otwarte lub zamknięte, białe lub czarne, północ lub południe itp.

Łączenie bitów

Istnieją 4 możliwe pary z dwoma *bitami*
Bit 1	Bit 0
0	0
0	1
1	0
1	1

Za pomocą bitu możemy reprezentować tylko dwie wartości lub dwa różne stany, które zwykle są reprezentowane jako 0, 1. ^{[ 4 ]} Aby przedstawić lub zakodować więcej informacji w urządzeniu cyfrowym, potrzebujemy większej liczby bitów . Jeśli użyjemy dwóch bitów , będziemy mieli cztery możliwe warianty z powtórzeniami :

${\ Displaystyle VR_ {2} ^ {2} = 2 ^ {2}}$

0 0 — Oba są „wyłączone”
0 1 - Pierwszy jest „wyłączony”, a drugi „włączony”
1 0 - Pierwszy jest „włączony”, a drugi „wyłączony”
1 1 - Oba są "włączone"

Dzięki tym czterem odmianom możemy reprezentować do czterech różnych wartości lub stanów, takich jak kolory niebieski, zielony, czerwony i magenta.

Za pomocą sekwencji bitów można zakodować dowolną wartość dyskretną , taką jak liczby, słowa i obrazy . Cztery bity tworzą półbajt i mogą reprezentować do 2 ⁴ = 16 różnych wartości; osiem bitów tworzy oktet i można przedstawić do 2 ⁸ = 256 różnych wartości. Ogólnie rzecz biorąc, za pomocą liczby n bitów można przedstawić do ²ⁿ różnych wartości lub stanów .

Uwaga : Bajt i oktet to nie to samo. Podczas gdy oktet ma zawsze 8 bitów , bajt zawiera ustaloną liczbę bitów , która nie musi wynosić 8. Na starszych komputerach bajt może składać się z 6, 7, 8 lub 9 bitów . Obecnie w ogromnej większości komputerów iw większości dziedzin bajt ma 8 bitów, co odpowiada oktetowi, ale są wyjątki. ^{[ 5} ]

Wartość miejsca

W dowolnym systemie liczb pozycyjnych wartość cyfr zależy od pozycji, w jakiej się znajdują.

Na przykład w systemie dziesiętnym cyfra 5 może być warta 5, jeśli znajduje się w miejscu jedności, ale jest warta 50, jeśli jest w miejscu dziesiątek, a 500, jeśli jest w miejscu setek. Uogólniając, za każdym razem, gdy przesuwamy się o jedno miejsce w lewo, cyfra jest warta 10 razy więcej, a za każdym razem, gdy przesuwamy się o jedno miejsce w prawo, jest warta 10 razy mniej. Dotyczy to również liczb z ułamkami dziesiętnymi.

+-----------+-----------+-----------+---------------+- ----------+
| Setki | Dziesiątki | Jednostki | Dziesiąte | Setne| ← Nazwa pozycji
+-----------+-----------+-----------+---------------+- ----------+
| 100 | 10 | 1 | 1/10 | 1/100 | ←Wartość dziesiętna
+-----------+-----------+-----------+---------------+- ----------+ zgodnie z twoją pozycją
| 10^2 | 10^1 | 10^0 | 10^(-1) | 10^(-2) | ←Wartość dziesiętna
+-----------+-----------+-----------+---------------+- ----------+ zgodnie z twoją pozycją
                                    ↑ wyrażony w potęgach 10
                       pozycja przecinka dziesiętnego

Zatem liczba 153,7 to tak naprawdę: 1sta + 5 dziesiątek + 3 jedynki + 7 dziesiątych, czyli:

100 + 50 + 3 + 0,7 = 153,7.

W systemie binarnym jest podobnie, z tą różnicą, że za każdym razem, gdy cyfra binarna ( bit ) zostanie przesunięta o jedną pozycję w lewo, jest warta podwojona (2 razy więcej), a za każdym razem, gdy zostanie przesunięta w prawo, jest warta połowę ( 2 razy więcej).mniej).

+-----+-----+-----+-----+-----+
| 16 | 8 | 4 | 2 | 1 | ← Wartość bitu zgodnie z jego pozycją
+-----+-----+-----+-----+-----+ wyrażone w liczbach
| 2^4 | 23 | 2^2 | 2^1 | 2^0 | ← Wartość bitu zgodnie z jego pozycją
+-----+-----+-----+-----+-----+ wyrażone jako potęgi 2

Poniżej widzimy reprezentowaną liczbę 19.

16 + 2 + 1 = 19.

16	8	4	dwa	1	← Wartość miejsca
					Graficzna reprezentacja bitów jako włączonych i wyłączonych żarówek
1	0	0	1	1	← Cyfry binarne ( bity )

Można również reprezentować wartości ułamkowe. Liczby rzeczywiste mogą być reprezentowane w formacie stałoprzecinkowym lub zmiennoprzecinkowym . Poniżej widzimy liczbę 5,25 reprezentowaną w postaci binarnej stałoprzecinkowej.

4 + 1 + 0,25 = 5,25

4	dwa	1	1/2	1/4	← Wartość miejsca
					Graficzna reprezentacja bitów jako włączonych i wyłączonych żarówek
1	0	1	0	1	← Cyfry binarne ( bity )

Ten powyżej jest reprezentacją stałoprzecinkową liczby rzeczywistej w formacie binarnym. Chociaż zmiennoprzecinkowa reprezentacja liczb rzeczywistych różni się od przedstawionej tutaj, schemat daje wyobrażenie o części koncepcji. Reprezentacja zmiennoprzecinkowa jest podobna do notacji naukowej na ręcznym kalkulatorze, tylko liczby binarne są używane zamiast liczb dziesiętnych, a wykładnik nie ma podstawy 10, ale podstawy 2.

Subskrypcje

Podczas pracy z kilkoma systemami liczbowymi lub gdy nie jest jasne, z którym z nich pracujesz, zwykle używa się indeksu dolnego, aby wskazać system liczbowy, za pomocą którego dana liczba została reprezentowana. 10 to indeks dolny dla liczb w systemie dziesiętnym, a 2 dla liczb w systemie dwójkowym. Poniższe przykłady pokazują dwie liczby w systemie dziesiętnym i ich odpowiedniki w systemie binarnym. Ta równość jest reprezentowana w następujący sposób:

19 ₁₀ = 10011 ₂
5,25 ₁₀ = 101,01 ₂

Najbardziej i najmniej znaczące bity

Zestaw lub grupa bitów , taka jak byte , reprezentuje zestaw uporządkowanych elementów. Najbardziej znaczący bit (MSB) to bit o największej wadze (najwyższej wartości) w zestawie, podobnie najmniej znaczący bit (LSB) to bit o najniższej wadze w zestawie.

W bajcie najbardziej znaczący bit znajduje się na pozycji 7, a najmniej znaczący bit na pozycji 0.

+---+---+---+---+---+---+---+---+
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ←Pozycja bitu
+---+---+---+---+---+---+---+---+
|128|64 |32 |16 | 8 | 4 | 2 | 1 | ←Wartość bitu zgodnie z jego pozycją
+---+---+---+---+---+---+---+---+
  ↖ Najbardziej znaczący bit ↖ Najmniej znaczący bit

W 16 - bitowym słowie najbardziej znaczący bit znajduje się na pozycji 15, a najmniej znaczący bit na pozycji 0.

+----+----+----+----+----+----+---+---+---+---+--- +---+---+---+---+---+
| 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 | ← Pozycja bitu
+----+----+----+----+----+----+---+---+---+---+--- +---+---+---+---+---+
|2^15|2^14|2^13|2^12|2^11|2^10|512|256|128|64 |32 |16 | 8 | 4 | 2 | 1 | ← Wartość uzgodnionego bitu
+----+----+----+----+----+----+---+---+---+---+--- +---+---+---+---+---+ do Twojej pozycji
  ↖ Najbardziej znaczący bit ↖ Najmniej znaczący bit

Weźmy na przykład zakodowaną binarnie liczbę dziesiętną 27 w jednym oktecie:

$27=16+8+2+1=2^{4}+2^{3}+2^{1}+2^{0}$ -> 0 0 0 1 1 0 1 1

Tutaj pierwsze „0”, to po lewej stronie (odpowiadające współczynnikowi ) jest najbardziej znaczącym bitem , będąc ostatnim „1”, tym po prawej stronie (odpowiadającemu współczynnikowi ) , najmniej znaczący. $2^{7}$ $2^{0}$

W obu przypadkach najbardziej znaczący bit to ten, który jest zwykle reprezentowany po lewej stronie, a najmniej znaczący bit to ten po prawej stronie. Jest to analogiczne do systemu dziesiętnego, gdzie najbardziej znacząca jest cyfra po lewej stronie, a najmniej znacząca po prawej, jak na przykład w liczbie 179, najbardziej znacząca cyfra, ta o największej wartości, wynosi 1 (liczba setek) i najmniej znacząca 9 (jednostka).

Ta koncepcja istotności rozciąga się na zbiór bajtów reprezentujących liczby lub wartości liczbowe w komputerach .

Little-endian i Big-endian

Little endian i big endian odnoszą się do kolejności, w jakiej maszyny przypisują bajtom reprezentującym liczby lub wartości liczbowe. Maszyna little- endian alokuje najmniej znaczące bajty na dolnym końcu pamięci, podczas gdy maszyna typu big- endian alokuje najbardziej znaczące bajty na górnym końcu. W komputerach każdy bajt jest identyfikowany przez swoją pozycję w pamięci (adres). Kiedy mamy do czynienia z liczbami więcej niż jeden bajt , te bajty również muszą być uporządkowane od najmniejszego do największego, wskazując pozycję najmniej znaczącego bajtu i najbardziej znaczącego bajtu . Tak więc bajt z liczbą dziesiętną 27 byłby przechowywany na maszynie little endian tak samo jak na maszynie big endian , ponieważ zajmuje tylko jeden bajt . Jednak w przypadku większych liczb bajty, które je reprezentują, byłyby przechowywane w innej kolejności w każdej architekturze. Ten aspekt jest szczególnie ważny w asemblerze lub programowaniu w kodzie maszynowym , ponieważ niektóre maszyny uważają bajt znajdujący się pod najniższym adresem w pamięci za najmniej znaczący ( architektura little endian , taka jak procesory Intela ), podczas gdy inne uważają, że jest to najbardziej znaczący bajt ( architektura big endian , jak procesory Motorola ).

AABBCCDDRozważmy na przykład 32 - bitową (4 - bajtową ) szesnastkową liczbę całkowitą znajdującą się pod adresem pamięci 100. Liczba zajmowałaby pozycje od 100 do 103, ale w zależności od tego, czy maszyna jest little czy big endian, bajty byłyby przechowywane inaczej:

Little-endian (jak Intel)

	`100`	`101`	`102`	`103`
`...`	`DD`	`CC`	`BB`	`AA`	`...`

Big-endian (jak Motorola)

	`100`	`101`	`102`	`103`
`...`	`AA`	`BB`	`CC`	`DD`	`...`

Na powyższych obrazach, gdzie lokalizacje pamięci 100, 101, 102 i 103 są reprezentowane rosnące od lewej do prawej, „wydaje się”, że reprezentacja big endian jest bardziej naturalna, ponieważ liczbę AABBCCDDmożna odczytać poprawnie (patrz rysunek ), podczas gdy w reprezentacja little endian wygląda na to, że liczba jest do góry nogami lub „do góry nogami”. Jednak nic nie powstrzyma nas przed wyobrażeniem sobie, że adresy pamięci „rosną” od prawej do lewej, a patrząc na pamięć w ten sposób, reprezentacja little- endian „wygląda naturalnie”, a big-endian „wygląda naturalnie”. » do góry nogami, jak pokazano na poniższych rysunkach.

Little-endian (jak Intel)

	`103`	`102`	`101`	`100`
`...`	`AA`	`BB`	`CC`	`DD`	`...`

Big-endian (jak Motorola)

	`103`	`102`	`101`	`100`
`...`	`DD`	`CC`	`BB`	`AA`	`...`

Niezależnie od tego, czy maszyna ma architekturę little endian , czy big endian, bity w każdym bajcie są zawsze w tej samej kolejności, z najbardziej znaczącym bitem po lewej i najmniej znaczącym po prawej stronie. Rejestry procesora, które mogą mieć od 4 do 64 bitów i więcej, również mają swoje bity w tej samej kolejności na obu typach maszyn. Różnica między little i big endian istnieje tylko zewnętrznie, w kolejności, w jakiej bajty są reprezentowane w pamięci.

Architektury 4-, 8-, 16-, 32- i 64-bitowe

Mówiąc o procesorach lub mikroprocesorach 4, 8, 16, 32, 64 bitowych, odnosi się to do rozmiaru w liczbie bitów, jaką mają wewnętrzne rejestry procesora, a także do zdolności przetwarzania jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU) . ). Mikroprocesor 4-bitowy ma rejestry 4-bitowe i ALU wykonuje operacje na danych w tych rejestrach 4-bitowych, natomiast procesor 8-bitowy ma rejestry i przetwarza dane w grupach 8-bitowych.

Procesory 16-, 32- i 64-bitowe mają odpowiednio 16-, 32- i 64-bitowe rejestry i jednostki ALU i mogą generalnie przetwarzać dane zarówno w rozmiarze bitowym ich rejestrów, jak i, w zależności od ich konstrukcji, w pewnych podwielokrotności ich rejestrów. Tak więc 16-bitowy procesor może przetwarzać dane w grupach 8- i 16-bitowych, zachowując się tak, jakby był zarówno procesorem 8-bitowym, jak i 16-bitowym. Procesor 32-bitowy może przetwarzać dane w grupach po 8, 16 i 32 bity, a procesor 64-bitowy może przetwarzać dane w grupach po 8, 16, 32 i 64 bity. Aby to zrobić, 16-, 32- i 64-bitowe procesory zazwyczaj mają swoje rejestry podzielone na mniejsze rejestry. Na przykład rejestry 32-bitowego procesora można podzielić na 16-bitowe i 8-bitowe rejestry i może on wykonywać operacje arytmetyczne, logiczne, porównania i inne z dowolnym ze swoich rejestrów w dowolnym z nich. rozmiary.

Mówiąc, powiedzmy, procesory 32-bitowe, mamy na myśli ich zdolność do przetwarzania danych w maksymalnie 32 bitach jednocześnie (może również przetwarzać dane w 8 i 16 bitach). Nazwa „mikroprocesor 32-bitowy” nie odnosi się do rozmiaru szyny danych procesora lub szyny adresowej, ale do jego zdolności do normalnej pracy z danymi w maksymalnej liczbie bitów (z pewnymi wyjątkami).

Na przykład pierwsze procesory architektury x86 , Intel 8086 i Intel 8088 , były procesorami 16-bitowymi, ponieważ miały 16-bitowe (i 8-bitowe) rejestry, a ich jednostki arytmetyczno-logiczne mogły wykonywać 16-bitowe (i 8-bitowe) ) operacje 8-bitowe). Zewnętrznie jednak 8086 miał 16-bitową magistralę danych i mógł przenosić dane do i z procesora w 8-bitowych i 16-bitowych blokach), podczas gdy 8088 miał tylko 8-bitową magistralę danych i mógł również przenosić dane do i z procesora.przenieś dane 8-bitowe i 16-bitowe do i z procesora, jednak ponieważ szyna danych miała tylko 8 bitów, aby przenieść 16 bitów danych, musiała wykonać dwie 8-bitowe operacje odczytu lub zapisu , ze względu na ograniczoną magistralę danych. Było to całkowicie przezroczyste, dwa procesory wykonywały dokładnie ten sam 16-bitowy zestaw instrukcji , tylko 8088 był wolniejszy za każdym razem, gdy musiał odczytywać lub zapisywać 16 bitów danych do lub z pamięci.

Bit w filmach

W filmie Tron nieco jest reprezentowany przez biały wielościenny kształt, który jest połączeniem dwunastościanu i dwudziestościanu . Możesz tylko powiedzieć „tak” (włączone) i „nie” (wyłączone). Gdy bit mówi „tak”, na krótko zmienia się w żółty ośmiościan, a gdy mówi „nie”, zmienia się w czerwony spiczasty kształt. Jeśli jesteś zaniepokojony, powtórz słowo kilka razy, na przykład: „Nie, nie, nie, nie, nie, nie!”.

Zobacz także

Uwagi i odniesienia

↑ Królewska Akademia Hiszpańska i Stowarzyszenie Akademii Języka Hiszpańskiego (2005). "bit" . Panhiszpański słownik wątpliwości . Madryt: Santillana. ISBN 978-8-429-40623-8 . Źródło 11 marca 2015 .
↑ Znormalizowane jednostki do zastosowania w technologii informacyjnej / „Co to jest megabajt…?” , strona internetowa „Uniwersytetu Cambridge”:

Cytat: Jednostką pojemności informacyjnej jest „1 bit”. Nazwa „bit” pochodzi od „cyfry binarnej” i nie należy jej dalej skracać. Pojemność informacji o ilości jest bezwymiarowa, ponieważ odnosi się do wielu symboli binarnych. / Jeden „bit” to pojemność informacyjna odpowiadająca jednej cyfrze binarnej. Reprezentuje zdolność radzenia sobie z wiedzą o tym, które z dwóch możliwych zdarzeń uzupełniających się wydarzyło.

Tłumaczenie hiszpańskie: Podstawową jednostką pojemności informacji jest „bit”. Termin „bit” wywodzi się z angielskiego „cyfra binarna” (to jest skrót od tego, co w języku hiszpańskim nazwano by „cyfra binarna”), a zwykłą rzeczą jest to, że ten termin nie jest reprezentowany przez jego inicjał lub przez inna forma skrócona. Pojemność informacyjna zawsze odnosi się do liczby symboli binarnych, które zawiera na przykład pamięć, a zatem jest wartością skalarną. / „Bit” to pojemność informacyjna np. pamięci binarnej, która w pewien sposób jest w stanie przechowywać cyfrę binarną, co pozwala zarządzać wiedzą o czymś, dla czego byłyby tylko dwie możliwości wystąpienia.
↑ Eduardo Sánchez, Przedstawicielstwo informacji , strona cyfrowa „Szwajcarski Federalny Instytut Technologii/Laboratorium Systemów Logicznych”.
↑ Definicja: Bit , strona cyfrowa „Definición_de”.
↑ Jednostki miary w Computing , witryna cyfrowa „Konfiguruj sprzęt”, 28 czerwca 2007 r.

Bibliografia

John B. Anderson, Rolf Johnnesson, Zrozumienie przekazywania informacji , Wiley Publisher, 2006, ISBN 0471711195 i 9780471711193.

Norman Abramson, Teoria informacji i kodowanie , McGraw-Hill, 1963.

Linki zewnętrzne

Wikisłownik zawiera definicje i inne informacje na temat bitu .

[1] Królewska Akademia Hiszpańska i Stowarzyszenie Akademii Języka Hiszpańskiego (2005). "bit" . Panhiszpański słownik wątpliwości . Madryt: Santillana. ISBN 978-8-429-40623-8 . Źródło 11 marca 2015 .

[cam-2] Znormalizowane jednostki do zastosowania w technologii informacyjnej / „Co to jest megabajt…?” , strona internetowa „Uniwersytetu Cambridge”:

Cytat: Jednostką pojemności informacyjnej jest „1 bit”. Nazwa „bit” pochodzi od „cyfry binarnej” i nie należy jej dalej skracać. Pojemność informacji o ilości jest bezwymiarowa, ponieważ odnosi się do wielu symboli binarnych. / Jeden „bit” to pojemność informacyjna odpowiadająca jednej cyfrze binarnej. Reprezentuje zdolność radzenia sobie z wiedzą o tym, które z dwóch możliwych zdarzeń uzupełniających się wydarzyło.

Tłumaczenie hiszpańskie: Podstawową jednostką pojemności informacji jest „bit”. Termin „bit” wywodzi się z angielskiego „cyfra binarna” (to jest skrót od tego, co w języku hiszpańskim nazwano by „cyfra binarna”), a zwykłą rzeczą jest to, że ten termin nie jest reprezentowany przez jego inicjał lub przez inna forma skrócona. Pojemność informacyjna zawsze odnosi się do liczby symboli binarnych, które zawiera na przykład pamięć, a zatem jest wartością skalarną. / „Bit” to pojemność informacyjna np. pamięci binarnej, która w pewien sposób jest w stanie przechowywać cyfrę binarną, co pozwala zarządzać wiedzą o czymś, dla czego byłyby tylko dwie możliwości wystąpienia.

[3] Eduardo Sánchez, Przedstawicielstwo informacji , strona cyfrowa „Szwajcarski Federalny Instytut Technologii/Laboratorium Systemów Logicznych”.

[4] Definicja: Bit , strona cyfrowa „Definición_de”.

[5] Jednostki miary w Computing , witryna cyfrowa „Konfiguruj sprzęt”, 28 czerwca 2007 r.

[

[

[ 3

[ 4 ]

[ 5

Wielokrotności bitów
Przedrostek SI ( SI )			Prefiks binarny ( IEC 60027-2 )
Nazwa	Symbol	Wiele	Nazwa	Symbol	Wiele
Kilobit	kbit	10 ³	Kibibit	kbit	2 ¹⁰
megabajt	MBit	10 ⁶	Mebibit	mibit	2 ²⁰
Gigabit	GB	10 ⁹	Gibibit	Gibit	2 ³⁰
Terabajt	fragment	10 ¹²	tebibit	Tibit	2 ⁴⁰
petabajt	pbit	10 ¹⁵	Pebibit	Pibit	2 ⁵⁰
sprawdzać	Ebit	10 ¹⁸	eksponować	Eibit	2 ⁶⁰
Zettabit	Zbit	10 ²¹	Zebibit	Zibit	2 ⁷⁰
Yottabit	ybit	10 ²⁴	Yobibit	yibit	2 ⁸⁰