Бит и байт: единицы измерения информации¶

Бит — наименьшая единица измерения количества информации в цифровых устройствах, равная одному двоичному разряду (значению 0 или 1). Байт — производная единица, традиционно состоящая из восьми битов. Таким образом, один байт больше одного бита ровно в восемь раз: 1 байт = 8 бит. Соотношение между этими единицами является фиксированным и не зависит от типа устройства или системы счисления.

¶История терминов

Термин «бит» (сокращение от англ. binary digit — двоичная цифра) был предложен американским математиком Клодом Шенноном в 1947 году в его фундаментальной статье «Математическая теория связи». Шеннон ввёл бит как основную единицу информации, ссылаясь на работу Джона Тьюминга 1940 года, где использовалось понятие «число бинарных цифр».

Понятие байта появилось несколько позже — в 1956 году в работах инженеров компании IBM. Первоначально размер байта не был строго стандартизирован: в разных архитектурах он мог включать от 4 до 60 битов. Восьмибитовый стандарт закрепился в 1960-е годы с развитием мини-компьютеров и стал универсальным с принятием стандарта ASCII, в котором одному символу соответствовало ровно 8 бит.

¶Система измерения

Бит и байт входят в систему двоичных префиксов, принятую в информатике:

Существует два стандарта записи: двоичные префиксы (КиБ, МиБ, ГиБ), где каждая следующая единица больше предыдущей в 1024 раза, и десятичные (КБ, МБ, ГБ), где множитель равен 1000. Международная электротехническая комиссия (IEC) в 1998 году утвердила различие между этими системами, однако в бытовой речи и маркетинге они часто смешиваются.

¶Что больше: бит или байт

Ответ на вопрос однозначен: байт больше бита. Один байт содержит восемь битов, то есть может кодировать 2⁸ = 256 различных значений (от 0 до 255). Этого достаточно для представления одного символа в кодировке ASCII или одного значения пикселя в чёрно-белом изображении.

На практике разница между этими единицами проявляется при описании различных параметров:

• Объём памяти измеряется в байтах и их кратных единицах (КБ, МБ, ГБ, ТБ).
• Скорость передачи данных измеряется в битах в секунду (бит/с, кбит/с, Мбит/с). Например, скорость интернет-соединения «100 Мбит/с» означает 100 мегабит в секунду, что примерно равно 12,5 мегабайта в секунду.
• Пропускная способность каналов связи также традиционно выражается в битах.

Частая путаница возникает при сравнении скорости интернета и скорости скачивания файлов: провайдер указывает скорость в мегабитах, а браузер показывает прогресс в мегабайтах, из-за чего реальная скорость загрузки кажется в восемь раз меньше заявленной.

¶Применение

Биты используются при описании разрядности процессоров (32-битная и 64-битная архитектуры), глубины цвета изображений (24-битный цвет означает 8 бит на каждый из трёх каналов RGB) и форматов аудио (16-битное звучание компакт-дисков).

Байты служат базовой единицей для измерения объёмов файлов, оперативной памяти, дискового пространства и баз данных. В программировании размер байта может варьироваться: в языке C минимальный тип данных — char — занимает один байт, но его точный размер в битах определяется архитектурой и компилятором.

¶Интересные факты

• В японском языке слово «байт» записывается иероглифом バイト, а для обозначения 1024 байт используется отдельный термин «киロ» (キロ), что порождает двусмысленность при переводе документации.
• В ранних телекоммуникационных системах стандартный байт состоял из 7 бит (для кодировки ASCII) плюс 1 стопового бита, что фактически давало 8 бит на передачу одного символа.

Источники:

• Шеннон К. Математическая теория связи (1948)
• Международная электротехническая комиссия, стандарт IEC 80000-13
• Таненбаум Э. Современные операционные системы
• Стандарт IEEE 754 для представления чисел с плавающей точкой