Unități primare și derivate de informație

Unități primare

  (Compararea unităților de informații:. bit, trit, nat, ban Cantitatea de informații este înălțimea barelor. Nivelul de culoare verde închis este unitatea ”nat”, https://en.wikipedia.org/wiki/File:Units_of_information.svg)

In 1928, Ralph Hartley a observat un principiu fundamental de stocare, care a fost oficializat și mai mult de Claude Shannon în 1945: informațiile care pot fi stocate într-un sistem sunt proporționale cu logaritmul og_b N al numărului N de stări posibile ale acestui sistem. Schimbarea bazei logaritmului de la b la un număr diferit c are ca efect multiplicarea valorii logaritmului printr-o constantă determinată, respectiv log_c N = (log_c b) log_b N. Prin urmare, alegerea bazei b determină unitatea utilizată pentru a măsura informațiile. În special, în cazul în care b este un număr întreg pozitiv, atunci unitatea este cantitatea de informații care poate fi stocată într-un sistem cu N stări posibile.

Atunci când b este 2, unitatea este shannon, egală cu conținutul de informații dintr-un “bit” (o contracție de cifre binare). Un sistem cu 8 stări posibile, de exemplu, poate stoca până la log₂8 = 3 biți de informație. Alte unități care au nume includ:

• Baza b = 3: unitatea se numește “trit“, și este egală cu log₂ 3 (≈ 1.585) biți.
• Bază b = 10: unitatea este numită decimal digit, hartley, ban, decit, sau dit, și este egală cu log₂ 10 (≈ 3.322) biți.
• Baza b = e, baza logaritmilor naturali: unitatea se numește nat, nit sau nepit (din Neperian), și are valoarea de log₂ e (≈ 1.443) biți.

Trit, ban, și nat sunt rareori folosiți pentru a măsura capacitatea de stocare; dar nat, în special, este adesea utilizat în teoria informației, deoarece logaritmii naturali sunt, uneori mai convenabili decât logaritmii în alte baze.

Unități derivate din biți

Mai multe denumiri convenționale sunt utilizate pentru colecții sau grupuri de biți.

Octet (byte)

Din punct de vedere istoric, un octet a fost numărul de biți folosiți pentru a codifica un caracter de text în computer, care a depins de arhitectura hardware de calculator; dar astăzi înseamnă aproape întotdeauna opt biți – adică, un octet. Un octet poate reprezenta 256 (28) valori distincte, cum ar fi numere întregi de la 0 la 255, sau de la -128 la 127. Standardul IEEE 1541-2002 specifică liter “B” (majusculă) ca simbol pentru octet. Bytes (octeți), sau multipli ai acestora, sunt aproape întotdeauna folosiți pentru a specifica dimensiunile fișierelor de calculator și capacitatea unităților de stocare. Cele mai multe calculatoare moderne și dispozitivele periferice sunt proiectate pentru a manipula datele în octeți sau grupuri întregi de bytes, mai degrabă decât biți individuali.

Nibble

Un grup de patru biți, sau o jumătate de octet, este uneori numit un nibble sau nybble. Această unitate este cel mai des utilizată în contextul unor reprezentări hexazecimale, din moment ce un nibble are aceeași cantitate de informații ca o singură cifră hexazecimală.

Cuvânt, bloc și pagină

Calculatoarele manipulează de obicei biți în grupuri de dimensiune fixă, numite convențional cuvinte. Numărul de biți într-un cuvânt este de obicei definit de dimensiunea registrelor din procesorul computerului, sau prin numărul de biți de date care sunt preluate din memoria sa principală într-o singură operație. În arhitectura IA-32 mai frecvent cunoscută sub numele de x86-32, un cuvânt este de 16 biți, dar și alte arhitecturi anterioare și actuale folosesc cuvinte cu 8, 24, 32, 36, 56, 64, 80 de biți sau alte valori.

Unele instrucțiuni de mașini și formate de numere de computer folosesc două cuvinte (un “cuvânt dublu” sau “dword“), sau patru cuvinte (un “cuvânt cvadruplu” sau “quad“).

Cache-urile de memorie de calculator operează de obicei pe blocuri de memorie care constau din mai multe cuvinte consecutive. Aceste unități sunt numite de obicei blocuri cache, sau, în cache-uri CPU, linii cache.

Sisteme de memorie virtuală partiționează stocarea principală a computerului în unități chiar mai mari, în mod tradițional numite pagini.

Multipli sistemici

Termenii pentru cantități mari de biți pot fi formați utilizând gama standard de prefixe pentru puteri de 10, de exemplu, kilogramul = 10³ = 1000 (ca în kilobit sau kbit), mega- = 10⁶ = 1.000.000 (ca în megabit sau Mbit) și giga = 10⁹ = 1.000.000.000 (ca în gigabiți sau Gbit). Aceste prefixe sunt mai des folosite pentru multipli de octeți, ca în kilooctet (1 kB = 8000 biți), megabyte (1 MB = 8000000bit) și gigabyte (1 GB = 8000000000bit).

Cu toate acestea, din motive tehnice, capacitățile de memorii de calculator și unele unități de stocare sunt adesea multipli de o anumită putere mare a lui doi, cum ar fi 2²⁸ = 268,435,456 bytes. Pentru a evita astfel de numere greoaie, oamenii au abuzat de multe ori de prefixe pentru a desemna cea mai apropiată putere de doi, de exemplu, folosind prefixul kilo pentru 2¹⁰ = 1024, mega pentru 2²⁰ = 1048576, și giga pentru 2³⁰ = 1073741824, și așa mai departe. De exemplu, un cip de memorie cu acces aleator, cu o capacitate de 2²⁸ bytes ar fi menționat ca un cip de 256 megabyte. Tabelul de mai jos ilustrează aceste diferențe.

In trecut, literele mari K au fost folosite în loc de litere mici k pentru a indica 1024 în loc de 1000. Dar nu a fost aplicată în mod consecvent această utilizare.

Pe de altă parte, pentru sisteme de stocare externe (cum ar fi discuri optice), prefixele SI au fost utilizate în mod obișnuit cu valorile lor zecimale (puteri ale lui 10). Au existat mai multe încercări de a rezolva confuzia prin furnizarea de notații alternative pentru multipli de puterea lui doi. În 1998, Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) a emis un standard în acest scop, și anume o serie de prefixe binare care utilizează 1024 în loc de 1000 ca radix principal:

Standardele de memorie JEDEC cu toate acestea definesc litere mari K, M și G pentru puterile binare 2¹⁰, 2²⁰ și 2³⁰, pentru a reflecta utilizarea comună.

Exemple de valori

• 1 bit – răspundeți la o întrebare da/nu
• 1 octet – un număr de la 0 la 255.
• 90 bytes: suficient pentru a stoca un rând tipic de text dintr-o carte.
• 512 octeți = ½ KiB: sectorul tipic al unui hard disk.
• 1024 octeți = 1 KiB: mărimea blocului clasic în sistemele de fișiere UNIX.
• 2048 octeți = 2 KiB: un sector CD-ROM.
• 4096 bytes = 4 KiB: o pagină de memorie în x86 (începând cu Intel 80386).
• 4KB: aproximativ o pagină de text dintr-un roman.
• 120 kB: textul unei cărți tipice de buzunar.
• 1 MB – un pixel de imagine bitmap 1024×1024 cu 256 de culori (8 BPP adâncime de culoare).
• 3 MB – un cântec de trei minute (133 kbit/s)
• 650-900 MB – un CD-ROM
• 1 GB – 114 minute de fișiere necomprimate audio de calitate pe CD la 1.4 Mbit/s
• 8/16 GB – dimensiunea unei unități flash normale
• 4 TB – dimensiunea unui hard disk (de la sfârșitul anului 2014)
• 1.3 ZB – predicție a volumului întregului internet în 2016.