Количество информации
Количество информации как мера уменьшения неопределенности знания.
(Содержательный подход к определению количества информации)
Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знаний или, как иногда говорят, к уменьшению неопределенности знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Например, после сдачи зачета или выполнения контрольной работы вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете, какую оценку получили. Наконец, учитель объявляет результаты, и вы получаете одно из двух информационных сообщений: "зачет" или "незачет", а после контрольной работы одно из четырех информационных сообщений: "2", "3", "4" или "5".
Информационное сообщение об оценке за зачет приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в два раза, так как получено одно из двух возможных информационных сообщений. Информационное сообщение об оценке за контрольную работу приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в четыре раза, так как получено одно из четырех возможных информационных сообщений.
Ясно, что чем более неопределенна первоначальная ситуация (чем большее количество информационных сообщений возможно), тем больше мы получим новой информации при получении информационного сообщения (тем в большее количество раз уменьшится неопределенность знания).
Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.
Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:
| N = 2 i | (1.1) |
Бит . Для количественного выражения любой величины необходимо сначала определить единицу измерения. Так, для измерения длины в качестве единицы выбран метр, для измерения массы - килограмм и т. д. Аналогично, для определения количества информации необходимо ввести единицу измерения.
За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица названа битом .
Если вернуться к рассмотренному выше получению информационного сообщения о результатах зачета, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, количество информации, которое несет сообщение, равно 1 биту.
Производные единицы измерения количества информации. Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей - байт, причем:
1 байт = 8 битов = 2 3 битов.
В информатике система образования кратных единиц измерения несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц, например Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10 n , где n = 3, 6, 9 и т. д., что соответствует десятичным приставкам "Кило" (10 3), "Мега" (10 6), "Гига" (10 9) и т. д.
В компьютере информация кодируется с помощью двоичной знаковой системы, и поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2 n
Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:
1 килобайт (Кбайт) = 2 10 байт = 1024 байт;
1 мегабайт (Мбайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт;
1 гигабайт (Гбайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт.
Контрольные вопросы
- 1. Приведите примеры информационных сообщений, которые приводят к уменьшению неопределенности знания.
2. Приведите примеры информационных сообщений, которые несут 1 бит информации.
Определение количества информации
Определение количества информационных сообщений. По формуле (1.1) можно легко определить количество возможных информационных сообщений, если известно количество информации. Например, на экзамене вы берете экзаменационный билет, и учитель сообщает, что зрительное информационное сообщение о его номере несет 5 битов информации. Если вы хотите определить количество экзаменационных билетов, то достаточно определить количество возможных информационных сообщений об их номерах по формуле (1.1):
Таким образом, количество экзаменационных билетов равно 32.
Определение количества информации. Наоборот, если известно возможное количество информационных сообщений N, то для определения количества информации, которое несет сообщение, необходимо решить уравнение относительно I.
Представьте себе, что вы управляете движением робота и можете задавать направление его движения с помощью информационных сообщений: "север", "северо-восток", "восток", "юго-восток", "юг", "юго-запад", "запад" и "северо-запад" (рис. 1.11). Какое количество информации будет получать робот после каждого сообщения?
Всего возможных информационных сообщений 8, поэтому формула (1.1) принимает вид уравнения относительно I:
Разложим стоящее в левой части уравнения число 8 на сомножители и представим его в степенной форме:
8 = 2 × 2 × 2 = 2 3 .
Наше уравнение:
Равенство левой и правой частей уравнения справедливо, если равны показатели степени числа 2. Таким образом, I = 3 бита, т. е. количество информации, которое несет роботу каждое информационное сообщение, равно 3 битам.
Алфавитный подход к определению количества информации
При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.
Информационная емкость знака . Представим себе, что необходимо передать информационное сообщение по каналу передачи информации от отправителя к получателю. Пусть сообщение кодируется с помощью знаковой системы, алфавит которой состоит из N знаков {1, ..., N}. В простейшем случае, когда длина кода сообщения составляет один знак, отправитель может послать одно из N возможных сообщений "1", "2", ..., "N", которое будет нести количество информации I (рис. 1.5).
| Рис. 1.5. Передача информации |
Формула (1.1) связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение. Тогда в рассматриваемой ситуации N - это количество знаков в алфавите знаковой системы, а I - количество информации, которое несет каждый знак:
С помощью этой формулы можно, например, определить количество информации, которое несет знак в двоичной знаковой системе:
N = 2 => 2 = 2 I => 2 1 = 2 I => I=1 бит.
Таким образом, в двоичной знаковой системе знак несет 1 бит информации. Интересно, что сама единица измерения количества информации "бит" (bit) получила свое название ОТ английского словосочетания "Binary digiT" - "двоичная цифра".
Информационная емкость знака двоичной знаковой системы составляет 1 бит.
Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несет один знак. В качестве примера определим количество информации, которое несет буква русского алфавита. В русский алфавит входят 33 буквы, однако на практике часто для передачи сообщений используются только 32 буквы (исключается буква "ё").
С помощью формулы (1.1) определим количество информации, которое несет буква русского алфавита:
N = 32 => 32 = 2 I => 2 5 = 2 I => I=5 битов.
Таким образом, буква русского алфавита несет 5 битов информации (при алфавитном подходе к измерению количества информации).
Количество информации, которое несет знак, зависит от вероятности его получения. Если получатель заранее точно знает, какой знак придет, то полученное количество информации будет равно 0. Наоборот, чем менее вероятно получение знака, тем больше его информационная емкость.
В русской письменной речи частота использования букв в тексте различна, так в среднем на 1000 знаков осмысленного текста приходится 200 букв "а" и в сто раз меньшее количество буквы "ф" (всего 2). Таким образом, с точки зрения теории информации, информационная емкость знаков русского алфавита различна (у буквы "а" она наименьшая, а у буквы "ф" - наибольшая).
Количество информации в сообщении. Сообщение состоит из последовательности знаков, каждый из которых несет определенное количество информации.
Если знаки несут одинаковое количество информации, то количество информации I c в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации I з, которое несет один знак, на длину кода (количество знаков в сообщении) К:
I c = I з × K
Так, каждая цифра двоичного компьютерного кода несет информацию в 1 бит. Следовательно, две цифры несут информацию в 2 бита, три цифры - в 3 бита и т. д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного компьютерного кода (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Количество информации, которое несет двоич ный компьютерный код
В нашей жизни каждый из нас что-то измеряет. Например, в детстве, наши родители измеряли нам высоту нашего тела. Это ведь так увлекательно, когда узнаешь, что всего за один год ты вырос на целых 5 сантиметров! Для этих целей мы использовали линейку и дверной косяк, помечая на нём ежегодно зарубками высоту.
Каждое измерение требует своего прибора и своей единицы измерения.
Так, масса какого-либо тела измеряется весами в килограммах, время при помощи часов в секундах и т.д.
У начинающих , сам собой, возникает вопрос о том, в каких единицах измерять информацию?
Наименьшая единица измерения информации
Для измерения информации в информатике используют свою, особенную единицу измерения. Она получила название - «бит» и образована от словосочетания двух английских слов - «binary digit».
Для того чтобы была возможность измерить информацию необходимо, как вы помните, закодировать информацию в цифровые двоичные данные. Только так, мы сможем узнать размер набора цифровых данных, хранящемся в каком-либо файле.
Бит - наименьшая единица измерения информации.
Это определение означает, что не существует никакой другой единицы измерения информации, которая была бы меньше, по своему значению, чем один бит.
Один бит содержит в себе очень малую часть информации. Ведь он способен принимать только одно из двух определенных значений (1 или 0).
Поэтому, измерять информацию, используя лишь одни биты, крайне неудобно - числа выходят очень большими. Это тоже самое, если бы мы измеряли высоту своего тела в миллиметрах.
Например, для кодирования 1 символа в текст достаточно 8 бит. 8 бит называют байтом.
Крупные единицы измерения информации
В связи с этим, в информатике были придуманы более крупные единицы измерения информации, связь между которыми отражена ниже:
Существуют и более крупные единицы информации:
- 1 Пб =1024 Тб Петабайт (Пбайт)
- 1 Эб =1024 Пб Эксабайт (Эбайт)
- 1 Зб =1024 Эб Зеттабайт (Збайт)
- 1 Йб =1024 Зб Йоттабайт (Йбайт)
Приведем примеры для сравнения разных объёмов оцифрованной текстовой информации.
Один байт занимает символ, введённый нами с клавиатуры.
100 Кбайт занимает снимок в телефоне с низким разрешением.
1 Мбайт - небольшая художественная книга.
Три гигабайт всего лишь 1 час видеозаписи в хорошем качестве.
Информационный объём текстового сообщения
Как найти, к примеру, информационный объём сообщения «Информатика – главная наука современности
».
Для этого нужно сосчитать общее количество символов в сообщении (заключено в кавычках), учитывая пробелы между словами (пробел в компьютере тоже символ). Итого, получаем 41 символов или 41 байт.
Предлагаем узнать, сколько информации находится в книге из 100 страниц, если на каждой странице умещается 50 строк, а на каждой строке - 60 символов.
100⋅50⋅60=300 000 символов, что составляет 300 000 байт. Переведём всё в килобайты: 300 000 байт /1024=292,97 Кб. В мегабайтах это будет уже 292,97 Кб /1024=0,29 Мб.
Информационный объём мультимедийной информации
Гораздо больше информации включают в себя файлы графических изображений, а ещё больше - видеофайлы.
Мультимедийной информацией называют данные, которые содержат рисунки, фотографии, звук и видео.
К примеру, растровый рисунок, состоит из 1000 на 1000 пикселей.
Каждый пиксель может быть закодирован 24 битами или 3 байтами (так как 24/8=3) и занимает информационный объём равный 1000⋅1000⋅3=3 000 000 байт.
В килобайтах это уже будет 3 000 000 байт/1024= 2929,69 Кбайт. А в мегабайтах - 2929,69 Кбайт /1024=2,86 Мбайт.
В связи с этим, промышленность выпускает большие по объему носители цифровых данных.
Объём современных цифровых носителей (жёстких или твердотельных дисков), уже достигает объёма нескольких терабайт.
Наука информатика - обширная область знаний и новейших технологий, связанных с информационной деятельностью человека. Информатика не просто важная научная и учебная дисциплина, но и отрасль национальной экономики, которая требует опережающего, приоритетного развития. Создание и реализация новых информационных технологий в сферах промышленности, науки, образования, культуры приобрело чрезвычайно большое значение во всем мире.
Цели урока: изучить понятия информация, её свойства, единицы измерения информации, объем информации, наука информатика; развивать умения высказывать свое мнение, аргументировать свою точку зрения; воспитывать внимательность, аккуратность при работе на ПК; развивать навыки работы с компьютерной презентацией.
Тип урока: урок формирования новых знаний.
Материально-техническое оснащение: компьютер с установленным пакетом Microsoft Office; презентация «9 класс. Урок №1. Информация. Информатика»; карточки с домашним заданием.
Структура урока
1. Организационный момент (2 мин).
2. Мотивация учебной деятельности. Постановка задач и целей урока (2мин.).
3. Изучение нового материала (38 мин).
4. Подведение итогов урока (2 мин).
5. Домашнее задание (1мин).
Ход урока
1. Организационный момент.
Приветственное слово учителя. Знакомство с учащимися. Ознакомление учащихся с требованиями учителя при изучении информатики и правилами работы с презентацией.
2. Мотивация учебной деятельности.
информатика в школе - наука о способах обработки информации с помощью компьютеров
Вы приступаете к изучению новой науки информатики - обширной области знаний и новейших технологий, связанных с информационной деятельностью человека. Информатика не только важная научная и учебная дисциплина, но и отрасль национальной экономики, которая требует опережающего, приоритетного развития. Создание и внедрение новых информационных технологий в сферах промышленности, науки, образования, культуры приобрело гигантское значение во всем мире.
Сегодня на уроке мы должны с вами выяснить, что же это за наука информатика, и что является объектом её изучения.
3. Изучение нового материала с использованием компьютерной презентации «9класс. Урок №1. Информация. Информатика».
1) Мозговой штурм
Наверняка, вы уже кое-что слышали об информатике, молодой, стремительно развивающейся науке.
Задание: закончите предложение 1-3 слова. « Информатика это наука, которая изучает …» (или с каким словом у вас ассоциируется слово «информатика»)?
(Учащиеся высказывают свое мнение).
Учитель: «В конце урока мы выясним, кто был из вас прав».
2) Рассказ учителя (с элементами беседы с учащимися) с использованием презентации «9 класс. Урок №1. Информация. Информатика». (При отсутствии учебников, учащиеся записывают конспект урока, с помощью учителя).
Слайд 2 . Вы уже изучаете физику и химию, и вам известно, что окружающий мир состоит из энергии и вещества. Мир существует благодаря взаимным превращениям вещества в энергию и наоборот, энергии в вещество. Например: пища, которую вы употребляете ежедневно, преобразовывается в энергию необходимую для нормальной жизнедеятельности вашего организма.
Однако в мире существует еще один важнейший компонент, который нельзя отнести ни к энергии, ни к веществу. Это информация. Информация очень важна для полноценного развития живых организмов. Например: информацию о температуре внешней среды простейшие одноклеточные организмы используют для выбора благоприятных условий для своего существования; человек использует информацию из программы телепередач, чтобы выбрать интересующую его передачу и т. д.
Любое действие человека есть ответ на ту или иную информацию. Так. Что же такое «информация»?
@Информация ( от лат. Informatio) - это сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах.
Слайд 3. Кто же или что может «выступать» в качестве источника информации, а кто или что является потребителем информации?
@ Источники информации:
Технологические процессы;
Научные эксперименты;
Механизмы;
Природные объекты.
@ Потребители (получатели) информации:
Люди;
Растения;
Животные;
Механизмы.
Слайд 4. Выясним, в каких формах можно воспринимать информацию, т.е. на какие виды ее можно разделить. (Учитель и ученики приводят примеры, на все виды информации).
@ Виды информации:
? по способу восприятия (визуальная, аудиальная, обонятельная, вкусовая, тактильная);
? по способу обработки (числовая, текстовая, графическая, звуковая);
? по способу представления (образно-знаковая, сигнальная)
? по области применения (научно-техническая, художественно-эстетическая, учебная);
? как результат интеллектуальной деятельности человека (личная, общественная, общечеловеческая);
? относительно системы, обрабатывающей информацию (входная, внутренняя, исходная);
? по области распространения (массовая, с ограниченным доступом, конфиденциальная, открытая).
Слайд 5. Любое вещество можно охарактеризовать его свойствами, например, твёрдое, легкоплавкое, бурого цвета и т.д. Информация также обладает свойствами, правда, они не столь наглядны, как свойства веществ.
Как вы думаете, почему одни люди сразу реагируют на определённую информацию, в то время как других эта информация оставляет равнодушными? Например, расписание уроков вашего класса, абсолютно не интересует второклассника, но интересует вас, ваших родителей. Дело в том, что информация обладает таким свойством, как ценность. (Далее, аналогично приведённому выше примеру, учитель и ученики приводят примеры на каждое свойство информации.)
@Свойства информации:
Ценность;
Полнота;
Объективность;
Актуальность;
Достоверность;
Доступность (понятность).
Итак, мы рассмотрели свойства информации. Теперь зададимся вопросом, можно ли определить количество информации, подобно тому, как определяют расстояние, массу, объём. Оказывается, что это возможно, и существуют единицы информации.
Слайд 6. Единицей информации в информатике является бит.
@ Бит - это наименьшая единица измерения информации.
Что такое бит, проще всего понять на примерах ситуаций, когда вам нужно ответить на вопрос типа «да - нет». Например, «Ты пойдешь сегодня в школу?». Ответ «Да» или «Нет» и будет равен одному биту.
Название «бит» выбрано не случайно. Событие, имеющее два исхода, может быть записано с помощью двух цифр: 0 и 1. Числа, которые записаны с помощью только двух цифр 0 и 1 называются двоичными, с помощью этих чисел представляется вся информация в вычислительных машинах, но о них мы поговорим на следующем уроке.
Бит - единица довольно мелкая, и её недостаточно для измерения современных объёмов информации. Поэтому используют более крупные единицы, основной из них является байт.
@ 8 бит = 1 байт
@ 1 килобайт(1Кб) = 1024 байт
@ 1 мегабайт(1Мб) = 1024 Кб
@ 1 гигабайт(1Гб) = 1024 Мб
А теперь рассмотрим, как определить информационный объём текста или информационного сообщения. Любой текст записывается на каком - либо языке, а язык основывается на алфавите.
@, где N - количество символов в алфавите;
i - информационный вес одного символа алфавита.
Например, в компьютерном алфавите 256 символов, N = 256 = , значит, информационный вес символа равен i = 8бит = 1 байт.
Слайд 7. Для вычисления информационного объёма текста (сообщения) пользуются формулой
@ I = K . i , где I - информационный объём;
К - количество символов в тексте (сообщении);
i - информационный вес одного символа алфавита.
Задача. Книга, подготовленная с помощью компьютера, содержит 150 страниц. На каждой странице - 40 строк, в каждой строке - 60 символов (включая пробелы между словами). Каков объём информации в книге?
Решение. Количество символов в компьютерном алфавите 256, значит, N = 256 = , информационный вес символа равен i = 8бит = 1 байт.
Одна страниц содержит 1 байт.40.60 = 2400байт информации. Объём всей информации в книге I = 2400.150 = 360000байт.
Слайд 8. Теперь давайте вернёмся к вопросу «Что изучает информатика?»
@ Информатика - это раздел науки изучающий свойства информации, а также закономерности её поиска, сбора, хранения, обработки, передачи.
Информатика как наука сравнительно молода, она сформировалась во второй половине ХХ века, но, не смотря на свой юный возраст, стала обязательной частью образования современного человека. Ещё недавно (1975г.) информатика являлась названием научной дисциплины, привлекавшей внимание узкого круга специалистов, и по своему значению была близка к термину « документоведение», т.е. общие методы работы с различными документами. Однако к концу 70-х годов всё изменилось. Настоящим взрывом в развитии информатики стало появление персонального компьютера - первого массового инструмента обработки информации. Это ускорило вторжение информатики в жизнь человек, изменило различные стороны его жизнедеятельности: досуг, образование, работу и т.д. Английский вариант названия информатика звучит как Computer Science - компьютерная наука.
1. Подведение итогов урока.
Сегодня на уроке: изучили...; рассмотрели…; научились…
2. Домашнее задание.
1) Алфавит племени Мальта состоит из 32 букв. Какое количество информации несёт одна буква этого алфавита?
2) Сообщение, записанное из 16-символьного алфавита, содержит 50 символов. Какой объём информации оно несёт?
3) Сколько символов содержит текст, записанный с помощью 16-символьного алфавита, если его объём составил 1/16 часть Мегабайта?
В современные компьютеры мы можем вводить текстовую информацию, числовые значения, а также графическую и звуковую информацию. Количество информации, хранящейся в ЭВМ, измеряется ее “длиной” (или “объемом”), которая выражается в битах. Бит- минимальная единица измерения информации (от английского BInary digiT -- двоичная цифра). Каждый бит может принимать значение 0 или 1. Битом также называют разряд ячейки памяти ЭВМ. Для измерения объема хранимой информации используются следующие единицы:
1 байт= 8 бит;
1 Кбайт= 1024 байт (Кбайт читается как килобайт);
1 Мбайт= 1024 Кбайт (Мбайт читается как мегабайт);
1 Гбайт= 1024 Мбайт (Гбайт читается как гигабайт).
Бит (от англ. binary digit ; также игра слов: англ. bit - немного)
По Шеннону бит - это двоичный логарифм вероятности равновероятных событий или сумма произведений вероятности на двоичный логарифм вероятности при равновероятных событиях.
Один разряд двоичного кода (двоичная цифра). Может принимать только два взаимоисключающих значения: да/нет, 1/0, включено/выключено, и т.п.
Базовая единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равновероятных исхода. Это тождественно количеству информации в ответе на вопрос, допускающий ответы «да» либо «нет» и никакого другого (то есть такое количество информации, которое позволяет однозначно ответить на поставленный вопрос). В одном двоичном разряде содержится один бит информации.
В вычислительной технике и сетях передачи данных обычно значения 0 и 1 передаются различными уровнями напряжения либо тока. Например, в микросхемах на основе TTL 0 представляется напряжением в диапазоне от +0 до + 3 В , а 1 в диапазоне от 4,5 до 5,0 В.
Скорость передачи данных в сети обычно измеряется битами в секунду. Примечательно, что с ростом скорости передачи данных, бит приобрёл также ещё одно метрическое выражение: длину. Так, в современной гигабитной сети (1 Гигабит/сек) на один бит приходится примерно 30 метров провода. Из-за этого сложность сетевых адаптеров существенно возросла. Раньше, например, в одно-мегабитных сетях длина бита в 30 км была почти всегда заведомо больше длины кабеля между двумя устройствами.
В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «бит» часто применяется в значении двоичный разряд. Например: первый бит - первый двоичный разряд байта или слова, о котором идёт речь.
В настоящее время бит - это наименьшая возможная единица измерения информации в вычислительной технике, но интенсивные исследования в области квантовых компьютеров предполагают наличие q-битов.
Байт (англ. byte ) - единица измерения количества информации, равная обычно восьми битам, может принимать 256 (2 8) различных значений.
Вообще, байт- это последовательность битов, число которых фиксировано, минимальный адресуемый объём памяти в компьютере. В современных компьютерах общего назначения байт равен 8 битам. Для того, чтобы подчеркнуть, что имеется в виду восьмибитный байт, в описании сетевых протоколов используется термин «октет» (англ. octet ).
Иногда байтом называют последовательность битов, которые составляют подполе слова. На некоторых компьютерах возможна адресация байтов разной длины. Это предусмотрено инструкциями извлечения полей ассемблеров LDB и DPB на PDP-10 и в языке Common Lisp.
В IBM-1401 байт был равен 6 битам так же, как и в Минск-32, а в БЭСМ - 7 битам, в некоторых моделях ЭВМ производства Burroughs Computer Corporation (ныне - Unisys) - 9 битам. Во многих современных цифровых сигнальных процессорах используется байт длиной 16 бит и больше.
Название было впервые использовано в 1956 году В. Бухгольцем при проектировании первого суперкомпьютера IBM 7030 для пучка одновременно передаваемых в устройствах ввода-вывода битов (шести штук), позже в рамках того же проекта расширили байт до восьми (2 3) бит.
Кратные приставки для образования производных единиц для байта применяются не как обычно: во-первых, уменьшительные приставки не используются совсем, а единицы измерения информации меньшие чем байт называются специальными словами (ниббл и бит); во-вторых, увеличительные приставки означают за каждую тысячу 1024=2 10 (килобайт равен 1024 байтам, мегабайт равен 1024 килобайтам или 1 048 576 байтам, и т. д. с гигабайтами, терабайтами и петабайтами (больше пока не употребляются)). Разница возрастает с ростом веса приставки. Более правильно использовать двоичные приставки, но на практике они пока не применяются, возможно, из-за неблагозвучности - кибибайт, мебибайт и т. п.
Иногда десятичные приставки используются и в прямом смысле, например при указании ёмкости жёстких дисков: у них гигабайт может обозначать миллион кибибайт, т. е. 1 024 000 000 байт, а то и просто миллиард байт, а не 1 073 741 824 байт, как, например, в модулях памяти.
Килобайт (кбайт, кБ) м., скл. - единица измерения количества информации, равная (2 10) стандартным (8-битным) байтам или 1024 байтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах.
Название «килобайт» общепринято, но формально неверно, так как приставка кило -, означает умножение на 1 000, а не 1 024. Правильной для 2 10 является двоичная приставка киби- .
Таблица 1.2- Кратные приставки для образования производных единиц
Мегабайт (Мбайт, М) м., скл. - единица измерения количества информации, равная 1048576 (2 20) стандартным (8-битным) байтам или 1024 килобайтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах.
Название «Мегабайт» общепринято, но формально неверно, так как приставка мега- , означает умножение на 1 000 000, а не 1 048 576. Правильной для 2 20 является двоичная приставка меби- . Сложившимся положением пользуются крупные корпорации, производящие жёсткие диски, которые при маркировке своих изделий под мегабайтом понимают 1 000 000 байт, а под гигабайтом - 1 000 000 000 байт.
Самую оригинальную трактовку термина мегабайт используют производители компьютерных дискет, которые понимают под ним 1 024 000 байта. Таким образом, дискета, на которой указан объём 1,44 Мбайт на самом деле вмещает лишь 1440 Кбайт, то есть 1,41 Мбайт в обычном понимании.
В связи с этим получилось, что мегабайт бывает коротким, средним и длинным:
короткий - 1 000 000 байт
средний - 1 024 000 байт
длинный - 1 048 576 байт
Гигабайт - кратная единица измерения количества информации, равная 1 073 741 824 (2 30) стандартным (8-битным) байтам или 1 024 мегабайтам.
Приставка СИ гига- используется ошибочно, так как она обозначает умножение на 10 9 . Для 2 30 же следует употреблять двоичную приставку гиби-. Сложившимся положением пользуются крупные корпорации, производящие жёсткие диски, которые при маркировке своих изделий под мегабайтом понимают 1 000 000 байт, а под гигабайтом - 1 000 000 000 байт
Машинное слово- машинно-зависимая и платформозависимая величина, измеряемая в битах или байтах, равная разрядности регистров процессора и/или разрядности шины данных (обычно некоторая степень двойки). Размер слова совпадает, также, с минимальным размером адресуемой информации (разрядностью данных, расположенных по одному адресу). Машинное слово определяет следующие характеристики машины:
разрядность данных, обрабатываемых процессором;
разрядность адресуемых данных (разрядность шины данных);
максимальное значение беззнакового целого типа, напрямую поддерживаемого процессором: если результат арифметической операции превосходит это значение, то происходит переполнение;
максимальный объём оперативной памяти, напрямую адресуемой процессором.
Максимальное значение слова длинной n бит можно легко рассчитать по формуле 2 n −1
Таблица 1.3 - Размер машинного слова на различных платформах
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.
