Bit

Velké písmeno azbuky „ M “ v kódování ISO 8859-5 je kódováno 8 bity
$10111100$

Bit (ruské označení: bit ; mezinárodní: bit ; z angl . binary digi t - binární obrazec ; též slovní hříčka : angl . bit - piece, částic) - měrná jednotka množství informace . 1 bit informace - symbol nebo signál, který může nabývat dvou hodnot: zapnuto nebo vypnuto, ano nebo ne, vysoké nebo nízké, nabité nebo nenabité; v binárním systému je to 1 (jedna) nebo 0 (nula). Toto je minimální množství informací, které je nutné k odstranění minimální nejistoty.

V Ruské federaci je označení bitu, stejně jako pravidla pro jeho použití a pravopis, stanoveno „Předpisy o jednotkách hodnot povolených k použití“. V souladu s tímto ustanovením se bitem označuje počet mimosystémových jednotek veličin s rozsahem "informační technologie, komunikace" a neomezenou dobou platnosti [1] . Dříve byla označení bitů také zavedena v GOST 8.417-2002 [2] . Pro tvorbu více jednotek se používá s předponami SI a s binárními předponami .

Historie

V roce 1703 ve svém „Vysvětlení binární aritmetiky“ [3] Leibniz píše, že binární číselný systém popsal čínský král (císař) a filozof jménem Fu Xi , který žil více než 4000 let před Leibnizem. Čínské Liangyi ( jin-jang ("0" - "1"), čínská binární číslice , čínský bit) ještě nemělo krátké moderní jméno . Čínský dvoubitový - " si-syan ", tvořící čtyři digramy , a čínský tribit - " ba-gua ", tvořící osm přednebeských a ponebeských trigramů , stále nemají v moderní mezinárodní terminologii svá vlastní jména.
V roce 1948 Claude Shannon poprvé použil slovo „ bit “ k označení nejmenší jednotky množství informace v článku „ Mathematical Theory of Communication “. Původ slova přisoudil Johnu Tukeymu , který v poznámce Bell Lab z 9. ledna 1947 použil zkratku „bit“ místo slov „binary digit“ .

Definice a vlastnosti

V závislosti na oblasti použití ( matematika , elektronika , digitální inženýrství , výpočetní technika , teorie informace atd.) lze bit definovat následujícími způsoby:

1. V matematice 1.1. Bit je jeden bit binárního kódu ( binární číslice ). Může nabývat pouze dvou vzájemně se vylučujících hodnot : „ano“ nebo „ne“, „1“ nebo „0“, „zapnuto“ nebo „vypnuto“ atd. 1.2. Odpovídá jedné číselné číslici v binární číselné soustavě , která nabývá hodnoty "0" nebo "1" ("nepravda" nebo "pravda") [4] . 2. V elektronice , v číslicové technice a ve výpočetní technice 2.1. Jeden bit (jedna binární číslice ) odpovídá jednomu binárnímu klopnému obvodu (klopnému obvodu, který má dva vzájemně se vylučující možné stabilní stavy) nebo jednomu bitu binární paměti . Chcete-li přejít od počtu možných stavů (možných hodnot) k počtu bitů, můžete použít vzorec založený na binárním logaritmu :

\log _{2}(m

[možné stavy] [bity].

)

{\displaystyle=n}

Proto pro jednu binární číslici ( trigger )

jeden

[bit] [možné stavy] .

=\log _{2}(2

)

Chcete-li přejít od počtu bitů k počtu možných stavů (možných hodnot), můžete použít vzorec

m

[možné stavy] [bity] .

=2^{n}

2.2. Hartleyho vzorec

I=\log _{2}N=n\log _{2}m,

kde

já

je množství informace , bit;

N=m^{n}

- možný počet různých zpráv (počet možných stavů n -bitového registru ), ks;

m

- počet písmen v abecedě (počet možných stavů jednoho bitu ( triggeru ) registru, v binární soustavě je 2 ("0" a "1")), ks;

n

— počet písmen ve zprávě (počet číslic (spouštěčů) v registru), ks. Používá se k měření množství úložných zařízení a množství digitálních dat. 3. V teorii informace 3.1. Bit - základní jednotka měření množství informace , která se rovná množství informace obsažené v zážitku, která má dva stejně pravděpodobné výsledky; viz informační entropie . To je shodné s množstvím informací v odpovědi na otázku, která umožňuje odpověď „ano“ nebo „ne“ a žádnou jinou (tedy takové množství informací, které umožňuje jednoznačně odpovědět na položenou otázku). 3.2. Jeden bit se rovná množství informace získané jako výsledek jedné ze dvou stejně pravděpodobných událostí [5] . 3.3. Bit - binární logaritmus pravděpodobnosti ekvipravděpodobných událostí nebo součet součinů pravděpodobnosti a binárního logaritmu pravděpodobnosti ekvipravděpodobných událostí; viz informační entropie . Používá se k měření informační entropie . Liší se od bitu pro měření objemu paměťových zařízení a objemu digitálních dat, protože velké pole dat může mít velmi malou informační entropii, to znamená, že entropie může být téměř prázdná.

Fyzické implementace

V digitální technologii je bit (jeden bit ) implementován spouštěčem nebo jedním bitem paměti .

Existují dvě fyzické (zejména elektronické) implementace bitu (jedna binární číslice):

jednofázový ("jednovodičový") bit (binární bit). Je použit jeden binární spouštěcí výstup. Nulová úroveň indikuje buď logický signál "0" nebo poruchu obvodu. Vysoká úroveň indikuje buď logický signál "1" nebo stav obvodu. Levnější než dvoufázová implementace, ale méně spolehlivá;
dvoufázový (parafázový, "dvouvodičový") bit (binární bit). Jsou použity oba binární spouštěcí výstupy. U pracovního okruhu je jedna ze dvou úrovní vysoká, druhá nízká. Porucha obvodu je identifikována buď vysokou úrovní na obou vodičích (obě fáze), nebo nízkou úrovní na obou vodičích (obě fáze). Dražší než jednofázová implementace, ale spolehlivější.

Ve výpočetních a datových sítích jsou hodnoty „0“ a „1“ obvykle přenášeny různými úrovněmi napětí nebo proudu . Například v čipech založených na logice tranzistor-tranzistor je hodnota "0" reprezentována napětím v rozsahu od +0 do +0,8 V a hodnota "1" je reprezentována napětím v rozsahu od +2,4 až +5,0 V.

Notace

Ve výpočetní technice, zejména v dokumentaci a standardech, se slovo „ bit “ často používá ve smyslu „ bit “ . Například: nejvýznamnější bit je nejvýznamnější bit bytu nebo slova .

Použití velkého písmene "B" k označení bajtu je v souladu s požadavky GOST a zabraňuje záměně zkratek pro "byte" a "bit". Je však třeba poznamenat, že ve standardu neexistuje žádná zkratka pro „bity“, takže použití označení „Gb“ jako synonyma pro „Gbps“ je nesprávné.

V mezinárodní normě IEC (IEC) 60027-2 z roku 2005 [6] se pro použití v elektrických a elektronických oborech doporučují následující označení:

"bit" k označení bitu;
"o" nebo "B" pro označení oktetu nebo bajtu. „o“ je jediné uvedené označení ve francouzštině.

Analogem bitu v kvantových počítačích je qubit (q-bit; „q“ z anglického quantum , quantum ).

Binární logaritmy jiných bází

Nahrazení logaritmického čísla z 2 na e , 3 , 4 , 8 , 10 , 16 , 27 atd. vede k bitovým (binárním) ekvivalentům zřídka používaných jednotek nat , trit , tetrit ( tetrit - tetr al dig it ) (dvubit), octit ( octit - oct al dig it ) (tribit), Hart (dit ( dit - d ecimal dig it ), ban, decite ( decit - dec imal dig it )), nibble (hexadecite, four-bit) , heptacoait, atd., rovné, v tomto pořadí:

1\ {\text{nat}}=\log _{2}e=1,44...

netopýr,

1\ {\text{trit}}=\log _{2}3=1,58...

netopýr, 1 dvojitý bit = bit,

1\ {\text{tetrit}}=\log _{2}4=2

1 tribit = bit,

1\ {\text{octit}}=\log _{2}8=3

1\ {\text{hart}}\ ({\text{dit, ban, decit}})=\log _{2}10=3,32...

netopýr, 1 čtyřbit = bit,

1\ {\text{nibble}}\ ({\text{hexadecit)))=\log _{2}16=4

1\ {\text{heptacosait}}=\log _{2}27=4,75...

bit.

Viz také

Poznámky

↑ Předpisy o jednotkách množství povolených pro použití v Ruské federaci. Schváleno nařízením vlády Ruské federace ze dne 31. října 2009 č. 879 Archivní kopie ze dne 2. listopadu 2013 na Wayback Machine .
↑ GOST 8.417-2002. Jednotky množství. Příloha A (informace) Archivováno 8. listopadu 2015 na Wayback Machine .
↑ Leibniz. VYSVĚTLENÍ BINÁRNÍ ARITMETIKY Archivováno 11. února 2021 na Wayback Machine .
↑ Beat . Velká ruská encyklopedie . Získáno 26. srpna 2016. Archivováno z originálu 3. prosince 2017. (neurčitý)
↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Jednotky množství. Odkaz na slovník. - M . : Nakladatelství norem, 1990. - S. 25. - 240 s. — ISBN 5-7050-0118-5 .
↑ Standardní fr. "Norme internationale CEI 60027-2", troisième édition nebo anglicky. "Mezinárodní norma IEC 60027-2", třetí vydání 2005.08, str. 5, 112-117.

Informační jednotky
Základní jednotky	Bit qubit Zacházet Kutrit
Související jednotky	Byte Vlastnost Okusovat Slovo Oktet
Tradiční bitové jednotky	kilobit megabit Gigabit Terabit Petabit Exabit Zettabit Yottabit
Tradiční byte jednotky	Kilobajt Megabajt gigabajt terabajt Petabajt exabajt Zettabyte Yottabyte
Bitové jednotky IEC	Kibibit Mebibit Gibibit Tebibit Pebibit Exbibit Zebibit Jobibit
IEC byte jednotky	Kibibyte Mebibyte Gibibyte Tebibyte Pebibyte Exbibyte Zebibyte Yobibyte

Typy dat
Neinterpretovatelné	Bit Okusovat Byte qubit Zacházet Vlastnost Slovo
Numerický	Celý pevný bod plovoucí bod Racionální Komplex Dlouho časový úsek
Text	Symbolický Tětiva
Odkaz	Adresa Odkaz Ukazatel Obal
Kompozitní	Algebraický datový typ ( generický ) Třída Typový produkt ( Write Tuple struktura ) Objekt Konsolidace ( označeno ) Objednaný pár
abstraktní	pole Seznam Otočit se Zásobník Asociativní pole (displej, mapa ) Hodně multiset Typ Graf
jiný	Logický Dolní Vyšší Polymorfní Funkční spočítatelný Sbírka Výjimka Rod ( metatřída ) Monad Semafor Tok prázdnota
související témata	Abstraktní datový typ primitivní typ Datová struktura Obecný typ proměnné Rozhraní Konstruktor (OOP) konstruktér (FP) Typový konstruktor Typové odlévání Prototyp Typový systém