Что отвечает 1 биту информации

Что отвечает 1 биту информации

Прописная кириллическая буква «М»
в кодировке ISO 8859-5 кодируется 8 битами 10111100 <displaystyle 10111100>

Бит (русское обозначение: бит; международное: bit; от англ. binary digit — двоичное число; также игра слов: англ. bit — кусочек, частица) — единица измерения количества информации. 1 бит информации — символ или сигнал, который может принимать два значения: включено или выключено, да или нет, высокий или низкий, заряженный или незаряженный; в двоичной системе исчисления это 1 (единица) или 0 (ноль).

В Российской Федерации обозначения бита, а также правила его применения и написания установлены «Положением о единицах величин, допускаемых к применению». В соответствии с данным положением бит относится к числу внесистемных единиц величин с областью применения «информационные технологии, связь» и неограниченным сроком действия [1] . Ранее обозначения бита устанавливались также в ГОСТ 8.417-2002 [2] . Для образования кратных единиц применяется с приставками СИ и с двоичными приставками.

Содержание

История [ править | править код ]

  • В 1703 году в работе «Объяснение двоичной арифметики» [3]Лейбниц пишет, что двоичная система счисления была описана китайским королём (императором) и философом по имени Фу Си, который жил более, чем за 4000 лет до Лейбница. Краткого современного англосаксонского [прояснить] названия китайский Liangyi (инь-ян («0»-«1»), китайский двоичный разряд, китайский бит) в то время пока ещё не имел. Китайский двубит — «сы-сян», образующий четыре диграммы, и китайский трибит — «ба-гуа», образующий восемь преднебесных и посленебесных триграмм, в современной англосаксонской [прояснить] терминологии собственных названий до сих пор не имеют.
  • В 1948 году Клод Шеннон впервые использовал слово «bit» для обозначения наименьшей единицы количества информации в статье «Математическая теория связи». Происхождение этого слова он приписывал Джону Тьюки, использовавшему сокращение «bit» вместо слов «binary digit» в заметке лаборатории Белла от 9 января 1947 года.

Определения и свойства [ править | править код ]

В зависимости от области применения (математика, электроника, цифровая техника, вычислительная техника, теория информации и др.), бит может определяться следующими способами:

1.1. Бит — это один разряд двоичного кода (двоичная цифра). Может принимать только два взаимоисключающих значения: «да» или «нет», «1» или «0», «включено» или «выключено», и т. п.

1.2. Соответствует одному числовому разряду в двоичной системе счисления, принимающему значение «0» или «1» («ложь» или «истина») [4] .

2.1. Одному биту (одному двоичному разряду) соответствует один двоичный триггер (триггер, имеющий два взаимоисключающих возможных устойчивых состояния) или один разряд двоичной памяти.

Для перехода от количества возможных состояний (возможных значений) к количеству бит можно воспользоваться формулой

log 2 ⁡ ( m <displaystyle log _<2>(m> [возможных состояний] ) <displaystyle )> = n <displaystyle =n> [битов].

Следовательно, для одного двоичного разряда (триггера)

Для перехода от количества битов к количеству возможных состояний (возможных значений) можно воспользоваться формулой

I = log 2 ⁡ N = n log 2 ⁡ m , <displaystyle I=log _<2>N=nlog _<2>m,>

I <displaystyle I> — количество информации, бит; N = m n <displaystyle N=m^> — возможное количество различных сообщений (количество возможных состояний n-разрядного регистра), шт; m <displaystyle m> — количество букв в алфавите (количество возможных состояний одного разряда (триггера) регистра, в двоичной системе равно 2 («0» и «1»)), шт; n <displaystyle n> — количество букв в сообщении (количество разрядов (триггеров) в регистре), шт.

Читайте также:  Почему у скаченного фильма нет звука

Применяется для измерения объёмов запоминающих устройств и объёмов цифровых данных.

3.1. Бит — базовая единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равновероятных исхода; см. информационная энтропия. Это тождественно количеству информации в ответе на вопрос, допускающий ответ «да» или «нет» и никакого другого (то есть такое количество информации, которое позволяет однозначно ответить на поставленный вопрос).

3.2. Один бит равен количеству информации, получаемой в результате осуществления одного из двух равновероятных событий [5] .

3.3. Бит — двоичный логарифм вероятности равновероятных событий или сумма произведений вероятности на двоичный логарифм вероятности при равновероятных событиях; см. информационная энтропия.

Применяется для измерения информационной энтропии. Отличается от бита для измерения объёмов запоминающих устройств и объёмов цифровых данных, так как большой по объёму массив данных может иметь очень малую информационную энтропию, то есть энтропийно может быть почти пустым.

Физические реализации [ править | править код ]

В цифровой технике бит (один двоичный разряд) реализуется триггером или одним двоичным разрядом памяти.

Возможны две физические (в частности электронные) реализации бита (одного двоичного разряда):

  1. однофазный («однопроводный») бит (двоичный разряд). Используется один выход двоичного триггера. Нулевой уровень обозначает либо сигнал логического «0», либо неисправность схемы. Высокий уровень обозначает либо сигнал логической «1», либо исправность схемы. Дешевле двухфазной реализации, но менее надёжен;
  2. двухфазный (парафазный, «двухпроводный») бит (двоичный разряд). Используются оба выхода двоичного триггера. При исправной схеме один из двух уровней высокий, другой — низкий. Неисправность схемы опознаётся либо высоким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах), либо низким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах). Дороже однофазной реализации, но более надёжен.

В вычислительной технике и сетях передачи данных значения «0» и «1» обычно передаются различными уровнями либо напряжения, либо тока. Например, в микросхемах на основе транзисторно-транзисторной логики значение «0» представляется напряжением в диапазоне от +0 до +0,8 В, а значение «1» — напряжением в диапазоне от +2,4 до +5,0 В.

Обозначения [ править | править код ]

В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «бит» часто применяется в значении «двоичный разряд». Например: старший бит — старший двоичный разряд байта или слова.

Использование прописной буквы «Б» для обозначения байта соответствует требованиям ГОСТ и позволяет избежать путаницы между сокращениями от «байт» и «бит». Однако, следует учитывать, что в стандарте нет сокращения для «бит», поэтому использование записи «Гб» как синонима для «Гбит» неверно.

В международном стандарте МЭК (IEC) 60027-2 2005 года [6] для применения в электротехнической и электронной областях рекомендуются обозначения:

  • «bit» для обозначения бита;
  • «o» или «B» для обозначения октета или байта. «о» — единственное указанное обозначение во французском языке.

Аналогом бита в квантовых компьютерах является кубит (q-бит; «q» от англ. quantum , квант).

Двоичные логарифмы других оснований [ править | править код ]

Замена логарифмируемого числа с 2 на e, 3, 4, 8, 10, 16, 27 и др. приводит соответственно к битовым (двоичным) эквивалентам редко употребляемых единиц нат, трит, тетрит (tetrittetral digit) (двубит), октит (octitoctal digit) (трибит), Харт (дит (ditdecimal digit), бан, децит (decitdecimal digit)), ниббл (гексадецит, четырёхбит), гептакозаит и др., равных соответственно:

Читайте также:  Схема импульсного блока питания для усилителя мощности

1 nat = log 2 ⁡ e = 1 , 44. <displaystyle 1 < ext>=log _<2>e=1,44. > бита, 1 trit = log 2 ⁡ 3 = 1 , 58. <displaystyle 1 < ext>=log _<2>3=1,58. > бита, 1 двубит = 1 tetrit = log 2 ⁡ 4 = 2 <displaystyle 1 < ext>=log _<2>4=2> бита, 1 трибит = 1 octit = log 2 ⁡ 8 = 3 <displaystyle 1 < ext>=log _<2>8=3> бита, 1 hart ( dit, ban, decit ) = log 2 ⁡ 10 = 3 , 32. <displaystyle 1 < ext> (< ext>)=log _<2>10=3,32. > бита, 1 четырёхбит = 1 nibble ( hexadecit ) = log 2 ⁡ 16 = 4 <displaystyle 1 < ext> (< ext>)=log _<2>16=4> бита, 1 heptacosait = log 2 ⁡ 27 = 4 , 75. <displaystyle 1 < ext>=log _<2>27=4,75. > бита.

I. Единицы измерения информации. Бит. Байт.

Согласно содержательному подходу в измерении информации (по определению К. Шеннона) 1 бит — объем информации такого сообщения, которое уменьшает неопределенность знания в два раза.

Если в результате получения сообщения достигнута полная ясность в данном вопросе (т.е. неопределенность исчезнет), говорят, что получена исчерпывающая информация. Это означает, что нет необходимости в дополнительной информации на эту тему. Напротив, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней (сообщаемые сведения или уже были известны, или не относятся к делу), значит, информации получено не было (нулевая информация).

Бит – наименьшая единица представления информации. В информатике часто используется величина, называемая байтом (byte) и равная 8 битам.

Байт – наименьшая единица обработки и передачи информации.

Бит позволяет выбрать один вариант из двух возможных; байт, соответственно, 1 из 256 (2 8 ).

Наряду с байтами для измерения количества информации используются более крупные единицы:

1 Кбайт (один килобайт) = 2 10 байт = 1024 байт;

1 Мбайт (один мегабайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт;

1 Гбайт (один гигабайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт.

В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:

1 Терабайт (Тб) = 1024 Гбайт = 2 40 байта,

1 Петабайт (Пб) = 1024 Тбайт = 2 50 байта.

Пример. Упорядочите по возрастанию следующую последовательность:

1024 Мбайт, 11 Петабайт, 2224 Гбайт, 1 Терабайт.

Решение. Сначала приведем величины измерения количества информации к единой величине, удобной для данной последовательности. В данном случае – это Гбайт.

1024 Мбайт = 1 Гбайт, что меньше 1 Терабайт = 1024 Гбайт, что, в свою очередь меньше 2224 Гбайт и меньше 11 Петабайт,

Следовательно, последовательность, упорядоченная по возрастанию, имеет вид:

1024 Мбайт, 1 Терабайт, 2224 Гбайт, 11 Петабайт

II. Кодирование информации.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (тексты, звуки, изображения, показания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму.

Переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки, называется кодированием информации.

Кодирование – это операция преобразования знаков или групп знаков одной знаковой системы в знаки или группы знаков другой знаковой системы.

Читайте также:  Прошивка дуги х5 мах

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц, т.е. работа производится в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми.

1. Кодирование текста.

При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Алфавитный подход основан на том, что всякое сообщение можно закодировать с помощью конечной последовательности символов некоторого алфавита. Множество символов, используемых при записи текста, называется алфавитом. Количество символов в алфавите называется его мощностью.

Существует двоичный алфавит, который содержит только 2 символа, и его мощность равна двум.

Для представления текстовой информации в компьютере чаще всего используется алфавит мощностью 256 символов. Один символ из такого алфавита несет 8 бит информации, т.к. 2 8 = 256.

8 бит составляют один байт, следовательно, двоичный код каждого символа занимает 1 байт памяти ЭВМ. Традиционно для кодирования одного символа используется количество информации, равное 1 байту (8 битам). Все символы такого алфавита пронумерованы от 0 до 255, а каждому номеру соответствует 8-разрядный двоичный код от 00000000 до 11111111.

Для разных типов ЭВМ и операционных систем используются различные таблицы кодировки, отличающиеся порядком размещения символов алфавита в кодовой таблице. Международным стандартом на персональных компьютерах является таблица кодировки ASCII. Сообщения, записанные с помощью символов ASCII, используют алфавит из 256 символов.

Кроме того, в настоящее время существует еще ряд кодовых таблиц для русских букв. К ним относится таблица кодировки КОИ8, использующая алфавит из 256 символов.

Широкое распространение получил новый международный стандарт UNICODE, который отводит на каждый символ не один байт, а два, поэтому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а 2 16 = 65536 различных символов.

Информативность последовательности символов не зависит от содержания сообщения.

Чтобы определить объем информации в сообщении при алфавитном подходе, нужно последовательно решить задачи:

Определить количество информации (i) в одном символе по формуле 2i = N, где N – мощность алфавита,

Определить количество символов в сообщении, учитывая знаки препинания и пробелы (m),

Вычислить объем информации по формуле: V = i * m.

Пример. Закодировано текстовое сообщение «Десять букв», определить его информационный объем по системе ASCII и UNICODE.

Решение. Сообщение содержит 11 символов. Один символ из алфавита ASCII несет 8 бит информации, поэтому информационный объем по системе ASCII составит 11*8 бит = 88 бита = 11 байт.

Один символ из алфавита UNICODE несет 16 бит информации или 2 байта, поэтому информационный объем по системе UNICODE составит 11*16 бит = 176 бит = 22 байта.

Для двоичного сообщения той же длины информационный объем составляет 11 бит, т.к. N = 2, i = 1 бит, m = 11, V = 11 бит.

Определенного физического смысла у него нет и быть не может. Потому что это логическое понятие.

Бит определяется как базовая единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равновероятных исхода.

Ссылка на основную публикацию
Что делать если ничего не скачивается
Сегодняшняя статья будет посвящена такой стандартной и даже банальной проблеме, как нежелание браузера сохранять файлы с интернета. Вроде как все...
Часы с функцией диктофона
Классические часы с секундной стрелкой; Цифровые часы (поддержка 12/24ч форматов, для смены формата сделайте двойной тап по цифрам); Диктофон (поддержка...
Часы с которых можно звонить детские
Ребенка, который самостоятельно посещает школу или гуляет с друзьями, подстерегает много опасностей. Решить эту проблему помогут технологичные детские умные часы...
Что делать если перегревается процессор на ноутбуке
Когда сильно греется процессор ноутбука, следует сначала проверить всё ли в порядке с его программным обеспечением. Если проверка ПО не...
Adblock detector