Урок №10. Единицы измерения информации.
Измерить информацию не так-то просто. Для человека информация — это смысл сообщения, который зависит от его предыдущих знаний. Как измерять смысл, люди пока не договорились.
Для компьютера любые данные, закодированные с помощью двоичного кода, — это просто набор нулей и единиц. Для него важно, сколько памяти требуется для хранения этих данных и сколько времени займёт их передача по сети. Это зависит только от длины двоичного кода, которую и называют количеством информации или информационным объёмом данных.
Количество информации никак не зависит от смысла данных, который может придать им только человек. Это похоже на перевозку грузов: стоимость перевозки зависит не от содержания груза, а от его веса и объёма.
Чтобы подчеркнуть, что информация в компьютерах записана с помощью двоичного алфавита, ввели специальную единицу измерения — бит (от английских слов binary digit — двоичная цифра).
Бит — это одна двоичная цифра (0 или 1).
Чтобы измерить количество информации в битах, нужно подсчитать длину цепочки нулей и единиц, которая кодирует эту информацию. Например, количество информации в сообщении 10010011 равно 8 бит, потому что оно состоит из 8 двоичных цифр.
Один бит — это очень мало информации. В памяти компьютера хранятся миллиарды битов, поэтому для измерения больших объёмов данных придумали более крупные единицы.
Восемь бит — это один байт. Английское слово byte — это искажённое слово bite, означает «кусать», «откусывать». Байт — это размер наименьшей ячейки памяти компьютера, с которой может работать процессор. Для кодирования одного символа обычно требуется от 1 до 4 байт. Например, в кодировке UTF-8 английские буквы кодируются одним байтом, русские — двумя, китайские иероглифы — тремя, а музыкальные символы и эмодзи (значки, выражающие эмоции) — четырьмя байтами.
Как большие расстояния неудобно измерять в метрах, так и большие объёмы информации не измеряют в байтах. Более крупная единица — килобайт, равный 1024 байта.
Вы знаете, что обычно приставка «кило-» обозначает увеличение в 1000 раз. Но для измерения объёма компьютерной памяти удобно, чтобы это число было равно какой-либо степени числа 2. Число 1024 — это 2 в степени 10, ближайшая к тысяче степень двойки.
Страница текста на английском языке, в которой 32 строки по 64 символа в каждой, занимает в памяти 2 килобайта, сокращённо — 2 Кбайт. В отличие от обычной приставки «кило-», буква «К» здесь заглавная.
Ещё более крупная единица — мегабайт (Мбайт), равный 1024 килобайт. Например, файл, содержащий текст учебника, может занимать около 1 Мбайт; а тот же текст с картинками — около 75 Мбайт. Запись трёхминутной песни занимает около 4 Мбайт, цифровая фотография хорошего качества от 3 до 10 Мбайт, минута видео — 10-12 Мбайт.
Следующая единица — это гигабайт (Гбайт), равный 1024 мегабайта. Например, один час записи видео высокой чёткости может занимать до 10 Гбайт (точный размер файла зависит от степени сжатия). Типичный объём оперативной памяти современных компьютеров — 2-16 Гбайт, флэш-накопители (флэшки) могут хранить сотни гигабайт данных.
Гели и более крупные единицы — терабайт, петабайт и другие. Каждая из них в 1024 раза больше, чем предыдущая. Например, современные жёсткие магнитные диски (их ещё называют «винчестеры») могут хранить несколько терабайт данных. Объём данных, которые обрабатывает поисковая система Google, измеряется в петабайтах. Для хранения этих дам пых одного компьютера уже недостаточно, их размещают в специальных дата-центрах (центрах обработки данных).
1 байт = 8 бит = 23 бит
1 Кбайт (килобайт) = 1024 байта = 210 байт
1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайт = 210 Кбайт
1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайт = 210 Мбайт
Количество информации можно переводить из одних единиц в другие так же, как и другие величины — длину, массу и т. п.
Например, переведём 2 Кбайт в биты. Для этого вспомним, что в 1 килобайте 1024 байта, поэтому:
2 Кбайт = 2 • (1 Кбайт) = 2 • 1024 байта = 2048 байт.Так как 1 байт = 8 бит, далее получаем:
2 Кбайт = 2048 • (1 байт) = 2048 • 8 бит = 16384 бита.Заметьте, что мы переводили из крупных единиц в мелкие., при этом число увеличивается, нужно умножать его на коэффициент, связывающий две единицы. Так же, например, при переводе расстояния из километров в метры число умножают на 1000.
Если переводить количество информации из мелких единиц в крупные, число будет уменьшаться и его нужно делить на коэффициент. Например:
8192 бита = 8192 : 8 байт = 1024 байта,
3072 байта = 3072 : 1024 Кбайт = 3 Кбайт.