Что такое бит и байт (килобайт, мегабайт, гигабайт, терабайт), а также особенности единиц измерения информации. Единицы измерения объема информации

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?

Наш высокотехнологичный век отличается своими широкими возможностями. С развитием электронных вычислительных машин перед людьми открылись удивительные горизонты. Любую интересующую новость теперь можно найти в глобальной сети совершенно бесплатно, не выходя из дома. Это прорыв в сфере техники. Но как же столько данных может храниться в памяти компьютера, обрабатываться и передаваться на далекие расстояния? Какие единицы измерения информации в информатике существуют? И как с ними работать? Сейчас не только люди, непосредственно занимающиеся написанием компьютерных программ, но и обычные школьники должны знать ответы на эти вопросы. Ведь это основа всего.

в компьютерной науке

Мы привыкли считать, что информация - это все те знания, которые доносят до нас. Но в информатике и компьютерных науках это слово имеет немного другое определение. Это базовая составляющая всей науки об электронных вычислительных машинах. Почему базовая, или фундаментальная? Потому что компьютерная техника обрабатывает данные, сохраняет и доносит до людей. Минимальная единица измерения информации исчисляется в битах. Сведения хранятся в компьютере до тех пор, пока юзер не захочет просмотреть их.

Мы привыкли думать, что информация - единица языка. Да, это так, но в информатике используется другое определение. Это сведения о состоянии, свойствах и параметрах объектов окружающей нас среды. Совершенно ясно, что чем больше мы узнаем сведений об объекте или явлении, тем больше понимаем, что наше представление о них мизерное. Но теперь благодаря такому огромному объему совершенно бесплатных и доступных со всех точек планеты материалов стало гораздо проще обучаться, заводить новые знакомства, работать, отдыхать и просто расслабляться за чтением книг или просмотром кинофильмов.

Алфавитный аспект измерения объема информации

Печатая документы для работы, статьи на сайты и ведя свой личный блог в интернете, мы не задумываемся о том, как проходит обмен данными между пользователем и самой вычислительной машиной. Как машина способна понимать команды, в каком виде хранит все файлы? В информатике за единицу измерения информации принят бит, который может хранить из ноликов и единиц. Суть алфавитного подхода в измерении текстовых символов заключается в последовательности знаков. Но не стоит переплетать алфавитный подход с содержанием текста. Это совершенно разные вещи. Объем таких данных пропорционален количеству введенных символов. Благодаря этому получается, что информационный вес знака из бинарного алфавита равен одному биту. Единицы измерения информации в информатике существуют разные, как и любые другие меры. Бит - это минимальная величина измерения.

Содержательный аспект высчитывания объема информации

Измерение информации базируется на основе теории вероятности. В данном случае рассматривается вопрос о том, какое количество данных содержится в получаемом человеком сообщении. Тут в ход идут теоремы дискретной математики. Для расчета материалов берутся две разные формулы в зависимости от вероятности события. При этом остаются прежними единицы измерения информации в информатике. Задачи расчета количества символов, графики по содержательному подходу гораздо сложнее, чем по алфавитному.

Виды информационных процессов

Существуют основные три типа процессов, осуществляемых в электронной вычислительной машине:

1. Как проходит данный процесс? Через инструменты ввода данных, будь то клавиатура, оптическая мышь, принтер или другие получает сведения. Затем конвертирует их в бинарный код и записывает на жесткий диск в битах, байтах, мегабайтах. Для перевода любой единицы измерения информации в информатике существует таблица, по которой можно высчитать, сколько в одном мегабайте бит, и осуществить другие переводы. Компьютер все делает автоматически.
2. Хранение файлов и данных в памяти устройства. Компьютер способен запоминать все в бинарном виде. Двоичный код состоит из нулей и единиц.
3. Еще один из основных процессов, происходящих в электронной вычислительной машине, - передача данных. Она тоже осуществляется в бинарном виде. Но на экран монитора информация выводится уже в символьном или другом привычном для нашего восприятия виде.

Кодирование информации и мера ее измерения

За единицу измерения информации принят бит, с которым достаточно легко работать, ведь он может вмещать значение 0 или 1. Как компьютер осуществляет кодирование обычных десятичных чисел в двоичный код? Рассмотрим небольшой пример, который объяснит принцип кодирования информации компьютерной техникой.

Допустим, у нас есть число в привычной системе исчисления - 233 . Чтобы перевести его в бинарный вид, необходимо делить на 2 до того момента, пока оно не станет меньше самого делителя (в нашем случае - 2).

1. Начинаем деление: 233/2=116. Остаток записываем отдельно, это и будут составляющие ответного бинарного кода. В нашем случае это 1.
2. Вторым действием будет такое: 116/2=58. Остаток от деления - 0 - опять записываем отдельно.
3. 58/2=29 без остатка. Не забываем записывать оставшийся 0, ведь, утеряв всего один элемент, вы получите уже совершенно другую величину. Этот код далее будет храниться на винчестере компьютера и являть собой биты - минимальные единицы измерения информации в информатике. 8-классники уже способны справиться с переводом чисел из десятичного типа исчисления в двоичный, и наоборот.
4. 29/2=14 с остатком 1. Его и записываем отдельно к уже полученным двоичным цифрам.
5. 14/2=7. Остаток от деления равен 0.
6. Еще немного, и бинарный код будет готов. 7/2=3 с остатком 1, который и записываем в будущий ответ двоичного кода.
7. 3/2=1 с остатком 1. Отсюда записываем в ответ две единицы. Одну - как остаток, другую - как последнее оставшееся число, которое уже не делится на 2.

Необходимо запомнить, что ответ записывается в обратном порядке. Первое получившееся бинарное число из первого действия будет последней цифрой, из второго - предпоследней, и так далее. Наш итоговый ответ - 11101001 .

Такое записывается в памяти компьютера и хранится в этом виде до тех пор, пока пользователь не захочет посмотреть на него с экрана монитора. Бит, байт, мегабайт, гигабайт - единицы измерения информации в информатике. Именно в таких величинах и хранятся бинарные данные в компьютере.

Обратный перевод числа из бинарной в десятичную систему

Для того чтобы осуществить обратный перевод из бинарной величины в десятичную систему исчисления, необходимо воспользоваться формулой. Считаем количество знаков в двоичной величине, начиная с 0. В нашем случае их 8, но если начинать отсчет с нуля, тогда они заканчиваются порядковым номером 7. Теперь необходимо каждую цифру из кода умножить на 2 в степени 7, 6, 5,…, 0.

1*2 7 +1*2 6 +1*2 5 +0*2 4 +1*2 3 +0*2 2 +0*2 1 +1*2 0 =233. Вот и наше начальное число, которое было взято еще до перевода в бинарный код.

Теперь вам известна суть компьютерным устройством и минимальная мера хранения информации.

Минимальная единица измерения информации: описание

Как уже упоминалось выше, наименьшей величиной измерения информации считается бит. Это слово английского происхождения, в переводе оно означает "двоичная цифра". Если посмотреть на данную величину с другой стороны, то можно сказать, что это ячейка памяти в электронных вычислительных машинах, которая хранится в виде 0 либо 1. Биты можно перевести в байты, мегабайты и еще большие величины информации. Электронная вычислительная машина сама занимается такой процедурой, когда сохраняет бинарный код в ячейки памяти винчестера.

Некоторые пользователи компьютера могут захотеть вручную и быстро перевести меры объема цифровой информации из одной в другую. Для таких целей были разработаны онлайн-калькуляторы, они сию же секунду осуществят операцию, на которую вручную можно было бы потратить много времени.

Единицы измерения информации в информатике: таблица величин

Компьютеры, флеш-накопители и другие устройства запоминания и обработки информации отличаются между собой объемом памяти, который обычно исчисляется в гигабайтах. Необходимо посмотреть на основную таблицу величин, чтобы увидеть сопоставимость одной единицы измерения информации в информатике в порядке возрастания со второй.

Использование максимальной единицы измерения информации

В наше время максимальную меру объема информации, которая называется йоттабайтом, планируют использовать в агентстве национальной безопасности в целях хранения всех аудио- и видеоматериалов, полученных из общественных мест, где установлены видеокамеры и микрофоны. На данный момент йоттабайты - наибольшие единицы измерения информации в информатике. Это предел? Вряд ли кто-то сможет дать сейчас точный ответ.

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.

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

Здравствуйте, уважаемые читатели блога сайт! В условиях бурного развития информационных технологий недурственно бы получить знания по некоторым фундаментальным аспектам, хотя бы основным. Это может оказать серьезную помощь в дальнейшем.

В интернете, которым мы пользуемся благодаря компьютерам, вся информация хранится или передается в закодированном цифровом формате, а потому должны обязательно существовать способы измерить объем этих данных, ведь от этого зависит системность работы с ними. Такими единицами измерения служат бит и байт.

По аналогии с известными нам физическими единицами измерения, которые при большой их величине для удобства исчисления получают увеличительные приставки (1000 метров = 1 километр, 1000 грамм = 1 килограмм), единица информации байт тоже имеет свои производные (килобайт, мегабайт, гигабайт и т.д.). Однако, в случае бита и байта существуют нюансы, о которых я подробнее и поведаю.

Что представляют из себя единицы информации бит (bit) и байт (byte)

Чтобы было понятнее, придется изложить все поподробнее и начать, так сказать, с истоков. Однако постараюсь донести информацию без заумных математических формул и терминов. Дело в том, что существует несколько позиционных систем счисления. Не буду их перечислять, поскольку в этом нет необходимости.

Двоичная и десятичная системы счисления

Самая известная из них, с которой мы все сталкиваемся ежедневно, это десятичная система. В ней любое число состоит из цифр (от 0 до 9), каждая из которых является разрядом, занимая строго соответствующую ей позицию. Причем разрядность увеличивается справа налево (единицы, десятки, сотни, тысячи и т.д.).

Возьмем для примера число 249, которое можно представить в виде суммы произведений цифр на 10 в степени, соответствующей данному разряду:

249 = 2×10 2 + 4×10 1 + 9×10 0 = 200 + 40 + 9

Таким образом, нулевой разряд - это единицы (10 0), первый - десятки (10 1), второй - сотни (10 2) и т.д. В компьютере, как и в других электронных устройствах, вся информация распределяется по файлам () и кодируется соответствующим образом в цифровом формате, причем в силу простоты использования применяется двоичная система счисления, на которой остановлюсь отдельно.

В двоичной системе числа представляются с помощью всего двух цифр: 0 и 1. Попробуем записать уже рассмотренное нами число 249 в двоичной системе, чтобы понять ее суть. Для этого делим его на 2, получив целое частное с остатком 1. Эта единичка и будет самым младшим разрядом, который будет, как и в случае десятичной системы, крайним справа.

Далее продолжаем операцию деления и каждый раз целые числа также делим на 2, получая при этом в остатке 0 или 1. Их последовательно и записываем справа налево, получив в итоге 249 в двоичной системе. Операцию деления следует проводить до тех пор, пока в результате не появится нуль:

249/2 = 124 (остаток 1) 124/2 = 62 (остаток 0) 62/2 = 31 (остаток 0) 31/2 = 15 (остаток 1) 15/2 = 7 (остаток 1) 7/2 = 3 (остаток 1) 3/2 = 1 (остаток 1) 1/2 = 0 (остаток 1)

Теперь записываем цифры в остатке последовательно справа налево и получаем наше подопытное число в двоичной системе:

11111001

Чтобы не осталось темных пятен, проведем обратное действие и попробуем перевести то же самое число из двоичной в десятичную систему, проверив заодно правильность выше изложенных действий. Для этого умножаем опять же по порядку слева направо нуль или единицу на 2 в степени, соответствующей разряду (по аналогии с десятичной системой):

1×2 7 + 1×2 6 + 1×2 5 + 1×2 4 + 1×2 3 + 0×2 2 + 0×2 1 + 1×2 0 = 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 0 + 0 + 1 = 249

Как видите все получилось, и мы смогли преобразовать число, записанное в двоичной системе, на его запись в десятичной системе счисления.

Сколько бит в байте при использовании двоичной системы в информатике

Я не зря предоставил чуть выше краткий математический экскурс, поскольку именно двоичная система служит основой измерения, используемой в электронных устройствах. Базовой единицей количества информации, равной разряду в двоичной системе, как раз и является бит.

Этот термин происходит от английского словосочетания b inary digit (bit ), что означает двоичное число. Таким, образом, бит может принимать лишь два возможных значения: 0 или 1. В информатике это означает два совершенно равных с точки зрения вероятности результата ("да" или "нет") и не допускает другого толкования.

Это очень важно с точки зрения корректной работы системы. Идем дальше. Количество бит, которое обрабатывается компьютером в один момент, называется байтом (byte) . 1 байт равен 8 битам и, соответственно, может принимать одно из 2 8 (256) значений, то есть от 0 до 255:

Итак, нам теперь доподлинно известно, что такое байт, и какую роль он играет в качестве единицы измерения при обработке информации, хранящейся и обрабатываемой в цифровом виде. Кстати, в международном формате байт может обозначаться двумя способами - byte или B.

Перевести числа в десятичном формате на двоичную систему можно с помощью калькулятора. Если у вас ОС Windows 7, то вызвать этот инструмент можно так: Пуск - Все программы - Стандартные - Калькулятор. В меню «Вид» выбираете формат «Программист» и вводите желаемое число (в моем примере это 120):

Теперь включите радиокнопки «Bin» и «1 байт», после чего получаете запись данного числа в двоичной системе:

На что здесь следует обратить внимание? Во-первых , в строке на дисплее представлены лишь семь разрядов (биты со значениями ноль или единица), хотя мы уже знаем, что их должно быть восемь, если значение байта от 0 до 255:

Здесь все просто. Если самый старший разряд (бит), расположенный крайним слева, принимает значение 0, то он просто не записывается. Два или более нулевых бита тоже опускаются (по аналогии с десятичными числами - ведь к сотням мы не прописываем 0 тысяч, например).

Доказательством может служить полная запись полученного числа, которая отображается мелким шрифтом чуть ниже:

0111 1000

Если вы внимательны, то увидите, что здесь во-вторых . Это способ записи в виде двух частей, каждая из которых состоит из четырех бит. В информатике используется еще такое понятие как полубайт, или ниббл (nibble). Это удобно тем, что ниббл можно представить как разряд в шестнадцатеричной системе, которая широко используется в программировании.

Для обработки данных требуется более 1 байта - что тогда?

Выше мы поговорили о том, что байт содержит восемь бит. Это позволяет выразить 256 (два в восьмой степени) различных значений. Однако на практике в основном этого далеко не достаточно и во многих случаях приходится использовать не один, а несколько byte. В качестве примера воспользуемся еще раз калькулятором Windows и переведем число 1000 в двоичную систему:

Как видите, для этого пришлось отщипнуть пару разрядов из второго байта. На практике в компьютерах для обработки достаточно объемной информации применяется такое понятие как машинное слово , которое может содержать 16, 32, 64 bit.

С их помощью можно выразить соответственно 2 16 , 2 32 и 2 64 различных значений. Но в этом случае нельзя говорить о 2, 4 или 8 байтах, это немного разные вещи. Отсюда растут ноги из упоминания, например, 32-, 64-разрядных (-битных) процессоров или других устройств.

Сколько байт в килобайте, мегабайте, гигабайте, терабайте

Ну а теперь самое время перейти к производным байта и представить, какие приставки увеличения здесь используются. Ведь байт как единица очень маленькая величина, и для удобства очень даже полезно использовать аналоги, которые бы обозначали 1000 B, 1 000 000 B и т.д. Здесь тоже есть свои нюансы, о которых и поговорим ниже.

Строго говоря, для представления величин корректно использовать приставки для двоичной системы счисления, которые кратны 2 10 (1024). Это кибибайт, мебибайт, гебибайт и т.д.

1 кибибайт = 2 10 (1024) байт 1 мебибайт = 2 10 (1024) кибибайт = 2 20 (1 048 576) байт 1 гебибайт = 2 10 (1024) мебибайт = 2 20 (1 048 576) кибибайт = 2 30 (1 073 741 824) байт 1 тебибайт = 2 10 (1024) гебибайт = 2 20 (1 048 576) мебибайт = 2 30 (1 073 741 824) кибибайт = 2 40 (1 099 511 627 776) байт

Но данные словосочетания не прижились в широком использовании. Возможно, одной из причин стала их неблагозвучность. Поэтому пользователи (и не только) повсеместно употребляют вместо двоичных десятеричные приставки (килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты), что является не совсем корректным, поскольку по сути (в соответствии с правилами десятичной системы счисления) это означает следующее:

1 килобайт = 10 3 (1000) байт 1 мегабайт = 10 3 (1000) килобайт = 10 6 (1 000 000) байт 1 гигабайт = 10 3 (1000) мегабайт = 10 6 (1 000 000) килобайт = 10 9 (1 000 000 000) байт 1 терабайт = 10 3 (1000) гигабайт = 10 6 (1 000 000) мегабайт = 10 9 (1 000 000 000) килобайт = 10 12 (1 000 000 000 000) байт

Но раз уж так сложилось, ничего не поделаешь. Важно лишь помнить, что на практике часто используются килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт), гигабайт (Гбайт), терабайт (Тбайт) именно в качестве производных от байта как единицы измерения количества информации в двоичной системе. И в этом случае употребляют, например, термин "килобайт", имея ввиду именно 1024 байта и не что иное.

Однако, очень часто производители накопителей (включая жесткие диски, флэшки, DVD- и CD-диски) при указании объема для хранения информации применяют именно десятичные приставки по прямому назначению (1 Кбайт = 1000 байт), в то время как тот же Виндовс, например, рассчитывает их размер в двоичной системе.

Отсюда и выходит некоторое несоответствие, которое может запутать простого пользователя. Скажем, в документации указана емкость диска 500 Гб , в то время как Windows показывает его объем равным 466,65 Гбайт .

По сути никакого расхождения нет, просто размер накопителя присутствует в разных системах счисления (тот же пень, только сбоку). Для неопытных юзеров это крайне неудобно, но, как я уже сказал, приходится с этим мириться.

Резюмируя, отмечу следующее. Скажем, вам зададут вопрос: сколько байт в килобайте? Теоретически корректным будет ответ: 1 килобайт равен 1000 байтам. Просто надо помнить, что на практике по большей части десятичные приставки используются в качестве двоичных, которые кратны 1024, хотя иногда они применяются по прямому назначению и кратны именно 1000.

Вот такая арифметика, надеюсь, что вы не запутались. В публикации я упомянул килобайт, мегабайт, гигабайт и терабайт, а что дальше? Какие еще более крупные единицы количества информации возможны? На этот вопрос ответит таблица, где указаны не только соотношение единиц в обеих системах, но и их обозначения в международном и российском форматах:

Двоичная система				Десятичная система
Название	Обозначение		Степень	Название	Обозначение		Степень
	Рос.	Межд.			Рос.	Межд.
байт	Б	B	2 0	байт	Б	B	10 0
кибибайт	КиБ	KiB	2 10	килобайт	Кбайт	KB	10 3
мебибайт	МиБ	MiB	2 20	мегабайт	Мбайт	MB	10 6
гибибайт	ГиБ	GiB	2 30	гигабайт	Гбайт	GB	10 9
тебибайт	ТиБ	TiB	2 40	терабайт	Тбайт	TB	10 12
пебибайт	ПиБ	PiB	2 50	петабайт	Пбайт	PB	10 15
эксбибайт	ЭиБ	EiB	2 60	эксабайт	Эбайт	EB	10 18
зебибайт	ЗиБ	ZiB	2 70	зеттабайт	Збайт	ZB	10 21
йобибайт	ЙиБ	YiB	2 80	йоттабайт	Ибайт	YB	10 24

Ежели желаете быстро определить, например, сколько мегабайт в гигабайте (хотя опытный пользователь, конечно, легко обойдется в этом случае без таблицы), то ищите в таблице ячейки, соответствующее количеству байт в мегабайте и гигабайте, а затем делите большее значение на меньшее.

10 9 /10 6 = 1 000 000 000/1 000 000 = 1000

Получается, что в 1 гигабайте 1000 мегабайт. Точно также можно переводить производные в двоичной системе - мебибайты в кибибайты, тебибайты в гибибайты и т.д.

Переводим байты в биты, килобайты, мегабайты, гигабайты, терабайты в онлайн конвертере

Публикация была бы неполной, если бы я не привел инструмент, с помощью которого можно осуществить перевод byte в различные производные. В сети много разнообразных конвертеров, посредством которых можно произвести эти нехитрые операции. Вот один из них , который мне приглянулся.

Этот конвертер удобен тем, что введя количество byte, можно сразу получить результат во всех возможных измерениях (в том числе перевести биты в байты):

Из данного примера следует, что 3072 байта равно 24576 битам, 3,0720 килобайтам или 3 кибибайтам. Кроме этого, чуть ниже расположены ссылки на миникалькуляторы, где вы сможете быстро произвести конкретный перевод из одной системы единиц в другую.