Bit - Bit

bit bir temel birim bilgi bilgi işlem ve dijital iletişim. Adı bir Portmanteau nın-nin ikili rakam.[1] Bit, bir mantıksal durum iki olasıdan biri ile değerler. Bu değerler en yaygın olarak şu şekilde temsil edilir: "1"veya"0", ancak diğer temsiller doğru/yanlış, Evet/Hayır, +/veya açık/kapalı yaygındır.

Bu değerler ve temelin fiziksel durumları arasındaki yazışma depolama veya cihaz bir konvansiyon meselesidir ve aynı cihaz içinde bile farklı atamalar kullanılabilir veya program. İki durumlu bir cihazla fiziksel olarak uygulanabilir.

İkili rakamın sembolü ya bit tarafından tavsiye başına IEC 80000-13: 2008 standardı veya küçük harf karakteri btarafından tavsiye edildiği gibi IEEE 1541-2002 ve IEEE Std 260.1-2004 standartları.

Bitişik bir ikili rakamlar grubuna genellikle a bit dizisi, bir bit vektör veya bir veya daha fazla boyutlu bit dizisi Sekiz ikili basamaklı bir gruba bir denirbayt, ancak geçmişte baytın boyutu kesin olarak tanımlanmamıştır. Çoğunlukla, yarım, tam, çift ve dörtlü kelimeler, ikinin düşük gücü olan birkaç bayttan oluşur.

İçinde bilgi teorisi bir bit bilgi entropisi bir ikili eşit olasılıkla 0 veya 1 olan rastgele değişken,[2] veya böyle bir değişkenin değeri bilindiğinde kazanılan bilgi.[3][4] Olarak bilgi birimi, bit aynı zamanda bir Shannon,[5] adını Claude E. Shannon.

Tarih

Verilerin ayrı bitlerle kodlanması, delikli kartlar tarafından icat edildi Basile Bouchon ve Jean-Baptiste Falcon (1732), Joseph Marie Jakarlı (1804) ve daha sonra Semyon Korsakov, Charles Babbage, Hermann Hollerith ve ilk bilgisayar üreticileri IBM. Bu fikrin bir başka çeşidi de delikli kağıt bant. Tüm bu sistemlerde, ortam (kart veya bant) kavramsal olarak bir dizi delik konumu taşıyordu; her pozisyon delinebilir veya delinmez, böylece bir bit bilgi taşır. Metnin bitlerle kodlanması da kullanılmıştır. Mors kodu (1844) ve ilk dijital iletişim makineleri teletipler ve borsa ticker makineleri (1870).

Ralph Hartley 1928'de logaritmik bilgi ölçümünün kullanılmasını önerdi.[6] Claude E. Shannon, "bit" kelimesini ilk kez 1948 tarihli yeni makalesinde "kullandı"Matematiksel İletişim Teorisi ".[7][8][9] Kökenini John W. Tukey 9 Ocak 1947'de "ikili bilgi rakamı" nı basitçe "bit" olarak kısalttığı bir Bell Labs notu yazmıştı.[7] Vannevar Bush 1936'da, üzerinde depolanabilecek "bilgi bitleri" yazmıştı. delikli kartlar o zamanın mekanik bilgisayarlarında kullanıldı.[10] İlk programlanabilir bilgisayar, Konrad Zuse, sayılar için ikili gösterim kullandı.

Fiziksel temsil

Bir bit, dijital bir cihaz tarafından veya iki olası farklıdan birinde bulunan başka bir fiziksel sistem tarafından saklanabilir. eyaletler. Bunlar, iki kararlı durum olabilir takla, iki pozisyon elektrik anahtarı, iki farklı Voltaj veya akım tarafından izin verilen seviyeler devre iki farklı seviye ışık şiddeti iki yönden mıknatıslanma veya polarizasyon tersinir çift sarmallı yönelim DNA, vb.

Bitler çeşitli şekillerde uygulanabilir. Çoğu modern bilgi işlem cihazında, bir bit genellikle bir elektriksel Voltaj veya akım nabız veya elektriksel durum flip-flop devresi.

Kullanan cihazlar için pozitif mantık 1 basamaklı bir değer (veya doğru olan mantıksal bir değer), 0'ın temsiline göre daha pozitif bir voltajla temsil edilir. Spesifik voltajlar, farklı mantık aileleri için farklıdır ve bileşen yaşlanmasına ve gürültü bağışıklığına izin vermek için değişikliklere izin verilir. Örneğin, transistör-transistör mantığı (TTL) ve uyumlu devreler, bir cihazın çıkışındaki 0 ​​ve 1 rakam değerleri, sırasıyla 0,4 volttan yüksek olmayan ve 2,6 volttan düşük olmayan şekilde temsil edilir; TTL girişleri 0,8 volt veya altını 0 ve 2,2 volt veya üstünü 1 olarak tanıyacak şekilde belirlenir.

İletim ve işleme

Bitler teker teker iletilir seri iletim ve birden fazla bit sayısı ile paralel iletim. Bir bitsel işlem isteğe bağlı olarak bitleri birer birer işler. Veri aktarım hızları genellikle birimin ondalık SI katları olarak ölçülür saniyede bit (bit / sn), örneğin kbit / sn.

Depolama

Jacquard'ın dokuma tezgahı veya Babbage's gibi en eski elektronik olmayan bilgi işleme cihazlarında Analitik Motor, bir parça genellikle mekanik bir kol veya dişlinin konumu veya belirli bir noktada bir deliğin varlığı veya yokluğu olarak saklanırdı. kağıt kart veya bant. Ayrık mantık için ilk elektrikli cihazlar (örneğin asansör ve trafik ışığı kontrol devreleri, telefon anahtarları ve Konrad Zuse'nin bilgisayarı) durumları olarak bitleri temsil etti elektrik röleleri "açık" veya "kapalı" olabilir. Röleler ile değiştirildiğinde vakum tüpleri, 1940'lardan başlayarak, bilgisayar üreticileri, aşağı doğru hareket eden basınç darbeleri gibi çeşitli depolama yöntemlerini denediler. cıva gecikme hattı, bir ürünün iç yüzeyinde depolanan yükler katot ışını tüpü veya üzerine basılmış opak noktalar cam diskler tarafından fotolitografik teknikleri.

1950'lerde ve 1960'larda, bu yöntemlerin yerini büyük ölçüde manyetik depolama gibi cihazlar manyetik çekirdek hafızası, manyetik bantlar, davul, ve diskler, biraz kutupsallıkla temsil edildiği mıknatıslanma belirli bir alanın ferromanyetik film veya bir yönden diğerine polaritede bir değişiklik. Aynı ilke daha sonra manyetik balon bellek 1980'lerde geliştirildi ve hala çeşitli manyetik şerit Gibi öğeler metro biletler ve bazıları kredi kartları.

Modern yarı iletken bellek, gibi Dinamik Rasgele Erişim Belleği, bir bitin iki değeri iki seviye ile temsil edilebilir elektrik şarjı depolanmış kapasitör. Belirli türlerde programlanabilir mantık dizileri ve sadece hafızayı oku bir bit, bir devrenin belirli bir noktasında iletken bir yolun varlığı veya yokluğu ile temsil edilebilir. İçinde optik diskler bir bit, yansıtıcı bir yüzey üzerinde mikroskobik bir çukurun varlığı veya yokluğu olarak kodlanır. Tek boyutlu barkodlar bitler, alternatif siyah ve beyaz çizgilerin kalınlığı olarak kodlanır.

Birim ve sembol

Bit, Uluslararası Birimler Sistemi (Sİ). Ancak Uluslararası Elektroteknik Komisyonu yayınlanan standart IEC 60027, ikili rakam sembolünün olması gerektiğini belirten bitve bu tüm katlarda kullanılmalıdır, örneğin kbit, kilobit için.[11] Bununla birlikte, küçük harf b harfi de yaygın olarak kullanılmaktadır ve IEEE 1541 Standardı (2002). Aksine, büyük harf B, bayt için standart ve geleneksel semboldür.

Katları bitler
Ondalık
Değer
1000103kbitkilobit
10002106Mbitmegabit
10003109Gbitgigabit
100041012Tbitterabit
100051015PbitPetabit
100061018Ebityaşamak
100071021ZbitZettabit
100081024YbitYottabit
İkili
DeğerIECJEDEC
1024210KibitkibibitKbitkilobit
10242220MibitmebibitMbitmegabit
10243230GibitgibibitGbitgigabit
10244240Tibittebibit-
10245250Pibitçakıl taşı-
10246260Eibitsergilemek-
10247270Zibitzebibit-
10248280Yibityobibit-

Birden çok bit

Birden çok bit birkaç şekilde ifade edilebilir ve gösterilebilir. Bilgi teknolojisinde yaygın olarak tekrar eden bit gruplarını temsil etme kolaylığı için, birkaç bilgi birimleri geleneksel olarak kullanılmıştır. En yaygın olanı birimdir bayt tarafından icat edildi Werner Buchholz Haziran 1956'da, tarihsel olarak tek bir parçayı kodlamak için kullanılan bit grubunu temsil etmek için kullanılmıştır. karakter metin (kadar UTF-8 bir bilgisayarda çok baytlı kodlama devraldı[12][13][14][15][16] ve bu nedenle temel olarak kullanıldı adreslenebilir birçok öğe bilgisayar mimarileri. Donanım tasarımındaki eğilim, günümüzde yaygın olarak kullanıldığı için bayt başına sekiz bit kullanımının en yaygın uygulamasında birleşti. Ancak, temeldeki donanım tasarımına güvenmenin belirsizliği nedeniyle, birim sekizli sekiz bitlik bir diziyi açıkça belirtmek için tanımlanmıştır.

Bilgisayarlar genellikle bitleri, geleneksel olarak "kelimeler ". Bayt gibi, bir kelimedeki bit sayısı da donanım tasarımına göre değişir ve tipik olarak 8 ila 80 bit arasındadır veya bazı özel bilgisayarlarda daha fazladır. 21. yüzyılda, perakende kişisel veya sunucu bilgisayarların bir kelimesi vardır 32 veya 64 bitlik boyut.

Uluslararası Birimler Sistemi Yaygın olarak bit ve bayt ile birlikte kullanılan standartlaştırılmış birimlerin katları için bir dizi ondalık ön ek tanımlar. Önekler kilo (103) vasıtasıyla yotta (1024) 1000'in katları ile artış ve karşılık gelen birimler kilobit (kbit) aracılığıyla Yottabit (Ybit).

Bilgi kapasitesi ve bilgi sıkıştırma

Bir depolama sisteminin veya bir iletişim kanalının bilgi kapasitesi, bitler veya Saniye başına bit, bu genellikle bir olan ikili rakamları ifade eder bilgisayar donanımı ikili verileri saklama kapasitesi (0 veya 1, yukarı veya aşağı, mevcut veya değil, vb.).[17] Bir depolama sisteminin bilgi kapasitesi, burada depolanan bilgi miktarının yalnızca bir üst sınırıdır. Bir bitlik depolamanın iki olası değeri eşit olasılıkta değilse, bu depolama biti bir bitten daha az bilgi içerir. Gerçekte, eğer değer tamamen tahmin edilebilir ise, o zaman bu değerin okunması hiçbir bilgi sağlamaz (sıfır entropik bit, çünkü belirsizlik çözülmez ve bu nedenle hiçbir bilgi mevcut değildir). Kullanan bir bilgisayar dosyası n depolama bitleri yalnızca m < n bilgi bitleri, o zaman bu bilgiler prensipte yaklaşık olarak kodlanabilir m bitler, en azından ortalama olarak. Bu ilke temeli Veri sıkıştırma teknoloji. Bir benzetme kullanarak, donanım ikili rakamları, mevcut depolama alanı miktarını (eşyaları depolamak için mevcut kova sayısı gibi) ve farklı taneciklik seviyelerinde (ince veya kaba, yani, sıkıştırılmış veya sıkıştırılmamış bilgiler). Ayrıntı düzeyi daha ince olduğunda (bilgi daha fazla sıkıştırıldığında) aynı paket daha fazlasını tutabilir.

Örneğin, dünyanın bilgi depolamak için birleşik teknolojik kapasitesinin 1.300 sağladığı tahmin edilmektedir. eksabayt 2007'deki donanım rakamları. Ancak, bu depolama alanı doldurulduğunda ve ilgili içerik optimum şekilde sıkıştırıldığında, bu yalnızca 295 eksabayt bilginin.[18] En iyi şekilde sıkıştırıldığında, ortaya çıkan taşıma kapasitesi yaklaşır Shannon bilgisi veya bilgi entropisi.[17]

Bit tabanlı bilgi işlem

Belirli bitsel bilgisayar işlemci talimatlar (örneğin bit seti) bitlerin toplamı olarak yorumlanan verileri değiştirmek yerine bitleri işleme düzeyinde çalışır.

1980'lerde bit eşlemli bilgisayar ekranları popüler hale geldi, bazı bilgisayarlar özel bit blok aktarımı ekrandaki belirli bir dikdörtgen alana karşılık gelen bitleri ayarlama veya kopyalama talimatları.

Çoğu bilgisayar ve programlama dilinde, bir bayt veya kelime gibi bir bit grubu içindeki bir bitten bahsedildiğinde, genellikle bayt veya kelime içindeki konumuna karşılık gelen 0'dan yukarıya doğru bir sayı ile belirtilir. Ancak 0, çoğu veya En az anlamlı bit bağlama bağlı olarak.

Diğer bilgi birimleri

Benzer tork ve enerji fizikte; bilgi-teorik bilgi ve veri depolama boyutu aynı boyutluluk nın-nin ölçü birimleri, ancak genel olarak birimleri matematiksel olarak toplamanın, çıkarmanın veya başka şekilde birleştirmenin bir anlamı yoktur.

Bazen bilgi teorisinde kullanılan diğer bilgi birimleri şunları içerir: doğal rakam ayrıca bir nat veya sirke ve olarak tanımlandı günlük2 e (≈ 1.443) bit, burada e ... doğal logaritmaların temeli; ve dit, yasaklamak veya Hartley, günlük olarak tanımlanır2 10 (≈ 3,322) bit.[6] 10 / 3'ten biraz daha az olan bu değer anlaşılabilir çünkü 103 = 1000 ≈ 1024 = 210: üç ondalık basamak, on ikili basamaktan biraz daha az bilgidir, bu nedenle bir ondalık basamak, 10/3 ikili basamaktan biraz daha azdır. Tersine, bir bitlik bilgi yaklaşık ln 2 (≈ 0,693) nats veya log10 2 (≈ 0.301) hartleys. Ters oranda olduğu gibi, bu değer yaklaşık 3/10, ancak biraz daha fazla, 2 olgusuna karşılık gelir.10 = 1024 ~ 1000 = 103: on ikili rakam, üç ondalık rakamdan biraz daha fazla bilgidir, bu nedenle bir ikili rakam 3/10 ondalık rakamdan biraz daha fazladır. Bazı yazarlar ayrıca bir çöpe at bazı sabit ancak belirtilmemiş bit sayısına eşdeğer keyfi bir bilgi birimi olarak.[19]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Mackenzie, Charles E. (1980). Kodlanmış Karakter Kümeleri, Tarihçesi ve Gelişimi. Sistem Programlama Serisi (1 ed.). Addison-Wesley Publishing Company, Inc. s. x. ISBN  978-0-201-14460-4. LCCN  77-90165. Arşivlendi 2016-11-18 tarihinde orjinalinden. Alındı 2016-05-22. [1]
  2. ^ Anderson, John B .; Johnnesson, Rolf (2006), Bilgi Aktarımını Anlamak
  3. ^ Simon Haykin (2006), Dijital İletişim
  4. ^ IEEE Std 260.1-2004
  5. ^ "Birimler: B". Arşivlendi 2016-05-04 tarihinde orjinalinden.
  6. ^ a b Abramson Norman (1963). Bilgi teorisi ve kodlama. McGraw-Hill.
  7. ^ a b Shannon, Claude Elwood (Temmuz 1948). "Matematiksel Bir İletişim Teorisi" (PDF). Bell Sistemi Teknik Dergisi. 27 (3): 379–423. doi:10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x. hdl:11858 / 00-001M-0000-002C-4314-2. Arşivlenen orijinal (PDF) 1998-07-15 tarihinde. Logaritmik taban seçimi, bilgiyi ölçmek için bir birim seçimine karşılık gelir. Baz 2 kullanılırsa, ortaya çıkan birimler ikili rakamlar veya daha kısaca adlandırılabilir bitlertarafından önerilen bir kelime J. W. Tukey.
  8. ^ Shannon, Claude Elwood (Ekim 1948). "Bir Matematiksel İletişim Teorisi". Bell Sistemi Teknik Dergisi. 27 (4): 623–666. doi:10.1002 / j.1538-7305.1948.tb00917.x. hdl:11858 / 00-001M-0000-002C-4314-2.
  9. ^ Shannon, Claude Elwood; Dokumacı, Warren (1949). Matematiksel İletişim Teorisi (PDF). Illinois Press Üniversitesi. ISBN  0-252-72548-4. Arşivlenen orijinal (PDF) 1998-07-15 tarihinde.
  10. ^ Bush, Vannevar (1936). "Enstrümental analiz". Amerikan Matematik Derneği Bülteni. 42 (10): 649–669. doi:10.1090 / S0002-9904-1936-06390-1. Arşivlendi 2014-10-06 tarihinde orjinalinden.
  11. ^ Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (2008), Uluslararası Birimler Sisteminin Kullanım Kılavuzu. Çevrimiçi sürüm. Arşivlendi 3 Haziran 2016 Wayback Makinesi
  12. ^ Bemer, Robert William (2000-08-08). "Neden bayt 8 bittir? Yoksa o mu?". Bilgisayar Geçmişi Vinyetleri. Arşivlenen orijinal 2017-04-03 tarihinde. Alındı 2017-04-03. […] İle IBM 's UZATMAK arka plan olarak bilgisayar, 8'li gruplara bölünebilen 64 karakterli kelimeyi işliyor (Dr. Werner Buchholz, "terimi bozan adam"bayt "8 bitlik bir gruplama için). […] IBM 360 doğrudan ASCII olmasa da 8 bitlik karakterler kullandı. Böylelikle Buchholz'un "baytı" her yerde yakalandı. Ben kendim birçok nedenden ötürü adını beğenmedim. […]
  13. ^ Buchholz, Werner (1956-06-11). "7. Vardiya Matrisi" (PDF). Link Sistemi. IBM. s. 5–6. Uzatmak Not No. 39G. Arşivlendi (PDF) 2017-04-04 tarihinde orjinalinden. Alındı 2016-04-04. […] Düzenleme açısından en önemlisi, 1 ila 6 bit uzunluğundaki herhangi bir karakter veya rakamı işleyebilme becerisi olacaktır […] 60-bit'i dönüştürmek için kullanılacak Shift Matrix kelime, Bellekten paralel olarak geliyor, karakterler veya "bayt "onları çağırdığımız gibi, Toplayıcı seri olarak. 60 bit, manyetik çekirdekler altı farklı seviyede. Böylece, 9 konumundan bir 1 gelirse, altındaki altı çekirdeğin hepsinde görünür. […] Toplayıcı, bitlerin tümünü veya yalnızca bir kısmını kabul edebilir. […] 4 bit üzerinde çalışmak istendiğini varsayın Ondalık basamak, sağdan başlayarak. İlk önce 0-diyagonal darbeli, Toplayıcı yalnızca ilk dördünü (0-3) kabul eden, 0'dan 5'e altı biti gönderiyor. 4. ve 5. bitler dikkate alınmaz. Ardından, 4 köşegen darbeli. Bu, son ikisi tekrar göz ardı edilen 4 ila 9 arasındaki bitleri gönderir ve bu böyle devam eder. […] Altı bitin tümünü kullanmak da alfanümerik çalışma veya mantıksal analiz için yalnızca bir bitlik baytları işlemek veya baytları herhangi bir sayıda bit ile dengelemek için. […]
  14. ^ Buchholz, Werner (Şubat 1977). "" Bayt "Kelimesi Çağın Geliyor ..." Byte Dergisi. 2 (2): 144. […] Dosyalarda bulunan ilk referans, geliştirmenin ilk günlerinde Haziran 1956'da yazılmış bir dahili notta bulunuyordu. Uzatmak. Bir bayt birden altıya kadar herhangi bir sayıda paralel bitten oluşan olarak tanımlanmıştır. Bu nedenle, bir baytın duruma uygun bir uzunluğa sahip olduğu varsayıldı. İlk kullanımı, bir seferde altı biti işleyen 1950'lerin girdi-çıktı ekipmanı bağlamındaydı. 8 bit bayta gitme olasılığı Ağustos 1956'da değerlendirildi ve kısa bir süre sonra Stretch'in tasarımına dahil edildi. Terime ilk yayınlanan atıf, 1959'da "Verilerin Bit ve Parçalarda İşlenmesi" başlıklı bir makalede yapıldı. G A Blaauw, F P Brooks Jr ve W Buchholz içinde Elektronik Bilgisayarlarda IRE İşlemleri, Haziran 1959, sayfa 121. Bu makalenin nosyonları Bölüm 4'te detaylandırılmıştır. Bir Bilgisayar Sisteminin Planlanması (Proje Uzatma) W Buchholz tarafından düzenlenmiş, McGraw-Hill Kitap Şirketi (1962). Terimin türetilmesinin gerekçesi orada 40. sayfada şu şekilde açıklanmıştır:
    Bayt bir karakteri kodlamak için kullanılan bit grubunu veya giriş-çıkış birimlerine paralel olarak iletilen bit sayısını belirtir. Dışında bir terim karakter Burada, belirli bir karakter farklı uygulamalarda birden fazla kodla temsil edilebileceği ve farklı kodlar farklı sayıda bit (yani, farklı bayt boyutları) kullanabileceği için kullanılır. Girdi-çıktı iletiminde, bitlerin gruplanması tamamen keyfi olabilir ve gerçek karakterlerle hiçbir ilişkisi olmayabilir. (Terim türetilmiştir ısırmak, ancak yanlışlıkla mutasyonu önlemek için yanıt verdi bit.)
    Sistem / 360 2'nin üsleri olan temel bayt ve kelime boyutları da dahil olmak üzere Stretch konseptlerinin çoğunu devraldı. Bununla birlikte, ekonomi için, bayt boyutu maksimum 8 bitte sabitlendi ve bit seviyesinde adresleme, bayt adresleme ile değiştirildi. […]
  15. ^ Blaauw, Gerrit Anne; Brooks, Jr., Frederick Phillips; Buchholz, Werner (1962), "Bölüm 4: Doğal Veri Birimleri" (PDF), içinde Buchholz, Werner (ed.), Bir Bilgisayar Sisteminin Planlanması - Proje Uzatma, McGraw-Hill Book Company, Inc. / The Maple Press Company, York, PA., S. 39–40, LCCN  61-10466, dan arşivlendi orijinal (PDF) 2017-04-03 tarihinde, alındı 2017-04-03
  16. ^ Bemer, Robert William (1959). "256 karakterlik genelleştirilmiş bir kart kodu için bir öneri". ACM'nin iletişimi. 2 (9): 19–23. doi:10.1145/368424.368435. S2CID  36115735.
  17. ^ a b Küçük bitlerde bilgi Küçük Bitlerde Bilgi, IEEE Bilgi Teorisi Topluluğu'nun kar amacı gütmeyen sosyal yardım projesinin bir parçası olarak üretilen bir kitaptır. Kitap, Claude Shannon'u ve Bilgi Teorisinin temel kavramlarını ilişkilendirilebilir çizgi film hikayeleri ve problem çözme etkinlikleri kullanarak 8 yaş ve üstü çocuklara tanıtır.
  18. ^ "Bilgiyi Depolama, İletişimi ve Hesaplama İçin Dünyanın Teknolojik Kapasitesi" Arşivlendi 2013-07-27 de Wayback Makinesi, özellikle Çevrimiçi materyalleri desteklemek Arşivlendi 2011-05-31 de Wayback Makinesi, Martin Hilbert ve Priscila López (2011), Bilim, 332 (6025), 60-65; Makaleye buradan ücretsiz erişim: martinhilbert.net/WorldInfoCapacity.html
  19. ^ Bhattacharya, Amitabha (2005). Dijital iletişim. Tata McGraw-Hill Eğitimi. ISBN  978-0-07059117-2. Arşivlendi 2017-03-27 tarihinde orjinalinden.


Dış bağlantılar

  • Bit Hesaplayıcı - bit, bayt, kilobit, kilobayt, megabit, megabayt, gigabit, gigabayt arasında dönüşüm sağlayan bir araç
  • BitXByteConverter - çeşitli birimlerde dosya boyutlarını, depolama kapasitesini ve dijital bilgileri hesaplamak için bir araç