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.
Буква, цифра, знак препинания – это символы. Одна буква – один символ. Одна цифра – тоже один символ. Один знак препинания (либо точка, либо запятая, либо вопросительный знак и т.п.) – снова один символ. Один пробел также является одним символом.
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.
Продолжение следует…
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.
Отличительные особенности:
- 256 бит перезаписываемой энергонезависимой памяти
- EEPROM организована как одна 256 байтная страница
- 64 бит одноразово программируемой памяти, которая автоматически защищается от записи после программирования
- Контроль, адресация и питание по одному проводу
- 8 битный идентификационный код семейства DS1971 для идентификации ридером
- Диапазон напряжения питания от 2,8 В до 6,0 В во всем температурном диапазоне от -40°C до +85°C
Функциональная схема:
Описание iButton:
256 битная EEPROM DS1971 семейства iButton является мощным перезаписываемым носителем информации, который предназначен для идентификации и хранении информации об изделии или владельце. Доступ к этой информации может быть осуществлен с минимальными аппаратурными затратами при помощи всего одного вывода микроконтроллера. DS1971 имеет регистрационный номер, запрограммированный лазером в процессе производства, состоящий из 48 битного уникального заводского номера, 8 битов CRC, и 8 битного кода семейства (14H) плюс 256 битную EEPROM. Питание при программировании и считывании прибора DS1971 поступает по одной линии связи 1-Wire. Данные передаются по последовательному протоколу 1-Wire, который требует только одной линии вывода данных и общего вывода. 48 битный серийный номер, содержащийся в памяти с лазерным программированием, обеспечивает полную идентификацию прибора. Прочный MicroCan корпус имеет высокую устойчивость к воздействию внешних неблагоприятных факторов, таких как загрязнение, влажность и вибрация. Его компактная форма в виде монеты, обеспечивает самовыравнивание в ответном контактном разъеме, что обеспечивает простоту использования человеком - оператором или автоматом. Аксессуары DS1971 позволяют закрепить его практически на любой поверхности, включая печатные платы, фото- идентификационные брелки и брелки для ключей. Приборы могут применяться для контроля за передвижением грузового транспорта и путешественников, управления доступом и хранения градуировочных констант.
Описание:
Блок-схема показывает распределение функций между управляющим блоком и секцией памяти DS1971. DS1971 имеет четыре главных модуля данных: 1) 64 битное ПЗУ с лазерным программированием, 2) 256 битную EEPROM с буферным блокнотом, 3) 64 битную однократно программируемую память с буферным блокнотом и 4) 8 битную память состояния. Для доступа к памяти устройство управления шиной должно сначала выполнить одну из команд управления памятью. Все данные считываются и записываются начиная с младшего значащего бита.
Почему RSA Security рекомендует использовать ключи длиной 1024 бита, 2048 бит и даже 3072 бит, в то время как большинство алгоритмов симметричного шифрования ограничиваются длиной от 112 до 256 бит. Мол, почему бы нам не увеличить длину ключей, например, до миллиона - чтобы защититься от потенциального брутфорса со стороны суперкомпьютеров, которые ещё не изобретены.
Несмотря на свою банальность, вопрос набрал достаточно много баллов, то есть у многих ещё нет чёткого понимания, чем отличается ассиметричный шифр криптографический алгоритм с открытым ключом от симметричного шифра, где для шифрования и расшифрования используется один и тот же ключ.
С точки зрения брутфорса, принципиальная разница в том, что для взлома ключа RSA нужно найти сомножитель определённой длины (причём можно использовать предвычисленные таблицы). Это математическая задача, которую нельзя сильно усложнять, иначе обычная расшифровка сообщения будет занимать слишком много времени. На диаграмме показана скорость расшифровки на 2-гигагерцовом процессоре Pentium.
Для взлома симметричного шифра требуется перебрать 2^N комбинаций, где N - длина ключа. Расшифровка сообщения в любом случае происходит мгновенно, имея симметричный ключ. По оценке NIST , 256-битный симметричный ключ примерно соответствует 15360-битному ключу RSA. Лучше всего этот пример описан в книге «Прикладная криптография» Брюса Шнайера, которую можно процитировать.
Одним из следствий закона второго термодинамики является то, что для представления информации необходимо некоторое количество энергии. Запись одиночного бита, изменяющая состояние системы, требует количества энергии не меньше чем kT; где Т - абсолютная температура системы и k - постоянная Больцмана. (Не волнуйтесь, урок физики уже почти закончен.)
Приняв, что k = 1,38*10 -16 эрг/K, и что температура окружающей вселенной 3,2K, идеальный компьютер, работая при 3,2K, потреблял бы 4,4*10 -16 эрга всякий раз, когда он устанавливает или сбрасывает бит. Работа компьютера при температуре более низкой, чем температура космического пространства, потребовала бы дополнительных расходов энергии для отвода тепла.
Далее, энергия, излучаемая нашим Солнцем за год, составляет около 1,21*10 41 эргов. Это достаточно для выполнения 2*10 56 перемен бита в нашем идеальном компьютере, а этого, в свою очередь, хватит для того, что бы 187-битовый счетчик пробежал все свои значения. Если мы построим вокруг Солнца сферу Дайсона и перехватим без всяких потерь всю его энергию за 32 года, мы сможем получить компьютер для вычисления 2 192 чисел. Конечно, энергии для проведения каких-нибудь полезных вычислений с этим счетчиком уже не останется.
Но это только одна жалкая звезда. При взрыве типичной сверхновой выделяется около 10 51 эргов. (В сто раз больше энергии выделяется в виде нейтрино, но пусть они пока летают). Если всю эту энергию удастся бросить на одну вычислительную оргию, то все свои значения сможет принять 219-битовый счетчик.
Эти числа не имеют ничего общего с самой аппаратурой, они просто показывают максимальные значения, обусловленные термодинамикой. Кроме того, эти числа наглядно демонстрируют, что вскрытие грубой силой 256-битового ключа будет невозможно, пока компьютеры построены из обычной материи и располагаются в обычном пространстве.
Чтобы досканально разобраться что такое Биты, что такое Байты и зачем всё это нужно, давайте сначала стоит немного остановимся на понятии «Информация», так как именно на ней построена работа вычислительной техники и сетей передачи данных, в том числе и нашего любимого Интернета.
Для человека, Информация
— это некие знания или сведения, которыми обмениваются люди в процессе общения. Сначала знаниями обменивались устно, передавая друг другу, затем появилась письменность и информацию стали передавать уже с помощью рукописей, а затем уже и книг. Для вычислительных систем Информация
— это данные которые собираются, обрабатываются, сохраняются и передаются дальше между звеньями системы, либо между разными компьютерными системами. Но если раньше информация помещалась в книги и её объём можно было хоть как-то наглядно оценить, например в библиотеке, то в условиях цифровых технологий она стала вирутальной и её нельзя измерить с помощью обычной и привычной метрической системы, к которой мы привыкли. Поэтому были введены единицы измерения информации — Биты и Байты.
Бит информации
В компьютере информация хранится на специальных носителях. Вот самые основные и знакомые большинству из нас:
Жесткий диск (HDD, SSD) - оптический диск (CD, DVD) - съёмные USB-диски (флешки, USB-HDD) - карты памяти (SD, microSD и т.п.)
Ваш персональный компьютер или ноутбук получает информацию, в основном в виде файлов с различным объёмом данных. Каждый из этих файлов любой носитель данных на аппаратном уровне получает, обрабатывает, хранит и передаёт в виде последовательности сигналов. Есть сигнал — единица, нет сигнала — ноль. Таким образом вся храняшаяся на жестком диске информация — документы, музыка, фильмы, игры — предствалена в виде нулей: 0 и единиц: 1. Эта система исчисления называется двоичной (используется всего два числа).
Вот одна единица информации (без разницы 0 это или 1) и называеся бит
. Само слово bit
пришло к нам как аббревиатура от bi
nary digit
— двоичное число. Что примечательно, в английском языке есть слово bit — немного, кусочек. Таким образом, бит — это самая наименьшая единица объёма информации.
Сколько битов в Байте
Как Вы уже поняли выше, сам по себе, бит — это самая маленькая единица в системе измерения информации. Оттого и пользоваться ею совсем неудобно. В итоге, в 1956 году Владимир Бухгольц ввёл ещё одну единицу измерения — Байт , как пучок из 8 бит. Вот наглядный пример байта в двоичной системе:
00000001 10000000 11111111
Таким образом, вот эти 8 бит и есть Байт. Он представляет собой комбинацию из 8 цифр, каждая из которых может быть либо единицей, либо нулем. Всего получается 256 комбинаций. Вот как то так.
Килобайт, Мегабайт, Гигабайт
Со временем, объёмы информации росли, причём в последние годы в геометрической прогрессии. Поэтому, решено было использовать приставки метрической системы СИ: Кило, Мега, Гига, Тера и т.п.
Приставка «кило» означает 1000, приставка «мега» подразумевает миллион, «гига» — миллиард и т.д. При этом нельзя проводить аналогии между обычным килобитом и килобайтом. Дело в том, что килобайт - это отнюдь не тысяча байт, а 2 в 10-й степени, то есть 1024 байт.
Соответственно, мегабайт — это 1024 килобайт или 1048576 байт.
Гигабайт получается равен 1024 мегабайт или 1048576 килобайт или 1073741824 байт.
Для простоты можно использовать такую таблицу:
Для примера хочу привести вот такие цифры:
Стандартный лист А4 с печатным текстом занимает в средем около 100 килобайт
Обычная фотография на простой цифровой фотоаппарат — 5-8 мегабайт
Фотографии, сделанные на профессиональный фотоаппарат — 12-18 мегабайт
Музыкальный трек формата mp3 среднего качества на 5 минут — около 10 мегабайт.
Обычный фильм на 90 минут, сжатый в обычном качестве — 1,5-2 гигабайта
Тот же фильм в HD-качестве — от 20 до 40 гигабайт.
P.S.:
Теперь отвечу на вопросы, которые мне наиболее часто задают новички.
1. Сколько Килобит в Мегабите? Ответ — 1000 килобит (по системе СИ)
2. Сколько Килобайт в Мегабайте? Ответ — 1024 Килобайта
3. Сколько Килобит в Мегабайте? Ответ — 8192 килобита
4. Сколько Килобайт в Гигабайте? Ответ — 1 048 576 Килобайт.
Поскольку единого мнения о характеристиках якобы готовящихся к выходу видеочипов NV36 и NV38 пока не существует, сейчас самое время поразмышлять о некоторых спорных вопросах. Одним из них, в частности, является прогноз в отношении разрядности шины памяти будущих решений от Nvidia. В ходе "уточнения слухов" о характеристиках NV36 шина памяти то приобретала ширину 256 бит, то вновь ее лишалась в пользу более скромных 128 бит. Каково значение этого параметра для разработчиков и что оно может дать пользователю? Ответить на этот вопрос попробовали наши коллеги с сайта Beyond 3D .
Итак, является ли на сегодняшний день 256-битная шина памяти исключительной прерогативой дорогих видеокарт? Вероятно, что даже несколько месяцев назад можно было ответить утвердительно, но сейчас поводов для такой уверенности становится все меньше...
Долгое время считалось, что разводка платы с 256-битной шиной памяти способна значительно увеличить себестоимость производства, и оправдан такой шаг мог быть только для высокодоходных решений верхнего ценового диапазона. Видеокарты Matrox Parhelia, Wildcat VP и Radeon 9700 перешли на использование 256-битной шины еще в 2002 году, для их цены это было оправдано. Но не будем забывать, что знаменитый Radeon 9500 на "правильном дизайне" использует все ту же 256-битную шину, а купить его можно было ровно за цену варианта со 128-битной шиной. Так ли уж важен фактор себестоимости?
В настоящее время объем памяти в 128 Мб стал нормой для большинства видеокарт среднего ценового диапазона. При этом число чипов памяти обычно равно восьми. При 256-битной шине памяти также достаточно использовать восемь чипов, если каждый из них имеет 32-битный доступ. Чтобы не провоцировать заметный разрыв в производительности флагманских видеоплат с 256-битной шиной и более дешевых плат со 128-битной шиной, проектировщики вынуждены использовать на платах со 128-битной шиной более быстрые чипы памяти (в плане таймингов), что обходится дороже памяти для 256-битного варианта, где тайминги не играют большой роли.
Дилемма достаточно проста: 8 очень быстрых чипов в 128-битной конфигурации или 8 менее быстрых чипов в 256-битной конфигурации. В переводе на скупой язык экономики выбор заключается в следующем: более дорогие чипы памяти или менее дорогие чипы памяти плюс несколько более дорогой дизайн печатной платы.
По рассмотренным причинам мы вполне признаем вариант плат на базе NV36 с 256-битной шиной памяти экономически целесообразным. Пропускная способность памяти не будет упираться в ограничения шины, возможно, это слегка поможет увеличить производительность видеоплат в тяжелых графических режимах. Учитывая современную тенденцию к усложнению графических сцен, 256-битная шина памяти не повредит даже такому потенциально урезанному решению, как NV36. Осталось только подождать завершения конференции SIGGRAPH, и мы наверняка узнаем правду...