Bit va bayt: axborot birliklari boʻyicha qoʻllanma

Bit va bayt: axborot birliklari boʻyicha qoʻllanma

Kompyuter xotirasiga qarab ikkilik kodni koʻrib chiqamiz.

Bit — axborotning bazaviy oʻlchov birligi. Uning yordamida internet tezligini baholaymiz va bulutli ombor hajmining taʼtilda olingan fotosuratlar uchun yetarli boʻlishini tushunamiz. Ammo bitlar nima va protsessor ularni qanday qayta ishlaydi? Bu maqolada ikkilik kodni tushunishni oʻrganamiz va kompyuter tuzilishini koʻrib chiqamiz.

Mundarija

• Bit va bayt nima?
• Kompyuter qanday qilib ikkilik kodni tushunadi?
• Qaysi qurilmalar bit va bayt bilan ishlaydi?
• Bit va bayt nima uchun kerak?
• Boshqa axborot oʻlchov birliklari
• Nega aynan 1024? (Ilmiy asos)
• Oʻlchov birliklari qanday oʻgiriladi?
• Natijada

Bit va bayt nima?

Bit — 0 yoki 1 qiymatini qabul qila oladigan raqamli axborotning eng kichik birligi.

Bayt — hisoblash qulay boʻlishi uchun guruhga birlashtirilgan 8 ta bit. Masalan, "Hello" soʻzida har bir bayt bitta belgi uchun masʼul. Bitta baytdagi 0 va 1 larning mumkin boʻlgan kombinatsiyalari soni 2^8 = 256 ga teng.

Ikkilik kod — kompyuterda saqlanadigan har qanday maʼlumot yoziladigan bitlar ketma-ketligi. Nol va birliklardan iborat bunday qator — raqamli qurilmalar tushunadigan yagona til.

Kompyuter maʼlumotlarni qayta ishlaganda elektron zanjirlarida 0 va 1 ni ifoda etuvchi kuchlanish qiymatlari oʻzgaradi. Zanjirlarning oʻzi milliardlab tranzistorlardan iborat. Ular ochilib, yopilib, impulsning yoʻlini toʻsib qoʻyishi yoki, aksincha, uni oʻtkazib yuborishi mumkin.

• Yopiq tranzistor — mantiqiy nol (0).
• Ochiq tranzistor — mantiqiy birlik (1).

Ochiq va yopiq tranzistorlar ketma-ketligi sonlarni eslab qolish, qoʻshish, ayirish va solishtirish qobiliyatiga ega murakkab kombinatsiyalarni yaratadi.

Kompyuter qanday qilib ikkilik kodni tushunadi?

Zamonaviy hisoblash qurilmalari – tranzistorlar kichik kirish signali yordamida butun zanjirdagi tokni boshqaradigan yarimoʻtkazgichlar asosida ishlaydi. Tranzistorlar ikkita: tokni oʻtkazadigan (1) yoki oʻtkazmaydigan (0) holatda boʻlishi mumkin boʻlgan kichik kalitlarga oʻxshaydi.

Bir nechta tranzistor toʻgʻri tartibda ulansa, mantiqiy amallar (VA, YOKI, INKOR) funksiyalarining apparat analogi hosil boʻladi.

Aytaylik, PowerPointʼni ochib, taqdimotga oʻzgartirish kiritmoqchisiz. Bu soʻrov quyidagicha qayta ishlanadi:

1. Operatsion tizim foydalanuvchidan olingan buyruqni protsessor uchun koʻrsatmalar toʻplamiga aylantiradi.

2. Koʻrsatmalar inson tushunadigan kod va mashina kodi oʻrtasidagi dasturiy qatlam – assembler tiliga o'giriladi.

3. Protsessor ichidagi maxsus deshifrator koʻrsatmalarni tranzistorlarni boshqarish signallariga aylantiradi.

4. Ushbu signallarga koʻra tranzistorlar deyarli yorugʻlik tezligida yoqiladi va oʻchadi.

Qaysi qurilmalar bit va bayt bilan ishlaydi?

Barcha raqamli qurilmalar faqat bit va bayt bilan ishlaydi. Tarixiy jihatdan kompyuter mantigʻini ishlatish uchun ikkilik tizimdan yaxshiroq hech narsa topilmadi. Elektr zanjirlardagi eng barqaror signallar impulsning yoʻqligi (0) va mavjudligi (1) boʻlgan.

Bit va bayt nima uchun kerak?

Kompilyatsiya qilingan dastur kodi, filmlar, layklar va bank hisobidagi pullar – bularning barchasi aslida bitlardir.

Monitor displeyi nuqtalar – piksellardan iborat. Zamonaviy monitor va videokartalar har bir nuqta rangining 32 bitli tavsifini qabul qiladi. Masalan, RGB formatida qizil, yashil va koʻk ranglarning har biriga bittadan – 3 ta bayt ishlatiladi. Bitta bayt 256 xil qiymat oladi. Demak, 3 bayt yordamida 256*256*256 = 16 777 216million xil rangni kodlash mumkin.

Boshqa axborot oʻlchov birliklari

Nutqimizda kilobayt, megabayt kabi o'nlik shakllardan foydalansak-da, kompyuter hisob-kitoblarni ikkilik tizimda amalga oshirgani uchun aslida kibibayt, mebibayt kabi birliklardan foydalanadi.

• Kibibayt (KiB) — 1024 bayt.
• Mebibayt (MiB) — 1024 kibibayt.
• Gibibayt (GiB) — 1024 mebibayt (yoki 1 073 741 824 bayt).
• Tebibayt (TiB) — 1024 GiB.

Izoh: Tarmoq tezligi (internet) baytlarda emas, bitlarda (Mbit/s, Kbit/s) o'lchanadi. `1` bayt = `8` bit bo'lgani uchun, `300` Mbit/s tezlik taxminan `300 / 8 = 37,5` MB/s ga teng bo'ladi.

Nega aynan 1024? (Ilmiy asos)

Nima uchun 1 kilobayt 1000 bayt emas, balki aynan 1024 baytga teng? Bunga sabab kompyuter arxitekturasining fizika va matematika qonuniyatlariga tayanadi.

Insonlar 10 ta barmog'i borligi uchun hisob-kitoblarda o'nlik sanoq sistemasidan (asos qilib 10 raqamini) foydalanadi va shunga mos ravishda prefikslar (kilo = 10^3 = 1000) ishlatiladi.

Biroq kompyuter xotirasi va tranzistorlar faqat ikkita holatni (0 va 1) taniydi, ya'ni ikkilik sanoq sistemasida ishlaydi. Shuning uchun kompyuterda ma'lumotlar hajmi 2 ning darajalari orqali o'sib boradi (2^1, 2^2, 2^3, ...).

Muhandislar xotirani adreslash tizimini yaratishda 2 ning darajalari orasidan o'nlik sistemadagi 1000 soniga eng yaqin bo'lgan qiymatni qidirishgan. Matematik hisob-kitoblarga ko'ra:

2^{10} = 1024

Bu qiymat qabul qilingan "kilo" (ming) tushunchasiga juda yaqin bo'lgani sababli, axborot texnologiyalarida 1024 karrali tizim standart sifatida qabul qilingan. Dasturchilar uchun xotirani o'nlik sistemadagi 1000 ga emas, fizika qonuniyatiga mos 1024 ga bo'lish ancha qulay va xatosiz ishlaydi.

Oʻlchov birliklari qanday oʻgiriladi?

Aytaylik, biz 100 KiB da nechta bit borligini bilmoqchimiz:

• Bir kibibaytda 1024 bayt mavjud: 100 \times 1024 = 102 400 bayt.
• Bir baytda 8 bit bor: 102 400 \times 8 = 819 200 bit.

Ikkilik sanoq tizimidagi sonni oʻnlik son shakliga oʻtkazish misoli:

• `1000_2` – Bu 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 0 \times 2^0 orqali hisoblanadi va o'nlik tizimda `8` ga teng.
• `1101_2` – Bu 1 \times 2^3 + 1 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 1 \times 2^0 orqali yoziladi. Ya'ni 8 + 4 + 0 + 1 = `13` ga ega boʻlamiz.

Natijada

• Bit — 0 yoki 1 qiymatini qabul qila oladigan minimal axborot birligi.
• Bayt — ma'lumotni ifodalash uchun birlashtirilgan 8 ta bit.
• Bitlar ketma-ketligi ikkilik kod deb ataladi.
• Kompyuter xotirasi va arxitekturasi fizika nuqtai nazaridan ikkilik sistemaga asoslangani uchun, axborot birliklari o'nlik 1000 ga emas, 2 ning 10-darajasi bo'lgan `1024` ga karrali hisoblanadi.