Бит

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «
Петабит
»)
Один бит информации, равный 0 (нулю) — лампа выключена
Один бит информации, равный 1 (единице) — лампа включена
Прописная кириллическая буква «М»
в кодировке ISO 8859-5 кодируется 8 битами

Бит (русское обозначение: бит; международное: bit; от

единица измерения количества информации
. 1 бит информации — символ или сигнал, который может принимать два значения: включено или выключено, да или нет, высокий или низкий, заряженный или незаряженный; в двоичной системе исчисления это 1 (единица) или 0 (ноль). Это минимальное количество информации, которое необходимо для ликвидации минимальной неопределенности.

В

ГОСТ 8.417-2002[2]. Для образования кратных единиц применяется с приставками СИ и с двоичными приставками
.

История

Определения и свойства

Для кодирования трёх состояний светофора необходимо  бита информации, что на практике требует использования двух битов, например:
01 — красный,
10 — жёлтый,
11 — зелёный;
00 может не использоваться или кодировать состояние «выключен».

В зависимости от области применения (

и др.), бит может определяться следующими способами:

1. В математике
1.1. Бит — это один
двоичная цифра). Может принимать только два взаимоисключающих значения
: «да» или «нет», «1» или «0», «включено» или «выключено», и т. п.
1.2. Соответствует одному числовому разряду в двоичной системе счисления, принимающему значение «0» или «1» («ложь» или «истина»)[источник не указан 503 дня].
2. В
цифровой технике и в вычислительной технике
2.1. Одному биту (одному
двоичный триггер (триггер, имеющий два взаимоисключающих возможных устойчивых состояния) или один разряд двоичной памяти[4]
.
Для перехода от количества возможных состояний (возможных значений) к количеству битов можно воспользоваться формулой на основе двоичного логарифма:
[возможных состояний] [битов].
Следовательно, для одного двоичного разряда (триггера)
[бит] [возможных состояний].
Для перехода от количества битов к количеству возможных состояний (возможных значений) можно воспользоваться формулой
[возможных состояний] [битов].
2.2. Формула Хартли
где
 — количество информации, бит;
 — возможное количество различных сообщений (количество возможных состояний n-разрядного регистра), шт.;
 — количество букв в алфавите (количество возможных состояний одного разряда (триггера) регистра, в двоичной системе равно 2 («0» и «1»)), шт.;
 — количество букв в сообщении (количество разрядов (триггеров) в регистре), шт.
Применяется для измерения объёмов
запоминающих устройств
и объёмов цифровых данных.
3. В теории информации
3.1. Бит — минимальная базовая
единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равновероятных исхода; см. информационная энтропия. Это тождественно количеству информации в ответе на вопрос, допускающий ответ «да» или «нет» и никакого другого (то есть такое количество информации, которое позволяет однозначно ответить на поставленный вопрос)[4]
.
3.2. Один бит равен количеству информации, получаемой в результате осуществления одного из двух равновероятных событий[5].
3.3. Бит — двоичный логарифм вероятности равновероятных событий или сумма произведений вероятности на двоичный логарифм вероятности при равновероятных событиях; см. информационная энтропия.
Применяется для измерения информационной энтропии. Отличается от бита для измерения объёмов запоминающих устройств и объёмов цифровых данных, так как большой по объёму массив данных может иметь очень малую информационную энтропию, то есть энтропийно может быть почти пустым.

Физические реализации

В

двоичный разряд) реализуется триггером или одним двоичным разрядом памяти
.

Возможны две физические (в частности электронные) реализации бита (одного двоичного разряда):

  1. однофазный («однопроводный») бит (двоичный разряд). Используется один выход двоичного триггера. Нулевой уровень обозначает либо сигнал логического «0», либо неисправность схемы. Высокий уровень обозначает либо сигнал логической «1», либо исправность схемы. Дешевле двухфазной реализации, но менее надёжен;
  2. двухфазный (парафазный, «двухпроводный») бит (двоичный разряд). Используются оба выхода двоичного триггера. При исправной схеме один из двух уровней высокий, другой — низкий. Неисправность схемы опознаётся либо высоким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах), либо низким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах). Дороже однофазной реализации, но более надёжен.

В

сетях передачи данных значения «0» и «1» обычно передаются различными уровнями либо напряжения, либо тока. Например, в микросхемах на основе транзисторно-транзисторной логики значение «0» представляется напряжением в диапазоне от +0 до +0,8 В, а значение «1» — напряжением в диапазоне от +2,4 до +5,0 В
.

Обозначения

В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «бит» часто применяется в значении «двоичный разряд». Например: старший бит — старший двоичный разряд байта или слова.

Использование прописной буквы «Б» для обозначения байта соответствует требованиям ГОСТ и позволяет избежать путаницы между сокращениями от «байт» и «бит». Однако, следует учитывать, что в стандарте нет сокращения для «бит», поэтому использование записи «Гб» как синонима для «Гбит» неверно.

В международном стандарте МЭК (IEC) 60027-2 2005 года[6] для применения в электротехнической и электронной областях рекомендуются обозначения:

  • «bit» для обозначения бита;
  • «o» или «B» для обозначения октета или байта. «о» — единственное указанное обозначение во французском языке.

Аналогом бита в квантовых компьютерах является кубит (q-бит; «q» от англ. quantum, квант).

Двоичные логарифмы других оснований

e
.

Замена логарифмируемого числа с 2 на

ниббл
(гексадецит, четырёхбит), гептакозаит и др., равных соответственно:

бита,
бита,
1 двубит = бита,
1 трибит = бита,
бита,
1 четырёхбит = бита,
бита.

См. также

Примечания

  1. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879. Архивировано 2 ноября 2013 года..
  2. ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин. Приложение А (справочное). Архивировано 8 ноября 2015 года..
  3. Leibniz. EXPLANATION OF BINARY ARITHMETIC. Архивировано 11 февраля 2021 года..
  4. 1 2 БИТ : [арх. 3 декабря 2017] // «Банкетная кампания» 1904 — Большой Иргиз. — М. : Большая российская энциклопедия, 2005. — С. 558. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 3). — ISBN 5-85270-331-1.
  5. Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 25. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
  6. Стандарт фр. «Norme internationale CEI 60027-2», troisième édition или англ. «International standard IEC 60027-2», third edition от 2005.08, с. 5, 112—117.