بیت
یکای بیرون از SI · کمیت: مقدار اطلاعات
01 · تعریف
کلود شانون در ۱۹۴۸ نشان داد که اطلاعات را میتوان سنجید، و پیشنهاد کرد آن را به رقمهای دودویی بشمارند. واژهٔ «bit» را جان تیوکی کوتاهشدهٔ binary digit ساخت، و شانون آن را در نوشتهٔ خود پذیرفت.
یک بیت مقدار اطلاعاتی است که در گزینش میان دو پیامد هماحتمال نهفته است. سکهای که میاندازند درست یک بیت میدهد، تاس ۲٫۵۸۵ بیت، و حرفی از الفبای روسی نزدیک پنج. یکا لگاریتمی است: برای بازشناختن N گزینه لگاریتم دودویی N لازم است، و از این رو هر بیت افزوده شمار حالتهای بازشناختنی را دو برابر میکند. بیت در SI نیست و هرگز نبوده: استانداردی جداگانه آن را تعریف میکند، IEC 80000-13، و پیشوندهایش در دو دستهٔ ناسازگار هستند، دهدهی و دودویی.
b کوچک بیت است، B بزرگ بایت، و اختلاف هشت برابر. سرعت کانال به بیت داده میشود و اندازهٔ پرونده به بایت، از این رو «۱۰۰ Mbit/s» نزدیک ۱۲ MB در ثانیه میدهد، نه صد.
02 · تبدیل
حجمی وارد کنید — برگه آن را برمیگرداند
بیت دو دستگاه پیشوند دارد. دهدهی هزار را میگیرد: کیلوبایت برابر ۱۰۰۰ بایت است. دودویی، که کمیسیون در ۱۹۹۸ آورد، ۱۰۲۴ را میگیرد و با «i» نوشته میشود: کیبیبایت، مبیبایت، گیبیبایت. سازندگان دیسک به دهدهی میشمارند و سامانههای عامل به دودویی — از همینجاست گیگابایتهای «گمشده».
در کیلوبایت اختلاف تنها ۲٫۴ درصد است، اما انباشته میشود: دیسک ترابایتی را سامانهٔ عامل ۹۳۱ GiB نشان میدهد. هیچیک از دو سو خطا نمیکند — تنها به پیشوندهای متفاوت میشمارند.
| یکا | نام | مقدار | کجا دیده میشود |
|---|---|---|---|
| bit | بیت، یکای اطلاعات | 8 | پایهٔ شمارش |
| B | بایت، هشت بیت | 1 | اندازهٔ پروندهها |
| kbit | کیلوبیت، ۱۰۰۰ بیت | 0.008 | سرعت کانال |
| kB | کیلوبایت، ۱۰۰۰ بایت | 0.001 | پیشوند دهدهی |
| MB | مگابایت، ۱۰⁶ بایت | 1·10⁻⁶ | دیسکها، حاملها |
| GB | گیگابایت، ۱۰⁹ بایت | 1·10⁻⁹ | حاملها، تعرفهها |
| TB | ترابایت، ۱۰¹² بایت | 1·10⁻¹² | گنجایش دیسکها |
| KiB | کیبیبایت، ۱۰۲۴ بایت | 9.766·10⁻⁴ | IEC 80000-13, 1998 |
| MiB | مبیبایت، ۱۰۲۴ کیبیبایت | 9.537·10⁻⁷ | حافظه، سامانههای پرونده |
| GiB | گیبیبایت، ۱۰۲۴ مبیبایت | 9.313·10⁻¹⁰ | سامانههای عامل |
| nat | نات، لگاریتم طبیعی | 5.55 | آمار، فیزیک |
| Hart | هارتلی، لگاریتم دهدهی | 2.41 | نظریهٔ ارتباطات آغازین |
| bit | بیت | 8 | یکای امروزی |
نات و هارتلی همان بیتها هستند، تنها لگاریتم بر پایهای دیگر: طبیعی و دهدهی. یک نات برابر ۱٫۴۴۲۷ بیت است، یک هارتلی ۳٫۳۲۱۹. در نظریهٔ ارتباطات به بیت میشمارند و در آمار بیشتر به نات.
03 · مرتبههای بزرگی
از سکه تا همهٔ دادههای جهانکلید AES-256
04 · ابزارهای اندازهگیری
بیتها را با چه میسنجند
رشتهای شناخته را از کانال میراند و بیتهای خراب را میشمارد. معیار برای نوری یک بیت نادرست در ۱۰¹² است.
هزاران بازهٔ بیت را روی هم مینهد: گشودگی «چشم» نشان میدهد گیرنده با چه اطمینانی یک را از صفر بازمیشناسد. چشم بسته یعنی خطا.
حالت دهها خط را یکجا ثبت میکند و پروتکل را میگشاید: بیتها تصویری میشوند که در آن تپش جاافتاده یا لبهٔ جابهجا دیده میشود.
مولد عددهای تصادفی را با آمار میآزمایند: چند بیت راستین آنتروپی بر هر بیت خروجی میافتد. مولدی که کمتر از یک بدهد به کار کلید نمیآید.
05 · قواعد نگارش
b — بیت، B — بایت، Ki — ۱۰۲۴
بزرگی حرف معنا دارد: ۱۰۰ Mb/s و ۱۰۰ MB/s هشت برابر فرق میکنند. پیشوندهای دودویی با «i» و حرف نخست بزرگ نوشته میشوند: KiB و MiB و GiB — K بزرگ اینجا رواست، برخلاف kB دهدهی. نوشتار کامل «bit» هر جا که «b» با بایت اشتباه شود بهتر است.
در روسی نام کوتاهشده پایانهٔ حالت نمیگیرد: در متنهای فنی ۸ bit نوشته میشود، هرگز صورت جمع. بایت نیز در مفرد و جمع یکسان میماند: ۵۱۲ byte.
06 · یکاهای همسایه
بیت سنجهای دودویی است، اما لگاریتم را میتوان بر هر پایه گرفت. نات لگاریتم طبیعی را میگیرد و در آمار و فیزیک به کار میآید، هارتلی دهدهی را. ثانیهٔ کنارش سرعت انتقال میدهد، و ژول اطلاعات را از راه مرز لانداور به گرماشناسی میبندد.
log₂
1 nat = 1.443 bit
کانال ارتباطی
مرز لانداور: پاک کردن یک بیت در دمای اتاق دستکم ۲٫۹·۱۰⁻²¹ ژول میخواهد. این کف را خود گرماشناسی میگذارد — پس اطلاعات بهای فیزیکی دارد.
07 · بخش تاریخی
پیش از بیت اطلاعات را با چه میسنجیدند
لگاریتم بر پایهٔ ده: یکای اطلاعات یک رقم دهدهی. با نامهای dit و ban در نظریهٔ ارتباطات آغازین و در رمزگشایی بلچلی پارک به کار میرفت.
لگاریتم طبیعی. در نظریه و فیزیک بهکار میآید: آنتروپی به نات از راه ثابت بولتسمان یکراست به آنتروپی گرمایی میپیوندد.
رقم سهگانی ماشین «ستون»: سه حالت بهجای دو. تنها رایانهٔ سهگانی سریساخت جهان، ساختهٔ دانشگاه مسکو در ۱۹۵۹.
پیش از استاندارد، بایت بسته به ماشین شش، هفت یا نه بیت بود. بایت هشتبیتی را IBM System/360 جا انداخت.
تنها یکایی که پیشوند «کیلو» آن دو عدد گوناگون را میرساند
در سال ۱۹۹۸ کمیسیون بینالمللی الکتروتکنیک پیشوندهای دودویی — Ki و Mi و Gi — را آورد تا هزار را از ۱۰۲۴ جدا کند. استاندارد پذیرفته شد، اما صنعت دو پاره شد: سازندگان دیسک به گیگابایت دهدهی میشمارند، ویندوز دودویی را نشان میدهد و به همان نام میخواند، مکاواس و لینوکس به دهدهی گذشتند. چنین است که دیسک ترابایتی صادقانه ۱۰¹² بایت دارد، حال آنکه سامانه «931 GB» مینویسد، و هفت درصد اختلاف ربع قرن است خریداران را میآزارد.
فهرست · یکاهای اندازهگیری
شناسنامهای برای هر کمیت
هفت یکای پایهٔ SI، بیست و دو یکای فرعی با نام خود، و در کنارشان یکاهای بیرون از دستگاه. هر یک برگهٔ خود را دارد: تعریف، بُعد، تبدیل، ابزارها، قواعد نگارش. به ۳۶ زبان.