В нашей жизни каждый из нас что-то измеряет. Например, в детстве, наши родители измеряли нам высоту нашего тела. Это ведь так увлекательно, когда узнаешь, что всего за один год ты вырос на целых 5 сантиметров! Для этих целей мы использовали линейку и дверной косяк, помечая на нём ежегодно зарубками высоту.
Каждое измерение требует своего прибора и своей единицы измерения.
У начинающих , сам собой, возникает вопрос о том, в каких единицах измерять информацию?
Для измерения информации в информатике используют свою, особенную единицу измерения. Она получила название - «бит» и образована от словосочетания двух английских слов - «binary digit».
Для того чтобы была возможность измерить информацию необходимо, как вы помните, закодировать информацию в цифровые двоичные данные. Только так, мы сможем узнать размер набора цифровых данных, хранящемся в каком-либо файле.
Это определение означает, что не существует никакой другой единицы измерения информации, которая была бы меньше, по своему значению, чем один бит.
Один бит содержит в себе очень малую часть информации. Ведь он способен принимать только одно из двух определенных значений (1 или 0).
Поэтому, измерять информацию, используя лишь одни биты, крайне неудобно - числа выходят очень большими. Это тоже самое, если бы мы измеряли высоту своего тела в миллиметрах.
Например, для кодирования 1 символа в текст достаточно 8 бит. 8 бит называют байтом.
В связи с этим, в информатике были придуманы более крупные единицы измерения информации, связь между которыми отражена ниже:
Существуют и более крупные единицы информации:
Приведем примеры для сравнения разных объёмов оцифрованной текстовой информации.
Один байт занимает символ, введённый нами с клавиатуры.
100 Кбайт занимает снимок в телефоне с низким разрешением.
1 Мбайт - небольшая художественная книга.
Три гигабайт всего лишь 1 час видеозаписи в хорошем качестве.
Как найти, к примеру, информационный объём сообщения «Информатика – главная наука современности
».
Для этого нужно сосчитать общее количество символов в сообщении (заключено в кавычках), учитывая пробелы между словами (пробел в компьютере тоже символ). Итого, получаем 41 символов или 41 байт.
Предлагаем узнать, сколько информации находится в книге из 100 страниц, если на каждой странице умещается 50 строк, а на каждой строке - 60 символов.
100⋅50⋅60=300 000 символов, что составляет 300 000 байт. Переведём всё в килобайты: 300 000 байт /1024=292,97 Кб. В мегабайтах это будет уже 292,97 Кб /1024=0,29 Мб.
Гораздо больше информации включают в себя файлы графических изображений, а ещё больше - видеофайлы.
Мультимедийной информацией называют данные, которые содержат рисунки, фотографии, звук и видео.
К примеру, растровый рисунок, состоит из 1000 на 1000 пикселей.
Каждый пиксель может быть закодирован 24 битами или 3 байтами (так как 24/8=3) и занимает информационный объём равный 1000⋅1000⋅3=3 000 000 байт.
В килобайтах это уже будет 3 000 000 байт/1024= 2929,69 Кбайт. А в мегабайтах - 2929,69 Кбайт /1024=2,86 Мбайт.
В связи с этим, промышленность выпускает большие по объему носители цифровых данных.
Объём современных цифровых носителей (жёстких или твердотельных дисков), уже достигает объёма нескольких терабайт.
В современные компьютеры мы можем вводить текстовую информацию, числовые значения, а также графическую и звуковую информацию. Количество информации, хранящейся в ЭВМ, измеряется ее “длиной” (или “объемом”), которая выражается в битах. Бит- минимальная единица измерения информации (от английского BInary digiT -- двоичная цифра). Каждый бит может принимать значение 0 или 1. Битом также называют разряд ячейки памяти ЭВМ. Для измерения объема хранимой информации используются следующие единицы:
1 байт= 8 бит;
1 Кбайт= 1024 байт (Кбайт читается как килобайт);
1 Мбайт= 1024 Кбайт (Мбайт читается как мегабайт);
1 Гбайт= 1024 Мбайт (Гбайт читается как гигабайт).
Бит (от англ. binary digit ; также игра слов: англ. bit - немного)
По Шеннону бит - это двоичный логарифм вероятности равновероятных событий или сумма произведений вероятности на двоичный логарифм вероятности при равновероятных событиях.
Один разряд двоичного кода (двоичная цифра). Может принимать только два взаимоисключающих значения: да/нет, 1/0, включено/выключено, и т.п.
Базовая единица измерения количества информации, равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем два равновероятных исхода. Это тождественно количеству информации в ответе на вопрос, допускающий ответы «да» либо «нет» и никакого другого (то есть такое количество информации, которое позволяет однозначно ответить на поставленный вопрос). В одном двоичном разряде содержится один бит информации.
В вычислительной технике и сетях передачи данных обычно значения 0 и 1 передаются различными уровнями напряжения либо тока. Например, в микросхемах на основе TTL 0 представляется напряжением в диапазоне от +0 до + 3 В , а 1 в диапазоне от 4,5 до 5,0 В.
Скорость передачи данных в сети обычно измеряется битами в секунду. Примечательно, что с ростом скорости передачи данных, бит приобрёл также ещё одно метрическое выражение: длину. Так, в современной гигабитной сети (1 Гигабит/сек) на один бит приходится примерно 30 метров провода. Из-за этого сложность сетевых адаптеров существенно возросла. Раньше, например, в одно-мегабитных сетях длина бита в 30 км была почти всегда заведомо больше длины кабеля между двумя устройствами.
В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «бит» часто применяется в значении двоичный разряд. Например: первый бит - первый двоичный разряд байта или слова, о котором идёт речь.
В настоящее время бит - это наименьшая возможная единица измерения информации в вычислительной технике, но интенсивные исследования в области квантовых компьютеров предполагают наличие q-битов.
Байт (англ. byte ) - единица измерения количества информации, равная обычно восьми битам, может принимать 256 (2 8) различных значений.
Вообще, байт- это последовательность битов, число которых фиксировано, минимальный адресуемый объём памяти в компьютере. В современных компьютерах общего назначения байт равен 8 битам. Для того, чтобы подчеркнуть, что имеется в виду восьмибитный байт, в описании сетевых протоколов используется термин «октет» (англ. octet ).
Иногда байтом называют последовательность битов, которые составляют подполе слова. На некоторых компьютерах возможна адресация байтов разной длины. Это предусмотрено инструкциями извлечения полей ассемблеров LDB и DPB на PDP-10 и в языке Common Lisp.
В IBM-1401 байт был равен 6 битам так же, как и в Минск-32, а в БЭСМ - 7 битам, в некоторых моделях ЭВМ производства Burroughs Computer Corporation (ныне - Unisys) - 9 битам. Во многих современных цифровых сигнальных процессорах используется байт длиной 16 бит и больше.
Название было впервые использовано в 1956 году В. Бухгольцем при проектировании первого суперкомпьютера IBM 7030 для пучка одновременно передаваемых в устройствах ввода-вывода битов (шести штук), позже в рамках того же проекта расширили байт до восьми (2 3) бит.
Кратные приставки для образования производных единиц для байта применяются не как обычно: во-первых, уменьшительные приставки не используются совсем, а единицы измерения информации меньшие чем байт называются специальными словами (ниббл и бит); во-вторых, увеличительные приставки означают за каждую тысячу 1024=2 10 (килобайт равен 1024 байтам, мегабайт равен 1024 килобайтам или 1 048 576 байтам, и т. д. с гигабайтами, терабайтами и петабайтами (больше пока не употребляются)). Разница возрастает с ростом веса приставки. Более правильно использовать двоичные приставки, но на практике они пока не применяются, возможно, из-за неблагозвучности - кибибайт, мебибайт и т. п.
Иногда десятичные приставки используются и в прямом смысле, например при указании ёмкости жёстких дисков: у них гигабайт может обозначать миллион кибибайт, т. е. 1 024 000 000 байт, а то и просто миллиард байт, а не 1 073 741 824 байт, как, например, в модулях памяти.
Килобайт (кбайт, кБ) м., скл. - единица измерения количества информации, равная (2 10) стандартным (8-битным) байтам или 1024 байтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах.
Название «килобайт» общепринято, но формально неверно, так как приставка кило -, означает умножение на 1 000, а не 1 024. Правильной для 2 10 является двоичная приставка киби- .
Таблица 1.2- Кратные приставки для образования производных единиц
Мегабайт (Мбайт, М) м., скл. - единица измерения количества информации, равная 1048576 (2 20) стандартным (8-битным) байтам или 1024 килобайтам. Применяется для указания объёма памяти в различных электронных устройствах.
Название «Мегабайт» общепринято, но формально неверно, так как приставка мега- , означает умножение на 1 000 000, а не 1 048 576. Правильной для 2 20 является двоичная приставка меби- . Сложившимся положением пользуются крупные корпорации, производящие жёсткие диски, которые при маркировке своих изделий под мегабайтом понимают 1 000 000 байт, а под гигабайтом - 1 000 000 000 байт.
Самую оригинальную трактовку термина мегабайт используют производители компьютерных дискет, которые понимают под ним 1 024 000 байта. Таким образом, дискета, на которой указан объём 1,44 Мбайт на самом деле вмещает лишь 1440 Кбайт, то есть 1,41 Мбайт в обычном понимании.
В связи с этим получилось, что мегабайт бывает коротким, средним и длинным:
короткий - 1 000 000 байт
средний - 1 024 000 байт
длинный - 1 048 576 байт
Гигабайт - кратная единица измерения количества информации, равная 1 073 741 824 (2 30) стандартным (8-битным) байтам или 1 024 мегабайтам.
Приставка СИ гига- используется ошибочно, так как она обозначает умножение на 10 9 . Для 2 30 же следует употреблять двоичную приставку гиби-. Сложившимся положением пользуются крупные корпорации, производящие жёсткие диски, которые при маркировке своих изделий под мегабайтом понимают 1 000 000 байт, а под гигабайтом - 1 000 000 000 байт
Машинное слово- машинно-зависимая и платформозависимая величина, измеряемая в битах или байтах, равная разрядности регистров процессора и/или разрядности шины данных (обычно некоторая степень двойки). Размер слова совпадает, также, с минимальным размером адресуемой информации (разрядностью данных, расположенных по одному адресу). Машинное слово определяет следующие характеристики машины:
разрядность данных, обрабатываемых процессором;
разрядность адресуемых данных (разрядность шины данных);
максимальное значение беззнакового целого типа, напрямую поддерживаемого процессором: если результат арифметической операции превосходит это значение, то происходит переполнение;
максимальный объём оперативной памяти, напрямую адресуемой процессором.
Максимальное значение слова длинной n бит можно легко рассчитать по формуле 2 n −1
Таблица 1.3 - Размер машинного слова на различных платформах
Наш высокотехнологичный век отличается своими широкими возможностями. С развитием электронных вычислительных машин перед людьми открылись удивительные горизонты. Любую интересующую новость теперь можно найти в глобальной сети совершенно бесплатно, не выходя из дома. Это прорыв в сфере техники. Но как же столько данных может храниться в памяти компьютера, обрабатываться и передаваться на далекие расстояния? Какие единицы измерения информации в информатике существуют? И как с ними работать? Сейчас не только люди, непосредственно занимающиеся написанием компьютерных программ, но и обычные школьники должны знать ответы на эти вопросы. Ведь это основа всего.
Мы привыкли считать, что информация - это все те знания, которые доносят до нас. Но в информатике и компьютерных науках это слово имеет немного другое определение. Это базовая составляющая всей науки об электронных вычислительных машинах. Почему базовая, или фундаментальная? Потому что компьютерная техника обрабатывает данные, сохраняет и доносит до людей. Минимальная единица измерения информации исчисляется в битах. Сведения хранятся в компьютере до тех пор, пока юзер не захочет просмотреть их.
Мы привыкли думать, что информация - единица языка. Да, это так, но в информатике используется другое определение. Это сведения о состоянии, свойствах и параметрах объектов окружающей нас среды. Совершенно ясно, что чем больше мы узнаем сведений об объекте или явлении, тем больше понимаем, что наше представление о них мизерное. Но теперь благодаря такому огромному объему совершенно бесплатных и доступных со всех точек планеты материалов стало гораздо проще обучаться, заводить новые знакомства, работать, отдыхать и просто расслабляться за чтением книг или просмотром кинофильмов.
Печатая документы для работы, статьи на сайты и ведя свой личный блог в интернете, мы не задумываемся о том, как проходит обмен данными между пользователем и самой вычислительной машиной. Как машина способна понимать команды, в каком виде хранит все файлы? В информатике за единицу измерения информации принят бит, который может хранить из ноликов и единиц. Суть алфавитного подхода в измерении текстовых символов заключается в последовательности знаков. Но не стоит переплетать алфавитный подход с содержанием текста. Это совершенно разные вещи. Объем таких данных пропорционален количеству введенных символов. Благодаря этому получается, что информационный вес знака из бинарного алфавита равен одному биту. Единицы измерения информации в информатике существуют разные, как и любые другие меры. Бит - это минимальная величина измерения.
Измерение информации базируется на основе теории вероятности. В данном случае рассматривается вопрос о том, какое количество данных содержится в получаемом человеком сообщении. Тут в ход идут теоремы дискретной математики. Для расчета материалов берутся две разные формулы в зависимости от вероятности события. При этом остаются прежними единицы измерения информации в информатике. Задачи расчета количества символов, графики по содержательному подходу гораздо сложнее, чем по алфавитному.
Существуют основные три типа процессов, осуществляемых в электронной вычислительной машине:
За единицу измерения информации принят бит, с которым достаточно легко работать, ведь он может вмещать значение 0 или 1. Как компьютер осуществляет кодирование обычных десятичных чисел в двоичный код? Рассмотрим небольшой пример, который объяснит принцип кодирования информации компьютерной техникой.
Допустим, у нас есть число в привычной системе исчисления - 233 . Чтобы перевести его в бинарный вид, необходимо делить на 2 до того момента, пока оно не станет меньше самого делителя (в нашем случае - 2).
Необходимо запомнить, что ответ записывается в обратном порядке. Первое получившееся бинарное число из первого действия будет последней цифрой, из второго - предпоследней, и так далее. Наш итоговый ответ - 11101001 .
Такое записывается в памяти компьютера и хранится в этом виде до тех пор, пока пользователь не захочет посмотреть на него с экрана монитора. Бит, байт, мегабайт, гигабайт - единицы измерения информации в информатике. Именно в таких величинах и хранятся бинарные данные в компьютере.
Для того чтобы осуществить обратный перевод из бинарной величины в десятичную систему исчисления, необходимо воспользоваться формулой. Считаем количество знаков в двоичной величине, начиная с 0. В нашем случае их 8, но если начинать отсчет с нуля, тогда они заканчиваются порядковым номером 7. Теперь необходимо каждую цифру из кода умножить на 2 в степени 7, 6, 5,…, 0.
1*2 7 +1*2 6 +1*2 5 +0*2 4 +1*2 3 +0*2 2 +0*2 1 +1*2 0 =233. Вот и наше начальное число, которое было взято еще до перевода в бинарный код.
Теперь вам известна суть компьютерным устройством и минимальная мера хранения информации.
Как уже упоминалось выше, наименьшей величиной измерения информации считается бит. Это слово английского происхождения, в переводе оно означает "двоичная цифра". Если посмотреть на данную величину с другой стороны, то можно сказать, что это ячейка памяти в электронных вычислительных машинах, которая хранится в виде 0 либо 1. Биты можно перевести в байты, мегабайты и еще большие величины информации. Электронная вычислительная машина сама занимается такой процедурой, когда сохраняет бинарный код в ячейки памяти винчестера.
Некоторые пользователи компьютера могут захотеть вручную и быстро перевести меры объема цифровой информации из одной в другую. Для таких целей были разработаны онлайн-калькуляторы, они сию же секунду осуществят операцию, на которую вручную можно было бы потратить много времени.
Компьютеры, флеш-накопители и другие устройства запоминания и обработки информации отличаются между собой объемом памяти, который обычно исчисляется в гигабайтах. Необходимо посмотреть на основную таблицу величин, чтобы увидеть сопоставимость одной единицы измерения информации в информатике в порядке возрастания со второй.
В наше время максимальную меру объема информации, которая называется йоттабайтом, планируют использовать в агентстве национальной безопасности в целях хранения всех аудио- и видеоматериалов, полученных из общественных мест, где установлены видеокамеры и микрофоны. На данный момент йоттабайты - наибольшие единицы измерения информации в информатике. Это предел? Вряд ли кто-то сможет дать сейчас точный ответ.
Приветствую всех читателей моего блога. Каждый ли из вас знает, в каких единицах измеряется информация? Многие из вас, всего скорее, уже знакомы с такими понятиями, как бит и байт. По крайней мере, вы слышали о них. Каждый из пользователей также постоянно сталкивается с такими единицами измерения информации, как мегабайты, гигабайты и терабайты. Несмотря на их известность, не все из вас четко понимают, как сделать перевод одной величины в другую.
В процессе пересчета имеются свои нюансы. Именно из-за них у пользователей возникают трудности. Проблема заключается в том, что в основном люди используют десятичную систему счисления, к которой уже давно все привыкли. Например, если у единицы измерения присутствует приставка «кило», тогда величину нужно просто умножить на одну тысячу. Однако информация, которая передается или хранится в цифровом виде, измеряется с помощью величин двоичной системы. В связи с этим, чтобы узнать, сколько КБ в МБ, недостаточно выполнить простое умножение на 1000. С этой особенностью необходимо разобраться более подробно, что и будет сделано дальше в статье.
Сегодня компьютерами уже невозможно никого удивить. В такой технике применяются единицы измерения информации, которые будут описаны ниже. Они используются для обозначения объема как винчестера (HDD и SSD), так и оперативной памяти (ОЗУ).
Бит - это минимальная единица. Она обозначается маленькой буквой «б». Следом за ней идет байт. Он уже обозначается большой буквой «Б». В компьютерной терминологии в качестве единицы измерения информации биты используются гораздо реже по сравнению с байтами, после которых расположились производные от этой величины. Это килобайты (КБ), мегабайты (МБ), гигабайты (ГБ) и так далее. Всем известные приставки у слова «байт» не позволяют выполнить легкий перевод величины, умножив значение на 10 в соответствующей степени. Такое правило для пересчета единиц измерения информации не действует. По какой причине его нельзя применить для данного перевода будет рассказано далее.
Похожие величины также применяются, когда осуществляется измерение скорости передаваемой информации. Сегодня для этих целей чаще всего используют интернет. Передаваемая информация через такой канал измеряется в килобитах, мегабитах и так далее. В связи с тем, что с помощью этих величин обозначается скорость, то происходит подсчет именно бит в секунду. Другими словами, сколько их передается за единицу времени. Поэтому у каждого пользователя возникает вопрос относительно числа бит, содержащихся в 1 байте, а так же, как правильно пересчитать КБ в Кб.
Компьютерная техника применяет для функционирования исключительно значения двоичной системы. Если изъясняться по-другому, тогда можно сказать, что цифровые устройства работают только с цифрами: 0 и 1. Первое знакомство с такой системой происходит еще в школе. Из курса информатики ученикам становится известно, что за единицу принят бит. Он представляет собой 1 разряд информации. При этом бит может равняться только нулю или единице. Другими словами, сигнал может присутствовать или отсутствовать.
В то же время байт имеет более сложное понятие. Одна такая величина в двоичной системе состоит из 8 бит. При этом 1 Bit - это двойка в определенной степени, которая может быть равна от 0 до 7. Если принять во внимание все возможные комбинации единиц и нулей, тогда станет ясно, что их максимальное значение составляет 256. Это наибольшая величина. Она равна максимальному объему информации, который, возможно, закодировать в 1 байте.
Важно! Чтобы осуществить перевод числа из двоичной системы в привычную, т. е. десятичную, нужно выполнить сложение всех двоек, каждая из которых имеет свою степень. Однако их необходимо брать только в тех битах, где присутствует сигнал, который возможен, если величина измерения равна единице.
Стоит знать, что один байт разбивается на две части, каждая из которых состоит из 4 бит. Это полубайты. Каждый из них еще называется нибблом. Один полубайт позволяет выполнить кодировку любого 16-теричного числа. Этот процесс осуществляется при помощи 4 битов. Другими словами, закодировать можно цифры 0-15.
Для лучшего уяснения изложенного материала необходимо хорошо понять, что интернет-скорость нередко измеряется в Кб, Мб и Гб. В то же время специальное программное обеспечение мерит скорость интернет-канала в КБ и МБ. Многие пользователи используют для этих целей Speedtest. Поэтому приходится понимать, сколько бит в МБ. Хотя в данном переводе нет ничего сложного. Так, в 1 байт входит 8 бит. Это позволяет посчитать количество Кб в 1 КБ - их будет 8. Следовательно, 1 МБ равен 8 Мб. Точно также выполняется подсчет гигабит или другой подобной величины. Если нужно осуществить перевод в обратном направлении, тогда проводится деление единицы измерения на 8.
Теперь становится понятно, что 1 МБ интернета - это объем конкретной информации, передаваемой через канал, которую воспринимает пользователь. Он равен 1024 килобайтам. Этого объема хватит для открытия определенного количества страниц в зависимости от используемого устройства, так как в мобильных версиях они весят чуть-чуть меньше по сравнению с компьютерными вариантами. Так, если на одну страницу нужно потратить 100 КБ, тогда пакет из 1 МБ трафика позволит их открыть не более 10 штук.
Подавляющему большинству пользователей известно, что присутствие приставки «кило» означает необходимость умножения числа на 10 в третьей степени. Другими словами, увеличение происходит в тысячу раз. Если же используется приставка «мега», тогда умножение выполняется на 10 в 6 степени. Например, единица превращается в 1000000. Когда применяется приставка «гига», то в этом случае число умножается на 10 9 .
Однако при рассмотрении вопроса, сколько в МБ байт, необходимо учитывать, что использовать вышеперечисленные правила для пересчета единиц измерения нельзя, так как величины относятся исключительно к двоичной системе, а к ней применяется иной способ подсчета. В основе вычислений лежит не 10 в определенной степени, а 2. Другими словами, применяются приставки киби, меби и так далее вместо кило, мега и т. д.
Чтобы обозначить единицы, с помощью которых измеряется информация, превышающая байт, в информатике используются кибибайты, мебибайты, гибибайты и так далее. Однако сложилось так, что подавляющая часть русскоязычных пользователей применяет «неправильные» приставки вида кило, мега и т. д. Тем более правильные названия в русском языке звучат немного смешно. Это особенно относится к йобибайту. Поэтому всем нужно понимать, что сегодня практически всегда используются неправильные названия единиц, применяющиеся для обозначения объема информации.
Путаница у пользователей возникает именно из-за вышеописанных нюансов. Многие считают, что килобайт равняется тысячи байтов. Однако данное утверждение является неверным, так как 1 КБ – это 1024 байт. Другими словами, необходимо двойку возвести в десятую степень. Только такое утверждение является верным. Исходя из этого, можно легко посчитать, например:
Итак, как узнать, сколько МБ получится из определенного числа байтов. Для получения точного результата необходимо исходное количество единиц разделить на двойку, возведенную в двадцатую степень. Здесь нужно хорошо уяснить, что деление осуществляется не на 1000000, как это принято в десятичной системе исчисления, а на 1048576. Данное число немного больше миллиона. Именно из-за этого важного нюанса правильный результат будет меньше, чем ожидалось изначально.
Чтобы вы, дорогие читатели моего блога, могли более быстро выполнить пересчет определенной единицы в байты, я приведу в порядке возрастания степени. Именно их нужно использовать для возведения двойки: 0, 10, 20, 30, 40, 50. Эти значения соответствуют байтам, килобайтам, мегабайтам, гигабайтам, терабайтам, петабайтам.
Производители винчестеров умело пользуются малой осведомленностью некоторых пользователей. Так, практически каждый покупатель нового HDD после форматирования обнаруживал, что вместо обещанного 1 ТБ система показывает чуть больше 900 ГБ свободного места на носителе. В результате многие пользователи начинают интересоваться, куда пропадают почти 10% объема жесткого диска.
Секрет кроется в том, что производители HDD во время измерения объема дисков используют не двоичную, а десятичную систему. Другими словами, они при подсчетах принимают 1 килобайт за тысячу байт. В результате разница составляет 24 единицы измерения информации. Если же учитывать достаточно большой объем жесткого диска, то производитель остаются в выигрыше, так как разница увеличивается уже в десятки гигабайт.
Если бы каждый из производителей HDD использовал правильный подсчет объема дисков, тогда 1 ГБ равен был бы 107374824 байт. При пересчете в терабайт нужно данное значение еще умножить на 1024. В результате терабайтный диск вмещал бы 109951819776 байт.
Теперь вы знаете, как определяют производители объем памяти выпущенных устройств. Они используют очень простой трюк, чтобы всегда оставаться в выигрыше. При этом потребители приобретают товар, полезность которого на 10% меньше.
Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний (фактов, научных теорий и т. д.). Получение новой информации приводит к расширению знаний или, как иногда говорят, к уменьшению неопределенности знания. Если некоторое сообщение приводит к уменьшению неопределенности нашего знания, то можно говорить, что такое сообщение содержит информацию.
Например, после сдачи зачета или выполнения контрольной работы вы мучаетесь неопределенностью, вы не знаете, какую оценку получили. Наконец, учитель объявляет результаты, и вы получаете одно из двух информационных сообщений: "зачет" или "незачет", а после контрольной работы одно из четырех информационных сообщений: "2", "3", "4" или "5".
Информационное сообщение об оценке за зачет приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в два раза, так как получено одно из двух возможных информационных сообщений. Информационное сообщение об оценке за контрольную работу приводит к уменьшению неопределенности вашего знания в четыре раза, так как получено одно из четырех возможных информационных сообщений.
Ясно, что чем более неопределенна первоначальная ситуация (чем большее количество информационных сообщений возможно), тем больше мы получим новой информации при получении информационного сообщения (тем в большее количество раз уменьшится неопределенность знания).
Количество информации можно рассматривать как меру уменьшения неопределенности знания при получении информационных сообщений.
Рассмотренный выше подход к информации как мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию. Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:
| N = 2 i | (1.1) |
Бит . Для количественного выражения любой величины необходимо сначала определить единицу измерения. Так, для измерения длины в качестве единицы выбран метр, для измерения массы - килограмм и т. д. Аналогично, для определения количества информации необходимо ввести единицу измерения.
За единицу количества информации принимается такое количество информации, которое содержится в информационном сообщении, уменьшающем неопределенность знания в два раза. Такая единица названа битом .
Если вернуться к рассмотренному выше получению информационного сообщения о результатах зачета, то здесь неопределенность как раз уменьшается в два раза и, следовательно, количество информации, которое несет сообщение, равно 1 биту.
Производные единицы измерения количества информации. Минимальной единицей измерения количества информации является бит, а следующей по величине единицей - байт, причем:
1 байт = 8 битов = 2 3 битов.
В информатике система образования кратных единиц измерения несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц, например Международная система единиц СИ, в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10 n , где n = 3, 6, 9 и т. д., что соответствует десятичным приставкам "Кило" (10 3), "Мега" (10 6), "Гига" (10 9) и т. д.
В компьютере информация кодируется с помощью двоичной знаковой системы, и поэтому в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2 n
Так, кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:
1 килобайт (Кбайт) = 2 10 байт = 1024 байт;
1 мегабайт (Мбайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт;
1 гигабайт (Гбайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт.
Контрольные вопросы
Определение количества информации
Определение количества информационных сообщений. По формуле (1.1) можно легко определить количество возможных информационных сообщений, если известно количество информации. Например, на экзамене вы берете экзаменационный билет, и учитель сообщает, что зрительное информационное сообщение о его номере несет 5 битов информации. Если вы хотите определить количество экзаменационных билетов, то достаточно определить количество возможных информационных сообщений об их номерах по формуле (1.1):
Таким образом, количество экзаменационных билетов равно 32.
Определение количества информации. Наоборот, если известно возможное количество информационных сообщений N, то для определения количества информации, которое несет сообщение, необходимо решить уравнение относительно I.
Представьте себе, что вы управляете движением робота и можете задавать направление его движения с помощью информационных сообщений: "север", "северо-восток", "восток", "юго-восток", "юг", "юго-запад", "запад" и "северо-запад" (рис. 1.11). Какое количество информации будет получать робот после каждого сообщения?
Всего возможных информационных сообщений 8, поэтому формула (1.1) принимает вид уравнения относительно I:
Разложим стоящее в левой части уравнения число 8 на сомножители и представим его в степенной форме:
8 = 2 × 2 × 2 = 2 3 .
Наше уравнение:
Равенство левой и правой частей уравнения справедливо, если равны показатели степени числа 2. Таким образом, I = 3 бита, т. е. количество информации, которое несет роботу каждое информационное сообщение, равно 3 битам.
При алфавитном подходе к определению количества информации отвлекаются от содержания информации и рассматривают информационное сообщение как последовательность знаков определенной знаковой системы.
Информационная емкость знака . Представим себе, что необходимо передать информационное сообщение по каналу передачи информации от отправителя к получателю. Пусть сообщение кодируется с помощью знаковой системы, алфавит которой состоит из N знаков {1, ..., N}. В простейшем случае, когда длина кода сообщения составляет один знак, отправитель может послать одно из N возможных сообщений "1", "2", ..., "N", которое будет нести количество информации I (рис. 1.5).
| Рис. 1.5. Передача информации |
Формула (1.1) связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение. Тогда в рассматриваемой ситуации N - это количество знаков в алфавите знаковой системы, а I - количество информации, которое несет каждый знак:
С помощью этой формулы можно, например, определить количество информации, которое несет знак в двоичной знаковой системе:
N = 2 => 2 = 2 I => 2 1 = 2 I => I=1 бит.
Таким образом, в двоичной знаковой системе знак несет 1 бит информации. Интересно, что сама единица измерения количества информации "бит" (bit) получила свое название ОТ английского словосочетания "Binary digiT" - "двоичная цифра".
Информационная емкость знака двоичной знаковой системы составляет 1 бит.
Чем большее количество знаков содержит алфавит знаковой системы, тем большее количество информации несет один знак. В качестве примера определим количество информации, которое несет буква русского алфавита. В русский алфавит входят 33 буквы, однако на практике часто для передачи сообщений используются только 32 буквы (исключается буква "ё").
С помощью формулы (1.1) определим количество информации, которое несет буква русского алфавита:
N = 32 => 32 = 2 I => 2 5 = 2 I => I=5 битов.
Таким образом, буква русского алфавита несет 5 битов информации (при алфавитном подходе к измерению количества информации).
Количество информации, которое несет знак, зависит от вероятности его получения. Если получатель заранее точно знает, какой знак придет, то полученное количество информации будет равно 0. Наоборот, чем менее вероятно получение знака, тем больше его информационная емкость.
В русской письменной речи частота использования букв в тексте различна, так в среднем на 1000 знаков осмысленного текста приходится 200 букв "а" и в сто раз меньшее количество буквы "ф" (всего 2). Таким образом, с точки зрения теории информации, информационная емкость знаков русского алфавита различна (у буквы "а" она наименьшая, а у буквы "ф" - наибольшая).
Количество информации в сообщении. Сообщение состоит из последовательности знаков, каждый из которых несет определенное количество информации.
Если знаки несут одинаковое количество информации, то количество информации I c в сообщении можно подсчитать, умножив количество информации I з, которое несет один знак, на длину кода (количество знаков в сообщении) К:
I c = I з × K
Так, каждая цифра двоичного компьютерного кода несет информацию в 1 бит. Следовательно, две цифры несут информацию в 2 бита, три цифры - в 3 бита и т. д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного компьютерного кода (табл. 1.1).
Таблица 1.1. Количество информации, которое несет двоич ный компьютерный код
