Ақпараттың өлшем бірліктері
Телефоныңда суреттер бар, видео бар, музыка бар. Бұның бәрі — ақпарат. Бірақ ақпараттың да өз «салмағы», өз көлемі бар. Дәл осы сабақта біз сол көлемді қалай өлшейтінімізді үйренеміз: бит, байт, килобайт, мегабайт деген сөздер нені білдіреді, неге олар бір-бірінен дәл 1024 есе үлкен, және ақпарат қаншалықты жылдам тасымалданатынын қалай есептейміз.
Ойланып көр: телефоныңдағы экран немен жанады? Электр тогымен. Ал электр тогының өзі негізінде өте қарапайым нәрсе — ол не бар, не жоқ. Үшінші нұсқа жоқ.
Дәл осы жерде қызық сұрақ туады: компьютер ішінде сурет те, видео да, мәтін де сақталады. Бірақ компьютер физикалық тұрғыда тек электр тогын «таниды» — тогы бар ма, жоқ па. Сонда компьютер күрделі суретті, дыбысты қалай «түсінеді»?
Жауабы қарапайым: компьютер бәрін осы екі жағдайдың тіркесімі ретінде көрсетеді. Бір жерде ток бар — оны «1» дейміз. Бір жерде ток жоқ — оны «0» дейміз. Осындай «бар/жоқ», «1/0» түріндегі ең кіші белгіні информатикада бит деп атаймыз. Бұл сөз ағылшынның binary digit — «екілік сан» деген тіркесінен шыққан.
Бит — ақпараттың екілік бірлігі, ақпаратты өлшеудің ең кіші бірлігі. Сигнал бар болса — 1, жоқ болса — 0 түрінде өрнектеледі.
Бұл анықтаманы мысалмен түсінейік. Бір шамды елестет: ол жанса — 1, өшсе — 0. Бір ғана шам — бұл бір бит ақпарат. Немесе үй жарық қосқышын ойлап көр: оның тек екі күйі бар — қосулы немесе өшірулі, үшінші күй жоқ. Дәл осы — биттің мәні. Ал светофордың бір шамы жанып тұрса — «тоқта», өшіп тұрса — «тоқтама». Бұл да бір биттік ақпарат.
Неге дәл осылай? Себебі электрондық схемаларға тек екі күйді дәл және қатесіз ажырату оңайырақ: «ток бар» немесе «ток жоқ». Осы қарапайым принцип барлық заманауи компьютерлердің негізіне алынған.
Пернетақтада «A» әрпін бассаң, экранда дереу «A» пайда болады. Бірақ есіңде болсын — компьютер тек 0 және 1-ді біледі. Сонда ол «A» әрпін қалай «есінде сақтайды»?
Бір бит тек екі ғана жағдайды (0 немесе 1) білдіре алады. Ал пернетақтада әріптер, сандар, тыныс белгілер, бос орын — жүздеген түрлі таңба бар. Бір ғана биттің көмегімен мұның бәрін қалай ажыратамыз?
Шешім қарапайым — биттерді топтап, бір топ ретінде қарастыру керек. Дәл 8 биттен тұратын топ жеткілікті дәрежеде көп комбинация береді: 2⁸ = 256 түрлі комбинация. Бұл барлық әріп, сан, белгіні кодтауға жетеді. Неге дәл 8 бит? Себебі 8 бит — таңбаларды кодтауға жеткілікті әрі тиімді ең аз сан болып шықты. Осындай 8 биттен тұратын топты байт дейміз.
Байт — 8 биттен тұратын ақпарат өлшем бірлігі. 1 байттың көмегімен бір символ (әріп, цифр, тыныс белгісі немесе бос орын) кодталады.
Мысал: «A» әрпі — 01000001 деген 8 биттік тізбекпен (1 байт) кодталады. «Ой» деген екі әріптен тұратын сөзді жазу үшін компьютерге 2 байт қажет — әр әрпіне бір байт.
Аналогия: бит — жеке қосқыш сияқты, ал байт — 8 қосқыштан тұратын панель сияқты. Бір қосқыш тек «қосулы/өшірулі» дей алса, 8 қосқыштың тіркесімі арқылы әлдеқайда көп «код» жасауға болады — дәл сан құлпындағы тіркеске ұқсас.
Телефоныңның жады, мысалы, 128 ГБ. Бір фотосурет шамамен бірнеше мегабайт алады. Бір фильм — бірнеше гигабайт. Неге біз кейде «байт» дейміз, кейде «килобайт», кейде «мегабайт» дейміз?
Болады, бірақ ыңғайсыз. Ұзындықты өлшегенде де солай — қашықтықты тек метрмен есептей бергенде сандар тым үлкен болады, сондықтан «километр» деген үлкенірек бірлік қолданамыз. Дәл осы сияқты, ақпарат көлемі үшін де үлкенірек бірліктер ойлап табылған — килобайт, мегабайт, гигабайт және т.б.
Бірақ мынаны ескер: компьютер ондық жүйемен (10, 100, 1000) емес, екілік жүйемен жұмыс істейді. Сондықтан мұндағы «келесі бірлік» дегенде 1000 емес, дәл 1024 (бұл 2¹⁰) қолданылады.
| Атауы | Дәреже түрінде жазылуы | Шартты белгіленуі |
|---|---|---|
| Килобайт | 2¹⁰ (1024 байт) | Кбайт, Кб |
| Мегабайт | 2²⁰ (1024 Кбайт) | Мбайт, Мб |
| Гигабайт | 2³⁰ (1024 Мбайт) | Гбайт, Гб |
| Терабайт | 2⁴⁰ (1024 Гбайт) | Тбайт, Тб |
| Петабайт | 2⁵⁰ (1024 Тбайт) | Пбайт, Пб |
Кестені қарапайым сөзбен қайта айтайық: әр келесі бірлік — алдыңғысынан дәл 1024 есе үлкен. Килобайт — 1024 байт. Мегабайт — 1024 килобайт (яғни 1024 × 1024 байт). Гигабайт — 1024 мегабайт. Және осылай жалғасады. Бұл — грамм, килограмм, тонна сияқты сатылы жүйе, тек көбейткіш 1000 емес, 1024.
Интернеттен фильм жүктеп алғанда, бірде ол тез жүктеледі, бірде баяу. Wi-Fi роутерде «100 Мбит/с» деген санды көрген боларсың. Файл өлшемін байт, килобайт, мегабайтпен өлшейтінімізді білдік. Бірақ ақпарат бір орыннан екінші орынға қаншалықты жылдам тасымалданатынын қалай өлшейміз?
Жылдамдықты өлшеу үшін бізге «бір секундта қанша өтеді» деген көрсеткіш қажет. Бұл — құбыр арқылы судың қанша литрі бір секундта ағатынын өлшеуге ұқсас: су үшін «литр/секунд» болса, ақпарат үшін «бит/секунд» қолданылады. Осындай байланыс арнасы арқылы ақпарат тасымалдау жылдамдығының бірлігін бод дейміз.
Бод — байланыс арналарының ақпарат тасымалдау жылдамдығының өлшем бірлігі. 1 бод = 1 бит/с.
Ақпарат байланыс арнасы арқылы бит-бит болып, тізбекпен өтеді. Сондықтан жылдамдықты дәл өлшеу үшін «бір секундта неше бит өтті» деген сұраққа жауап беру ең логикалы тәсіл.
Мысал: егер арна бір секундта 1000 бит ақпарат тасымалдаса, оның жылдамдығы — 1000 бод (1000 бит/с). Ал егер сол арна бір минутта 60 000 бит тасымалдаса, бір секундтағы жылдамдығы — 60 000 ÷ 60 = 1000 бод болады. Бод әрқашан секундқа қатысты есептеледі — минутты ұмытып кетпеу керек.
- Бит — ақпараттың ең кіші бірлігі; тек 0 немесе 1 мәнін қабылдайды.
- Байт — 8 биттен тұрады; 1 байт = 1 таңба (әріп, сан, белгі).
- 1 Кбайт = 1024 байт · 1 Мбайт = 1024 Кбайт · 1 Гбайт = 1024 Мбайт · 1 Тбайт = 1024 Гбайт · 1 Пбайт = 1024 Тбайт.
- Бірліктер арасында × 1024 (1000 емес) — компьютер екілік жүйемен жұмыс істейді.
- Бод — тасымалдау жылдамдығының бірлігі; 1 бод = 1 бит/с.
- Бит ↔ байт айналдырғанда: × 8 немесе ÷ 8.