1 байт с равен – Байт — Википедия

Для измерения длины есть такие единицы, как миллиметр, сантиметр, метр, километр. Известно, что масса измеряется в граммах, килограммах, центнерах и тоннах. Бег времени выражается в секундах, минутах, часах, днях, месяцах, годах, веках. Компьютер работает с информацией и для измерения ее объема также имеются соответствующие единицы измерения.

Мы уже знаем, что компьютер воспринимает всю информацию через нули и единички.

Бит – это минимальная единица измерения информации, соответствующая одной двоичной цифре («0» или «1»).

Байт состоит из восьми бит. Используя один байт, можно закодировать один символ из 256 возможных (256 = 2⁸). Таким образом, один байт равен одному символу, то есть 8 битам:

1 символ = 8 битам = 1 байту.

Буква, цифра, знак препинания – это символы. Одна буква – один символ. Одна цифра – тоже один символ. Один знак препинания (либо точка, либо запятая, либо вопросительный знак и т.п.) – снова один символ. Один пробел также является одним символом.

Изучение компьютерной грамотности предполагает рассмотрение и других, более крупных единиц измерения информации.

Таблица байтов:

1 байт = 8 бит

1 Кб (1 Килобайт) =  2¹⁰ байт = 2*2*2*2*2*2*2*2*2*2 байт =
= 1024 байт (примерно 1 тысяча байт – 10³ байт)

1 Мб (1 Мегабайт) = 2²⁰ байт = 1024 килобайт (примерно 1 миллион байт – 10⁶ байт)

1 Гб (1 Гигабайт) =   2³⁰ байт = 1024 мегабайт (примерно 1 миллиард байт – 10⁹ байт)

1 Тб (1 Терабайт) =    2⁴⁰ байт = 1024 гигабайт (примерно 10¹² байт). Терабайт иногда называют тонна.

1 Пб (1 Петабайт) =   2⁵⁰ байт = 1024 терабайт (примерно 10¹⁵ байт).

1 Эксабайт =              2⁶⁰ байт = 1024 петабайт (примерно 10¹⁸ байт).

1 Зеттабайт =            2⁷⁰ байт = 1024 эксабайт (примерно 10²¹ байт).

1 Йоттабайт =           2⁸⁰ байт = 1024 зеттабайт (примерно 10²⁴ байт).

В приведенной выше таблице степени двойки (2¹⁰, 2²⁰, 2³⁰ и т.д.) являются точными значениями килобайт, мегабайт, гигабайт. А вот степени числа 10 (точнее, 10³, 10⁶, 10⁹ и т.п.) будут уже приблизительными значениями, округленными в сторону уменьшения. Таким образом, 2¹⁰ = 1024 байта представляет точное значение килобайта, а 10³ = 1000 байт является приблизительным значением килобайта.

Такое приближение (или округление) вполне допустимо и является общепринятым.

Ниже приводится таблица байтов с английскими сокращениями (в левой колонке):

1 Kb ~ 10³ b = 10*10*10 b= 1000 b – килобайт

1 Mb ~ 10⁶ b = 10*10*10*10*10*10 b = 1 000 000 b – мегабайт

1 Gb ~ 10⁹ b – гигабайт

1 Tb ~ 10¹² b – терабайт

1 Pb ~ 10¹⁵ b – петабайт

1 Eb ~ 10¹⁸ b – эксабайт

1 Zb ~ 10²¹ b – зеттабайт

1 Yb ~ 10²⁴ b – йоттабайт

Выше в правой колонке приведены так называемые «десятичные приставки», которые используются не только с байтами, но и в других областях человеческой деятельности. Например, приставка «кило» в слове «килобайт» означает тысячу байт, также как в случае с километром она соответствует тысяче метров, а в примере с килограммом она равна тысяче грамм.

Продолжение следует…

Возникает вопрос: есть ли продолжение у таблицы байтов? В математике есть понятие бесконечности, которое обозначается как перевернутая восьмерка: ∞.

Понятно, что в таблице байтов можно и дальше добавлять нули, а точнее, степени к числу 10 таким образом: 10²⁷, 10³⁰, 10³³ и так до бесконечности. Но зачем это надо? В принципе, пока хватает терабайт и петабайт. В будущем, возможно, уже мало будет и йоттабайта.

Напоследок парочка примеров по устройствам, на которые можно записать терабайты и гигабайты информации.

Есть удобный «терабайтник» – внешний жесткий диск, который подключается через порт USB к компьютеру. На него можно записать терабайт информации. Особенно удобно для ноутбуков (где смена жесткого диска бывает проблематична) и для резервного копирования информации. Лучше заранее делать резервные копии информации, а не после того, как все пропало.

Флешки бывают 1 Гб, 2 Гб, 4 Гб, 8 Гб, 16 Гб, 32 Гб , 64 Гб и даже 1 терабайт.

CD-диски могут вмещать 650 Мб, 700 Мб, 800 Мб и 900 Мб.

DVD-диски рассчитаны на большее количество информации: 4.7 Гб, 8.5 Гб, 9.4 Гб и 17 Гб.

Упражнения по компьютерной грамотности

описаны в статье “Байт, килобайт, мегабайт…”

Статья закончилась, но можно еще прочитать:

Кодирование текстовой информации

Проверяем, кодирует ли компьютер текст

Кодирование цветовой информации

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик.
Уже более 3.000 подписчиков

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

Автор: Надежда

6 июля 2010

www.compgramotnost.ru

Разбираемся с прямым и обратным порядком байтов / Habr

Проблемы с порядком байтов очень расстраивают, и я хочу избавить Вас от горя, которое довелось испытать мне. Вот ключевые тезы:

• Проблема: Компьютеры, как и люди, говорят на разных языках. Одни записывают данные “слева направо” другие “справа налево”. При этом каждое устройство отлично считывает собственные данные — проблемы начинаются, когда один компьютер сохраняет данные, а другой пытается эти данные считать.
• Решение: Принять некий общий формат (например, весь сетевой трафик передается в едином формате). Или всегда добавлять заголовок, описывающий формат хранения данных. Если считанный заголовок имеет обратный порядок, значит данные сохранены в другом формате и должны быть переконвертированы.

Числа и данные

Сравним это с данными. Данные — это физическое понятие, просто последовательность битов и байтов, хранящихся на компьютере. Данные не имеют неотъемлемого значения и должны быть интерпретированы тем, кто их считывает.

Данные — это как человеческое письмо, просто набор отметок на бумаге. Этим отметкам не присуще какое-либо значение. Если мы видим линию и круг (например, |O), то можно интерпретировать это как “десять”. Но это лишь предположение, что считанные символы представляют число. Это могут быть буквы “IO” — название спутника Юпитера. Или, возможно, имя греческой богини. Или аббревиатура для ввода/вывода. Или чьи-то инициалы. Или число 2 в бинарном представлении (“10”). Этот список предположений можно продолжить. Дело в том, что один фрагмент данных (|O) может быть интерпретировано по разному, и смысл остается не ясен, пока кто-то не уточнит намерения автора.

Компьютеры сталкиваются с такой же проблемой. Они хранят данные, а не абстрактные понятия, используя при этом 1 и 0. Позднее они считывают эти 1 и 0 и пытаются воссоздать абстрактные понятия из набора данных. В зависимости от сделанных допущений, эти 1 и 0 могут иметь абсолютно разное значение.

Почему так происходит? Ну, вообще-то нет такого правила, что компьютеры должны использовать один и тот же язык, так же, как нет такого правила и для людей. Каждый компьютер одного типа имеет внутреннюю совместимость (он может считывать свои собственные данные), но нет никакой гарантии, как именно интерпретирует эти данные компьютер другого типа.

Основные концепции:

• Данные (биты и байты или отметки на бумаге) сами по себе не имеют смысла. Они должны быть интерпретированы в какое-то абстрактное понятие, например, число.
• Как и люди, компьютеры имеют различные способы хранения одного и того же абстрактного понятия (например, мы можем различными способами сказать “10”).

Храним числа как данные

• Бит имеет два состояния (включен или выключен, 1 или 0).
• Байт — это последовательность из 8 бит. Крайний левый бит в байте является старшим. То есть двоичная последовательность 00001001 является десятичным числом девять. 00001001 = (2^3 + 2^0 = 8 + 1 = 9).
• Биты нумеруются справа налево. Бит 0 является крайним правым и он наименьший. Бит 7 является крайним левым и он наибольший.

Так в чем же проблема — компьютеры отлично ладят с одиночными байтами, правда? Ну, все превосходно для однобайтных данных, таких как ASCII-символы. Однако, много данных используют для хранения несколько байтов, например, целые числа или числа с плавающей точкой. И нет никакого соглашения о том, в каком порядке должны хранится эти последовательности.

Пример с байтом

Имя байта            W         X          Y          Z
Позиция              0         1          2          3
Значение (hex)      0x12      0x34       0x56       0x78

Понимаем указатели

В языке С, когда вы кастите (приводите) указатель к конкретному типу (такому как char * или int *), это говорит компьютеру, как именно интерпретировать данные по этому адресу. Например, давайте объявим:

void *p = 0;   // p указатель на неизвестный тип данных
	           // p нулевой указатель - не разыменовывать
char *c;       // c указатель на один байт

Теперь предположим, что мы напишем:

c = (char *)p;

Этот пример полезен, он одинаково работает на все компьютерах — если у нас есть указатель на байт (char *, один байт), мы можем проходить по памяти, считывая по одному байту за раз. Мы можем обратиться к любому месту в памяти, и порядок хранения байт не будет иметь никакого значения — любой компьютер вернет нам одинаковую информацию.

Так в чем же проблема?

Теперь начинаются проблемы — если Вы читаете многобайтные данные, то где находится старший байт?

• Машины с порядком хранения от старшего к младшему (прямой порядок) хранят старший байт первым. Если посмотреть на набор байтов, то первый байт (младший адрес) считается старшим.
• Машины с порядком хранения от младшего к старшему (обратный порядок) хранят младший байт первым. Если посмотреть на набор байт, то первый байт будет наименьшим.

Повторюсь, порядок следования байтов не имеет значения пока Вы работаете с одним байтом. Если у Вас есть один байт, то это просто данные, которые Вы считываете и есть только один вариант их интерпретации (опять таки, потому что между компьютерами согласовано понятие одного байта).

Теперь предположим, что у нас есть 4 байта (WXYZ), которые хранятся одинаково на машинах с обоими типами порядка записи байтов. То есть, ячейка памяти 0 соответствует W, ячейка 1 соответствует X и т. д.

Мы можем создать такое соглашение, помня, что понятие “байт” является машинно-независимым. Мы можем обойти память по одному байту за раз и установить необходимые значения. Это будет работать на любой машине.

c = 0;     // указывает на позицию 0 (не будет работать на реальной машине!)
*c = 0x12; // устанавливаем значение W
c = 1;     // указывает на позицию 1
*c = 0x34; // устанавливаем значение X
...        // то же повторяем для Y и Z

Интерпретация данных

short *s; // указатель на short int (2 байта)
s = 0;    // указатель на позицию 0; *s это значение

• Машина с прямым порядком хранения: Я думаю, short int состоит из двух байт, а значит я считаю их. Позиция s это адрес 0 (W или 0х12), а позиция s + 1 это адрес 1 (X или 0х34). Поскольку первый байт является старшим, то число должно быть следующим 256 * байт 0 + байт 1 или 256 * W + X, или же 0х1234. Я умножаю первый байт на 256 (2^8) потому что его нужно сдвинуть на 8 бит.
• Машина с обратным порядком хранения: Я не знаю что курит мистер “От старшего к младшему”. Я соглашусь, что short int состоит из 2 байт и я считаю их точно также: позиция s со значение 0х12 и позиция s + 1 со значением 0х34. Но в моем мире первым является младший байт! И число должно быть байт 0 + 256 * байт 1 или 256 * X + W, или 0х3412.

Теперь Вы видите проблему? Машина с порядком хранения от старшего к младшему считает, что s = 0x1234, в то время как машина с порядком хранения от младшего к старшему думает, что s = 0x3412. Абсолютно одинаковые данные дают в результате два совершенно разных числа.

И еще один пример

int *i; // указатель на int (4 байты 32-битовой машине)
i = 0;  // указывает на позицию 0, а *i значение по этому адресу

• Машина с прямым порядком хранения: тип int состоит из 4 байт и первый байт является старшим. Считываю 4 байта (WXYZ) из которых старший W. Полученное число: 0х12345678.
• Машина с обратным порядком хранения: несомненно, int состоит из 4 байт, но старшим является последний. Так же считываю 4 байта (WXYZ), но W будет расположен в конце — так как он является младшим. Полученное число: 0х78563412.

Проблема NUXI

Допустим, что мы собираемся сохранить 4 байта (U, N, I, и X), как два short int: UN и IX. Каждая буква занимает целый байт, как в случае с WXYZ. Для сохранения двух значений типа short int напишем следующий код:

short *s; // указатель для установки значения переменной типа short
s = 0;    // указатель на позицию 0
*s = UN;  // устанавливаем первое значение: U * 256 + N (вымышленный код)
s = 2;    // указатель на следующую позицию
*s = IX;  // устанавливаем второе значение: I * 256 + X

Однако, если пройтись по памяти по одному байту за раз (используя трюк с char *), то порядок байт может различаться. На машине с прямым порядком хранения мы увидим:

Byte:     U N I X
Location: 0 1 2 3

На машине с обратным порядком хранения мы скорее всего увидим:

Byte:     N U X I
Location: 0 1 2 3

Рассмотренный нами сценарий называется проблемой “NUXI”, потому что последовательность “UNIX” интерпретируется как “NUXI” на машинах с различным порядком хранения байтов. Опять же, эта проблема возникает только при обмене данными — каждая машина имеет внутреннюю совместимость.

Обмен данными между машинами с различным порядком хранения байтов

Решение 1: Использовать общий формат

Для конвертирования данных в соответствии с сетевым порядком хранения байтов, машины вызывают функцию hton() (host-to-network). На машинах с прямым порядком хранения эта функция не делает ничего, но мы не будем говорить здесь об этом (это может разозлить машины с обратным порядком хранения 🙂 ).

Но важно использовать функцию hton() перед отсылкой данных даже если Вы работаете на машине с порядком хранения от старшего к младшему. Ваша программа может стать весьма популярной и будет скомпилирована на различных машинах, а Вы ведь стремитесь к переносимости своего кода (разве не так?).

Точно также существует функция ntoh() (network-to-host), которая используется для чтения данных из сети. Вы должны использовать ее, чтобы быть уверенными, что правильно интерпретируете сетевые данные в формат хоста. Вы должны знать тип данных, которые принимаете, чтобы расшифровать их правильно. Функции преобразования имеют следующий вид:

htons() - "Host to Network Short"
htonl() - "Host to Network Long"
ntohs() - "Network to Host Short"
ntohl() - "Network to Host Long"

Эти функции имеют критическое значение при выполнении низкоуровневых сетевых операций, таких как проверка контрольной суммы IP-пакетов. Если Вы не понимаете сути проблемы с порядком хранения байтов, то Ваша жизнь будет наполнена болью — поверьте мне на слово. Используйте функции преобразования и знайте, зачем они нужны.

Решение 2: Использования маркера последовательности байтов (Byte Order Mark — BOM)

Нужно отметить несколько пунктов. Во-первых, число не совсем магическое, как известно программисты часто используют этот термин для описания произвольно выбранных чисел (BOM может быть любой последовательностью различных байтов). Такая пометка называется маркером последовательности байтов потому что показывает в каком порядке данные были сохранены.

Во-вторых, BOM добавляет накладные расходы для всех передаваемых данных. Даже в случае передачи 2 байт информации Вы должны добавлять к ним 2 байта маркера BOM. Пугающе, не так ли?

Unicode использует BOM, когда сохраняет многобайтные данные (некоторые кодировки Unicode могут иметь по 2, 3 и даже 4 байта на символ). XML позволяет избежать этой путаницы, сохраняя данные сразу в UTF-8 по умолчанию, который сохраняет информацию Unicode по одному байту за раз. Почему это так круто?

Повторяю в 56-й раз — потому что проблема порядка хранения не имеет значения для единичных байт.

Опять же, в случае использования BOM может возникнуть другие проблемы. Что, если Вы забудете добавить BOM? Будете предполагать, что данные были отправлены в том же формате, что и Ваши? Прочитаете данные и, увидев что они “перевернуты” (что бы это не значило), попытаетесь преобразовать их? Что, если правильные данные случайно будут содержать неправильный BOM? Эти ситуации не очень приятные.

Почему вообще существует эта проблема? Нельзя ли просто договориться?

Так почему же все просто не договорятся об использовании одной из систем? Почему одни компьютеры пытаются быть отличными от других? Позвольте мне ответить вопросом на вопрос: почему не все люди говорят на одном языке? Почему в некоторых языках письменность слева направо, а у других справа налево?

Иногда системы развиваются независимо, а в последствии нуждаются во взаимодействии.

Эпилог: Мысли на прощание

habr.com

Бит, байт и простое объяснение логических операций.

Как и в любой вычислительной технике,  где применяется цифровой сигнал  практически всегда встречаются такие слова  как  «бит» и «байт».  Не является исключением и микроконтроллеры. Давайте  попробуем разобраться, что же это такое.

Бит — (англ. binary digit; также игра слов: англ. bit — немного) — единица измерения информации, один разряд двоичного кода (двоичная цифра).  Бит может принимать только два значения «0» или «1», да или нет, включено/выключено, и т. п. В вычислительной технике  «0» и «1»  передаются различными уровнями напряжения, к примеру, в микросхемах  ТТЛ  «0» соответствует  напряжением в диапазоне от +0 до + 0,8 В, а «1» в диапазоне от 2,0 до 5,0 В»..

«Бит» часто применяется в значении «двоичный разряд»(старший бит — старший двоичный разряд байта или слова, младший бит — младший разряд слова , о которых идёт речь). Относительно к микроконтроллерам, мы часто будем сталкиваться с битами. В семействе  микроконтроллерах  PIC18XXXX существуют специальные БИТ-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ КОМАНДЫ. с помощью которых можно будет сбрасывать/устанавливать определенные биты в байтах (регистрах).
 

Байт (англ. byte) — единица измерения количества информации. В стандартном виде байт считается равным восьми  двоичным цифрам (битам). Он  может принимать 256 (2 в 8 й степени) различных значений. Значениями одного байта можно кодировать довольно большие объемы информации. Например, все заглавные и строчные буквы алфавита, цифры, знаки препинания, символы и служебные коды, используемые при передаче данных.Емкость различных  устройств хранения информации, в том числе и в микроконтроллерах, измеряется тоже в байтах. Так же как при работе с битами, в семействе  микроконтроллерах  PIC18XXXX существуют и БАЙТ-ОРИЕНТИРОВАННЫЕ КОМАНДЫ, которые позволяют изменять байт «целиком» (сбрасывать, записывать в него данные (0-255) и т.д.). Младший бит находится справа, соответственно старший слева.

Многие путают  производные единицы — килобиты  с  килоБайтами. Заметьте я специально написал байты с большой буквы, вот на это и следует обращать внимание. Если написано кб — имеется в виду килобит, если написано кБ — то имеется ввиду килобайт. И килобайт соответственно больше в восемь раз килобита. То же самое Мегабиты ( Мб ) и  МегаБайты  (МБ)  и т.д..

В битах (килобитах, мегабитах) в секунду и  в байтах (килобайотах, мегабайтах) в секунду измеряется скорость передачи данных  (к примеру скорость Вашего Интернета ).

В предыдущей главе мы выяснили, что двоичные числа,  так же как и десятичные, можно складывать, умножать, вычитать и делить. Естественно, что эти операции можно производить и над байтами. А в  микроконтроллерах кроме этого, предусмотрены различные команды сравнения, сдвига, в том числе и команды, выполняющие простые логические операции.  Если Вы сталкивались ранее с логическими микросхемами, то соответственно сталкивались и с побитовыми логическими операциями «И», «ИЛИ», «НЕ» и исключающие ИЛИ. Для тех кто слабо понимает что это такое попробуем разобраться.

Побитовое отрицание (NOT)  (или побитовое «НЕ», или дополнение) — это бинарная операция, действие которой эквивалентно применению логического отрицания к каждому биту двоичного представления операнда. Простыми  словами, там где в двоичном представлении операнда был 0, после выполнения операции будет 1, и, наоборот, где была 1, там будет 0.  В семействе  микроконтроллерах  PIC18XXXX  есть такая команда  «COMF«, которая инвертирует содержимое регистра (байта). Обозначение:

Пример:

Побитовое И (AND)— это бинарная операция, действие которой эквивалентно применению логического «И»  к каждой паре битов, которые стоят на одинаковых позициях в сравниваемых байтах . Другими словами, если оба соответствующих бита байтов равны 1, то результат двоичного разряда  будет 1; если же хотя бы один бит из пары равен 0, то результат двоичного разряда будет  0. По отношению к микроконтроллерам существуют команда  «ANDWF», к стати первые три буквы  AND как раз и говорят об  операции «И» над регистром (байтом) «F»  и   «W» (пока не будем вникать и назовем его то же байт, по сути так и есть). Обозначение: a & b

Пример:

Побитовое ИЛИ (OR)  — это бинарная операция, действие которой эквивалентно применению логического «ИЛИ»  к каждой паре битов, которые стоят на одинаковых позициях в сравниваемых байтах. Другими словами, если оба соответствующих бита байтов равны 0, то результат двоичного разряда  будет 0; если же хотя бы один бит из пары равен 1, то результат двоичного разряда будет  1. Опять же по отношению к микроконтроллерам существуют команда  «IORWF».  Обозначение: a | b

Пример:

Сложение по модулю два (XOR) (исключающее ИЛИ) —  это бинарная операция, результат действия которой равен 1, если число складываемых единичных битов нечетно, если же их число четно, то результат ,будет  0. По отношению к микроконтроллерам существуют команда  «XORWF«. Обозначение: a^b

Пример:

К логическим битовым операциям можно также отнести  битовые сдвиги. Их несколько — это  логический, циклический  и арифметический. Нас интересует только циклический сдвиг.  При циклическом сдвиге, значение последнего бита по направлению сдвига копируется в первый бит .

В  семействе  микроконтроллерах  PIC18XXXX  есть такие команды, как RLCF, RLNCF— сдвиг регистра влево  через перенос и без переноса и RRCF, RRNC — то же самое только сдвиг регистра (байта) происходит вправо. Более подробно мы остановимся,  когда будет рассматривать  команды микроконтроллера.

chipmk.ru