Единицы измерения ёмкости носителей и объёма информации
Едини́цы измере́ния ёмкости носи́телей и объёма информа́ции — величина, используемая для измерения различных характеристик, связанных с информацией. Чаще всего измерение касается ёмкости компьютерной памяти, запоминающих устройств и количества данных, передаваемых по цифровым каналам связи. В повседневной жизни они помогают оценить допустимый объём ресурсов с записями музыки, фото или документов на определённом носителе информации. На этапе приобретения техники позволяют выполнить анализ сравнения нескольких устройств по критерию вместительности информации. Единицы измерения способствуют грамотному подходу пользователя к эксплуатации цифровых устройств и реальному оцениванию заявленного объёма памяти[1].
История[править]
Вопрос о возможности количественного измерения информации является одним из основных, без его решения невозможно практическое применение теории информации. Первые предложения об общих способах количественного измерения информации были сделаны Роналдом Фишером в 1921 году при решении задач математической статистики. Ральф Хартли в 1928 году заложил основы теории информации, предложив количественную меру информации применительно для некоторых частных задач[2].
В дальнейшем вопросы количественного измерения информации были разработаны и обобщены американским инженером Клодом Шенноном в 1948 году. С этого времени началось интенсивное развитие теории информации вообще и углублённое исследование вопроса об измерении её количества в частности[2].
Характеристика[править]
Для хранения информации в компьютере используются специальные устройства долговременной памяти. Дискретную информацию хранить гораздо проще непрерывной, так как она представлена последовательностью чисел. Если рассматривать каждое число в двоичной системе счисления, то дискретная информация предстанет в виде последовательностей нулей и единиц. Присутствие или отсутствие какого-либо признака в некотором устройстве может описывать некоторую цифру в одной из этих последовательностей. Например, позиция на дискете описывает место цифры, а полярность намагниченности — её значение. Для записи дискретной информации можно использовать ряд переключателей, различные виды магнитных и лазерных дисков, электронные триггеры. Одна позиция для двоичной цифры в описании дискретной информации называется битом (bit, binary digit — «двоичная цифра»)[3].
Непрерывную информацию тоже измеряют в битах, однако более удобная величина измерения, превышающая в 8 раз — байт (byte, B). Как и для прочих стандартных единиц измерения для бита и байта существуют производные от них единицы, образуемые при помощи приставок кило (K), мега (M), гига (G или Г), тера (T), пета (P или П) и других. Но для битов и байтов они означают не степени 10, а степени двойки[3].
Базовые единицы измерения[править]
Понимание принципов измерения информации начинается с двух фундаментальных понятий: бита и байта. Они являются основой для всех последующих величин, используемых в теории информации и компьютерной технике. Основной единицей хранения данных в памяти является двоичный разряд, который называется битом. Бит может содержать 0 или 1. Это самая маленькая единица измерения памяти[1].
Применение двоичной системы счисления в компьютерах объясняется её эффективностью. Хранение цифровой информации может быть основано на отличиях между разными величинами какой-либо физической характеристики, например напряжения или тока. Чем больше величин нужно различать, тем меньше отличий между смежными величинами и, соответственно, менее надёжная память. В двоичной системе требуется различать всего две величины, следовательно, что доказывает максимальную надёжность метода кодирования цифровой информации[1].
Считается, что некоторые компьютеры, например, ІВМ, используют и десятичную, и двоичную арифметику. На самом деле здесь применяется двоично-десятичный код. Для хранения одного десятичного разряда задействуются 4 бита. Они дают 16 комбинаций для размещения 10-ти различных значений (от 0 до 9)[1].
В последние годы по состоянию на 2026 год практически все производители выпускают компьютеры с 8-разрядными ячейками, которые называются байтами (встречается термин «октет»). Байты группируются в слова. В компьютере с 32-разрядными словами на каждое слово приходится 4 байт, а в компьютере с 64-разрядными словами 8 байт. Такая единица, как слово, необходима, поскольку большинство команд производят операции над целыми словами. Таким образом, 32-разрядная машина содержит 32-разрядные регистры и команды для манипуляций с 32-разрядными словами, тогда как 64-разрядная машина имеет 64-разрядные регистры и команды для перемещения, сложения, вычитания и других операций над 64-разрядными словами[1].
Производные единицы измерения[править]
Префиксы обычно сокращаются по первым буквам, а названия единиц больше единицы записываются в верхнем регистре (Кбайт, Мбайт и т. д.). Таким образом, канал связи со скоростью 1 Мбит/с передает 106 бит в секунду, а 100-петасекундный генератор срабатывает каждые 10−10 секунд[1].
При измерении ёмкости памяти, дисковых накопителей, файлов и баз данных в компьютерной отрасли вышеуказанные единицы измерения приобретают несколько другой смысл. Например, приставка кило означает не 103 (1000), а 210 (1024). Иными словами, объём памяти всегда выражается степенью числа «2». Таким образом, в 1 Кбайт содержится 210 (1024) байт, в 1 Мбайт — 220 (1 048 576) байт, в 1 Гбайт — 230 (1 073 741 824) байт, в 1 Тбайт — 240 (1 099 511 627 776) байт[1].
С другой стороны, по каналу с пропускной способностью 1 Кбит/с за секунду передаётся 1000 бит, а в локальной сети на 10 Мбит/с — 10 000 000 бит. Это связано с тем, что пропускная способность не ограничена значениями, являющимися степенями двойки. Многие путают эти две системы, особенно при оценке ёмкости дисковых накопителей[1].
Чтобы избежать двусмысленности, органы стандартизации ввели новые термины: кибибайт для 210 байт, мебибайт для 220 байт, гибибайт для 230 и тебибайт для 240 байт соответственно. Однако широкой популярности новая терминология не получила, по состоянию на 2026 год общепринято использование обозначения Кбайт, Мбайт, Гбайт и Тбайт для 210, 220, 230 и 240 байт соответственно[1].
Эволюция носителей информации[править]
Было создано множество форматов, но наибольшее распространение получили перфокарты формата ІВМ, введённого в 1928 году. Его ключевые особенности: размеры карты составляли 187×83 мм, на ней располагалось 12 строк из 80-ти столбцов. Данные можно было записывать как в двоичном, так и текстовом виде. На смену перфокартам пришли устройства магнитного хранения данных, основанные на явлении, именуемом электромагнетизмом. Первыми накопителями этого типа были магнитные барабаны. Скорость работы устройства зависела от скорости вращения барабана[4].
В 1955 году вышел жёсткий диск и ІВМ приступила к продажам первой дисковой системы хранения данных 305 RAMAC. Инженерное решение состояло из пятидесяти дисков диаметром 60 сантиметров и весило около тонны. Объем жёсткого диска по тем временам считался феноменальным — 5 МБ. Главное преимущество нововведения заключалось в высокой скорости работы: в системе RAMAC головка чтения свободно гуляла по поверхности диска, так что запись данных проходила заметно быстрее, чем в случае с магнитными барабанами. В конце шестидесятых годов XX века был выпущен высокоскоростной накопитель с двумя дисками ёмкостью по 30 МБ[4].
В середине 1970-х ряд крупных компаний приступил к разработке принципиального нового типа оптических носителей для долговременной памяти информации. Прогресс был результатом плодотворного сотрудничества двух гигантов электронной промышленности — фирмы Sony (Япония) и Phillips (Голландия)[5].
Эволюция оптических компакт-дисков перетерпела пять периодов. На первом этапе эволюции возникла CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) — технология, которая обеспечивала возможность только считывания информации. На втором этапе была предложена технология с записью данных на компакт-диск: CD-R (compact-disc recordable). Вместо ямок на поверхности дисков CD-R продумано специальное покрытие из термочувствительного красителя. Следующим шагом стало появление перезаписываемого диска CD-RW (Compact Disc-ReWritable)[6].
На четвёртом этапе появились диски DVD (Digital Versatile Disc). Главное отличие DVD-дисков от CD-дисков — это объём информации, которая может быть записана на таком носителе, если ёмкость обычного CD-диска составляет всего 640—700 МБ, то на DVD-диск может быть записана от 4,7 до 17 ГБ. Также есть и перезаписываемые DVD-диски DVD-RW (Digital Versatile Disc Rewritable). Допустимое количество перезаписей DVD-RW диска около 1000 раз[6].
На последнем, пятом этапе появилась новая технология Blu-ray Disc или BD-R (Blu-ray Disc Recordable от анг. blu ray — голубой луч и Disc диск) — это последнее поколение формата оптических дисков, широко применяемых по состоянию на 2026 год. Blu-ray диски используется для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой четкости с повышенной плотностью. Максимальный объём Blu-ray диска 100 ГБ, в разработке находится диск объёмом 200 Гб со скоростью записи до 216 Мбит/с[4].
В сфере оптических накопителей имеют перспективу развития диски AO-DVD (Articulated Optical Digital Versatile Disc), над которыми работает компания Iomega Corporation (штат Юта, США). В теории объём диска АО-DVD может превысить отметку в 800 ГБ[4].
Разработчики ведут работы в сфере голографической памяти. Компания Optware разработала прототипы дисков формата HVD (Holographic Versatile Disc). На смену приходят Blu-ray и HD DVD. Теоретический объём HVD может достигнуть до 3,9 ТБ[5].
См. также[править]
Примечания[править]
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Таненбаум Э. Архитектура компьютера / Э. Таненбаум, Т. Остин; пер. с англ. Е. Матвеев. — 6-е изд. — СПб: Питер, 2013. — С. 70—72, 94, 95, 108—131. — ISBN 978-5-496-00337-7.
- ↑ 2,0 2,1 Шавенько Н. К. Основы теории информации и кодирования учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям направления подготовки 120200 «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» / Н. К. Шавенько. — М.: МИИГАиК, 2010. — С. 7. — ISBN 978-5-91188-027-9.
- ↑ 3,0 3,1 Мотовилова О. В. Основы теории информации. Учебно-методическое пособие для студентов и преподавателей специальности 230701 Прикладная информатика (по отраслям) учреждений среднего профессионального образования. — Ростов н/Д, 2012. — С. 20, 21.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 «Эволюция информационных носителей данных».
- ↑ 5,0 5,1 Иванов И. И. Оптический диск — собирательное название для носителей информации. (2013-04-10). Архивировано из первоисточника 10 марта 2026. Проверено 10 марта 2026.
- ↑ 6,0 6,1 Глушаков С. В., Алексеев А. А. Запись CD и DVD : форматы и стандарты дисков, запись аудио (видео) DVD дисков, диагностика и восстановление, защита дисков / С. В. Глушаков, А. А. Алексеев. — 2-е изд., доп. и перераб.. — М.: Москва : АСТ; Владимир : ВКТ, 2008. — ISBN 978-5-17-049515-3.
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Единицы измерения ёмкости носителей и объёма информации», расположенная по следующим адресам:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|