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En informática y telecomunicaciones , una unidad de información es la capacidad de algún sistema de almacenamiento de datos o canal de comunicación estándar , que se utiliza para medir las capacidades de otros sistemas y canales. En la teoría de la información , las unidades de información también se utilizan para medir la información contenida en los mensajes y la entropía de las variables aleatorias.

Las unidades de capacidad de almacenamiento de datos más utilizadas son el bit , la capacidad de un sistema que tiene solo dos estados, y el byte (u octeto ), que equivale a ocho bits. Se pueden formar múltiplos de estas unidades a partir de estos con los prefijos SI ( prefijos de potencia de diez) o los prefijos binarios IEC más nuevos ( prefijos de potencia de dos).

Unidades primarias

Comparación de unidades de información: bit , trit , nat , ban . La cantidad de información es la altura de las barras. El nivel verde oscuro es la unidad "nat".

En 1928, Ralph Hartley observó un principio de almacenamiento fundamental, [1] que Claude Shannon formalizó aún más en 1945: la información que se puede almacenar en un sistema es proporcional al logaritmo de N estados posibles de ese sistema, denotado log b N . Cambio de la base del logaritmo de b a un número diferente c tiene el efecto de multiplicar el valor del logaritmo por una constante fija, es decir, log c N  = (log c b ) log b N . Por tanto, la elección de la base bdetermina la unidad utilizada para medir la información. En particular, si b es un número entero positivo , entonces la unidad es la cantidad de información que se puede almacenar en un sistema con N estados posibles.

Cuando b es 2, la unidad es el shannon , igual al contenido de información de un "bit" (una combinación de dígitos binarios [2] ). Un sistema con 8 estados posibles, por ejemplo, puede almacenar hasta log 2 8 = 3 bits de información. Otras unidades que han sido nombradas incluyen:

  • Base b  = 3: la unidad se llama " trit " y es igual a log 2 3 (≈ 1.585) bits. [3]
Unidades de
información
Teórico de la información
Almacenamiento de datos
Información cuántica
  • v
  • t
  • mi
  • Base b  = 10: la unidad se llama decimal dígitos , hartley , prohibición , DECIT , o DIT , y es igual a log 2 10 (≈ 3.322) bits. [1] [4] [5] [6]
  • Base b  = e , la base de los logaritmos naturales : la unidad se llama nat , nit o nepit (de Neperian ), y vale log 2 e (≈ 1.443) bits. [1]

Trit, ban y nat rara vez se utilizan para medir la capacidad de almacenamiento; pero el nat, en particular, se usa a menudo en la teoría de la información, porque los logaritmos naturales son matemáticamente más convenientes que los logaritmos en otras bases.

Unidades derivadas de bit

Se utilizan varios nombres convencionales para colecciones o grupos de bits.

Byte

Históricamente, un byte era el número de bits utilizados para codificar un carácter de texto en la computadora, que dependía de la arquitectura del hardware de la computadora; pero hoy casi siempre significa ocho bits, es decir, un octeto . Un byte puede representar 256 (2 8 ) valores distintos, tales como enteros no negativos de 0 a 255, o firmados números enteros de -128 a 127. El IEEE 1541-2002 previsto por la norma "B" (mayúsculas) como el símbolo de byte ( IEC 80000-13 usa "o" para octeto en francés, [nb 1]pero también permite "B" en inglés, que es lo que realmente se está utilizando). Los bytes, o sus múltiplos, se utilizan casi siempre para especificar el tamaño de los archivos de computadora y la capacidad de las unidades de almacenamiento. La mayoría de las computadoras y los dispositivos periféricos modernos están diseñados para manipular datos en bytes completos o grupos de bytes, en lugar de bits individuales.

Nibble

Un grupo de cuatro bits, o medio byte, a veces se denomina nibble , nybble o nyble. Esta unidad se usa con mayor frecuencia en el contexto de representaciones de números hexadecimales , ya que un nibble tiene la misma cantidad de información que un dígito hexadecimal. [7]

Miga

Un par de dos bits o un cuarto de byte se llamaba miga, [8] a menudo se usaba en la computación temprana de 8 bits (ver Atari 2600 , ZX Spectrum ). [ cita requerida ] Ahora ha desaparecido en gran medida.

Palabra, bloque y página

Las computadoras generalmente manipulan bits en grupos de un tamaño fijo, llamados convencionalmente palabras . El número de bits en una palabra generalmente se define por el tamaño de los registros en la CPU de la computadora , o por el número de bits de datos que se obtienen de su memoria principal en una sola operación. En la arquitectura IA-32 más conocida como x86-32, una palabra tiene 16 bits, pero otras arquitecturas pasadas y actuales usan palabras con 4, [9] 8, [9] 9, [9] 12, [9] 13 , [9] 16, [9] 18, [9] 20, [9] 21, [9] 22,[9] 24, [9] 25, [9] 26, 29, [9] 30, [9] 31, [9] 32, [9] 33, [9] 35, [9] 36, [9] 38, [9] 39, [9] 40, [9] 42, [9] 44, [9] 48, [9] 50, [9] 52, [9] 54, [9] 56, [9] 60, [9] 64, [9] 72, [9] 80 bits u otros.

Algunas instrucciones de máquina y formatos de números de computadora utilizan dos palabras (una "palabra doble" o "dword") o cuatro palabras (una "palabra cuádruple" o "cuádruple").

Los cachés de memoria de computadora generalmente operan en bloques de memoria que constan de varias palabras consecutivas. Estas unidades se denominan habitualmente bloques de caché o, en cachés de CPU , líneas de caché .

Los sistemas de memoria virtual dividen el almacenamiento principal de la computadora en unidades aún más grandes, tradicionalmente llamadas páginas .

Múltiplos sistemáticos

Condiciones para grandes cantidades de bits se pueden formar usando la gama estándar de prefijos SI para potencias de 10, por ejemplo, kilo  = 10 3  = 1000 (como en kilobit o kbit), Mega  = 10 6  = 1 000 000 (como en megabit o Mbit) y giga  = 10 9 = 1 000 000 000 (como en gigabit o Gbit). Estos prefijos se utilizan con más frecuencia para múltiplos de bytes, como en kilobyte (1 kB = 8000 bit), megabyte (1 MB = 8 000 000 bit) y gigabyte (1 GB = 8 000 000 000 bit ).

Sin embargo, por razones técnicas, las capacidades de las memorias de la computadora y algunas unidades de almacenamiento a menudo son múltiplos de una gran potencia de dos, como 2 28  = 268 435 456 bytes. Para evitar tales números difíciles de manejar, las personas a menudo han reutilizado los prefijos SI en el sentido de la potencia de dos más cercana, por ejemplo, utilizando el prefijo kilo de 2 10  = 1024, Mega para 2 20  = 1 048 576 , y giga para 2 30  = 1 073 741 824 , y así sucesivamente. Por ejemplo, un chip de memoria de acceso aleatorio con una capacidad de 2 28bytes se denominarían chip de 256 megabytes. La siguiente tabla ilustra estas diferencias.

SímboloPrefijoSI SignificadoSignificado binarioDiferencia de tamaño
kkilo10 3    = 1000 12 10  = 1024 12,40%
METROmega10 6    = 1000 22 20  = 1024 24,86%
GRAMOgiga10 9    = 1000 32 30  = 1024 37,37%
Ttera10 12  = 1000 42 40  = 1024 49,95%
PAGpeta10 15  = 1000 52 50  = 1024 512,59%
miexa10 18  = 1000 62 60  = 1024 615,29%
Zzetta10 21  = 1000 72 70  = 1024 718,06%
Yyotta10 24  = 1000 82 80  = 1024 820,89%

En el pasado, se usaba K mayúscula en lugar de k minúscula para indicar 1024 en lugar de 1000. Sin embargo, este uso nunca se aplicó de manera consistente.

Por otro lado, para los sistemas de almacenamiento externo (como los discos ópticos ), los prefijos SI se utilizan comúnmente con sus valores decimales (potencias de 10). Ha habido muchos intentos de resolver la confusión proporcionando notaciones alternativas para múltiplos de potencia de dos. En 1998, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) emitió una norma para este propósito, a saber, una serie de prefijos binarios que utilizan 1024 en lugar de 1000 como la base principal: [10]

SímboloPrefijo
Kikibi, kilo binario1 kibibyte (KiB)2 10 bytes1024 B
Mimebi, mega binario1 mebibyte (MiB)2 20 bytes1024 KiB
Soldado americanogibi, giga binario1 gibibyte (GiB)2 30 bytes1024 MiB
Titebi, tera binario1 tebibyte (TiB)2 40 bytes1024 GiB
Pipebi, peta binaria1 pebibyte (PiB)2 50 bytes1024 TiB
Eiexbi, binario exa1 exbibyte (EiB)2 60 bytes1024 PiB

El estándar de memoria JEDEC JESD88F señala que las definiciones de kilo (K), giga (G) y mega (M) basadas en potencias de dos se incluyen solo para reflejar el uso común. [11]

Ejemplos de tamaño

  • 1 bit: respuesta a una pregunta de sí / no
  • 1 byte: un número de 0 a 255
  • 90 bytes: suficiente para almacenar una línea de texto típica de un libro
  • 512 bytes = 0,5 KiB: el sector típico de un disco duro
  • 1024 bytes = 1 KiB: el tamaño de bloque clásico en los sistemas de archivos UNIX
  • 2048 bytes = 2 KiB: un sector de CD-ROM
  • 4096 bytes = 4 KiB: una página de memoria en x86 (desde Intel 80386 )
  • 4 kB: aproximadamente una página de texto de una novela
  • 120 kB: el texto de un libro de bolsillo típico
  • 1 MiB: una imagen de mapa de bits de 1024 × 1024 píxeles con 256 colores (profundidad de color de 8 bpp)
  • 3 MB: una canción de tres minutos (133 kbit / s)
  • 650–900 MB: un CD-ROM
  • 1 GB: 114 minutos de audio con calidad de CD sin comprimir a 1,4 Mbit / s
  • 8/16 GB: dos tamaños comunes de unidades flash USB
  • 4 TB: el tamaño de un disco duro de $ 100 (a principios de 2018)
  • 12 TB: la unidad de disco duro más grande (a principios de 2018)
  • 16 TB: la unidad de estado sólido más grande disponible comercialmente (a principios de 2018)
  • 100 TB: la unidad de estado sólido más grande construida (a principios de 2018)
  • 1.3 ZB: Predicción del volumen de Internet en su conjunto en 2016

Unidades obsoletas e inusuales

Se han nombrado varias otras unidades de almacenamiento de información:

  • 1 bit: unibit, [12] [13] sniff [ cita requerida ]
  • 2 bits: dibit, [14] [15] [12] [16] miga, [8] dígito cuartico, [17] quad, quarter, taste, tayste, tidbit, tydbit, lamer, lyck, semi-nibble, snort
  • 3 bits: tribit, [14] [15] [12] tríada, [18] triada, [19] [20] tribble
  • 4 bits: carácter (en Intel 4004 [21]  ; sin embargo, los caracteres suelen tener 8 bits de ancho o más en otros procesadores); para otros, consulte Nibble
  • 5 bits: pentad, pentade, [22] níquel, níquel [ cita requerida ]
  • 6 bits: byte (en las primeras máquinas IBM que usaban alfamerías BCD ), hexad, hexade, [22] [23] sexteto [18]
  • 7 bits: heptada, heptada [22]
  • 8 bits: octeto , comúnmente también llamado byte
  • 9 bits: ninguno, [24] rara vez se usa
  • 10 bits: declet, [25] [26] [27] [28] decle, [29] deckle, dyme [ cita requerida ]
  • 12 bits: losa [30] [31] [32]
  • 15 bits: paquete (en CDC 6600 y CDC 7600 )
  • 16 bits: doblete, [33] wyde, [3] [34] parcela (en Cray-1 ), plate, playte, chomp, chawmp (en una máquina de 32 bits) [ cita requerida ]
  • 18 bits: chomp, chawmp (en una máquina de 36 bits) [ cita requerida ]
  • 32 bits: quadlet, [33] [35] [36] tetra, [34] cena, dynner, gawble (en una máquina de 32 bits) [ cita requerida ]
  • 48 bits: engullir, gawble (en circunstancias que siguen siendo oscuras) [ cita requerida ]
  • 64 bits: octlet, [33] octa [34]
  • 96 bits: bentobox (en ITRON OS )
  • 128 bits: hexadecimal [33] [37]
  • 16 bytes: párrafo (en procesadores Intel x86 ) [38] [39]
  • 256 bytes: página (en procesadores Intel 4004, [21] 8080 y 8086, [38] también muchos otros procesadores de 8 bits, generalmente mucho más grandes en muchos procesadores de 16 bits / 32 bits)
  • 6 tritos : tryte [40]
  • combit, comword [41] [42] [43]

Algunos de estos nombres son jerga , obsoletos o se usan solo en contextos muy restringidos.

Ver también

  • Prefijo métrico
  • Tamaño del archivo

Notas

  1. ^ Sin embargo, laabreviatura "o" de IEC 80000-13 para octetos se puede confundir con el sufijo "o" para indicar números octales en la convención de Intel .

Referencias

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  42. ^ "US4319227" . Google .
  43. ^ "US4319227" (PDF) . Imágenes de patentes .

Enlaces externos

  • Representación de valores numéricos y unidades SI en cadenas de caracteres para intercambios de información.
  • Calculadora de bits  : realice conversiones entre bits, bytes, kilobits, kilobytes, megabits, megabytes, gigabits, gigabytes, terabits, terabytes, petabits, petabytes, exabits, exabytes, zettabits, zettabytes, yottabits, yottabytes.
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