سایت تخصصی مهندسی کامپیوتر

بيت و بايت

اگر تاکنون از کامپيوتر حتی به مدت پنج دقيقه استفاده کرده باشيد بيت و بايت برای شما کلماتی غريب نخواهند بود. ظرفيت حافظه اصلي، هارد ديسک، فلاپي ديسکها و... با بايت اندازه گيری می گردد. در زمان مشاهده ليست فايل ها توسط برنامه های نمايش دهنده فايل ها ، ظرفيت يک فايل نيز توسط بايت مشخص می گزدد. در زمان تهيه يک کامپيوتر با عباراتی مشابه : " اين کامپيوتر دارای يک پردازنده ۳۲ بيتي پنتيوم ، حافظه با ظرفيت 256 مگا بايت و هارد ديسک با ظرفيت 10.2 گيگا بايت است " ، برخورد داشته ايد. در اين بخش به بررسی مفهومی هر يک از موارد پرداخته تا از اين رهگذر شناخت مناسبی نسبت به آنها بوجود آيد.

اعداد دهدهی
ساده ترين روش شناخت بيت ها مقايسه آنها با " ارقام " است . يک رقم محلی برای ذخيره نمودن مقادير عددی بين صفر تا نه است . ارقام با يکديگر ترکيب و اعداد بزرگ را بوجود می آورند. مثلا" عدد 100618 شامل شش رقم است . در عدد فوق هر رقم دارای جايگاه اختصاصی خود است . مثلا" رقم 8 در اولين جايگاه ( رتبه يکان ) و رقم 1 در دومين جايگاه ( رتبه دهگان ) و رقم 6 در سومين جايگاه ( رتبه صدگان) قرار دارند. نحوه محاسبه عدد فوق بصورت زير است :

( 1 * 100000) + ( 0 * 10000) + ( 0 * 1000) + ( 6 * 100 ) + ( 1 * 10) + ( 8 * 1 ) = 100618

روش ديگر برای محاسبه عدد فوق استفاده از توان های متفاوت ده است .

( 1 * 10^5) + ( 0 * 10^4 ) + ( 0 * 10^3) + ( 6 * 10^2) + ( 1 * 10^1) + ( 8 * 10^0) = 100618

ما از اعداد دهدهی روزانه استفاده می کنيم . در سيستم عدد نويسی فوق از ده رقم برای توليد اعداد استفاده می گردد. سيستم های عدد نويسی بر اساس مبنا های متفاوت ديگر نظير: مبنای هشت، شانزده و دو نيز وجود دارد. برای استفاده از سيستم های متفاوت عدد نويسی قطعا" دلايل قانع کننده ای وجود دارد.

بيت
در کامپيوتر از سيستم عدد نويسی مبنای دو استفاده می شود. سيستم فوق را سيستم عدد نويسی باينری نيز می گويند. علت استفاده از مبنای دو در کامپيوتر سهولت در پياده سازی آنها توسط تکنولوژی های موجود الکترونيک است . می توان کامپيوترهائی را ساخت که از مبنای ده استفاده نمايند ولی قطعا" قيمت ساخت آنها شايد مقرون بصرفه نبوده و استفاده از مبنای دو از بعد پياده سازی مطمئنا" مقرون بصرفه تر از ساير مبناهای عدد نويسی است .در مبنای دو از ارقام باينری ( صفر و يک ) استفاده می گردد. کلمه " بيت " از کلمات Binary digIT اقتباس شده است . در سيستم عدد نويسی مبنای ده از ده رقم و در سيستم عدد نويسی مبنای دو از دو رقم بمنظور توليد اعداد استفاده می گردد.بنابراين يک عدد باينری صرفا" شامل ارقام صفر و يک است . برای محاسبه عدد 1011 از چه روشی استفاده می گردد؟ برای محاسبه عدد فوق در مبنای دو از همان روشی استفاده می گردد که در محاسبه عدد 100618 در مبنای ده استفاده شد با اين تفاوت که از توان های متفاوت عدد دو استفاده خواهد شد.

( 1 * 2^3 ) + ( 0 * 2^2) + ( 1 * 2^1) + ( 1 * 2^0)

در مبنای دو هر بيت توان های متفاوت دو را بصورت تصاعدی در بر خواهد داشت . بنابراين بسادگی می توان يک عدد باينری را شمارش نمود. ( 1 و 2 و 4 و 8 و 16 و 32 و 64 و 128 و 256 و ... ) . مثلا" عدد 1001 شامل 1 + 8 بوده که عدد 9 را نشان خواهد داد.

بايت
هر بيت می تواند صرفا" شامل يکی از ارقام صفر و يا يک باشد. ( از لحاظ مقداردهی دارای محدوديت هستند و فقط می توان بکمک آنها دو حالت و يا مفهوم را ارائه داد ). از ترکيب هشت بيت ، يک بايت بوجود می آيد. چرا هشت بيت در يک بايت است ؟ با استفاده از هشت بيت در يک بايت ، می توان 256 مقدار ( صفر تا 255 ) را نشان داد.

0 = 00000000 1= 00000001 2 = 00000010 ... 254 = 11111110 255 = 11111111

از بايت برای ذخيره سازی کاراکترها در مستندات مبتنی بر متن ( Text) استفاده می گردد. در مجموعه کاراکتر اسکی (ASCII) هر يک از مقادير بين صفر تا 127 دارای يک کاراکتر خاص است . اغلب کامپيوترها جدول اسکی را توسعه تا بتوانند از 256 کاراکتر بطور کامل در يک بايت استفاده نمايند.از 128 بايت بعدی برای موارد خاصی نظير کاراکترهای موجود در يک زبان غير انگليسی استفاده می گردد. کامپيوترها مستندات متنی را در حافظه و يا ديسک بر اساس کدهای فوق ( اسکی ) ذخيره می نمايند. مثلا" از برنامه NotePad در ويندوز برای ايجاد يک فايل متنی با محتويات " Four Seven" استفاده و فايل فوق را با نام Test.txt ذخيره نمائيد. پس از ذخيره نمودن فايل و مشاهده فايل مورد نظر در برنامه های نمايش دهنده مشخصات فايل ها متوجه خواهيد شد که ظرفيت فايل فوق 27 بايت است . ( يک بايت برای هر حرف ) در صورتيکه معيار مشاهده ما به فايل فوق بر اساس ديدگاه کامپيوتر باشد ، بجای هر حرف يک عدد ( معادل کد اسکی ) را مشاهده خواهيم کرد.

F o u r s e v e n
70 111 117 114 32 115 101 118 101 110

با مراجعه به جدول اسکی و مشاهده آن متوجه خواهيد شد که يک نتاظر يک به يک بين کدها و معادل حرفی آنها وجود دارد.

بايت های فراوان !
برای سنجش ميزان حافظه اصلی ، هارد ديسک و ... که دارای بايت های فراوانی می باشند از مجموعه ای " پيشوند" قبل از نام بايت استفاده می گردد. ( کيلو، مگا ، گيکا نمونه هائی ازاين پيشوندها می باشند) جدول زير برخی از پيشوندها بهمراه کاربرد هر يک را نشان می دهد.

نام	مخفف	اندازه
Kilo	K	2^10 = 1,024
Mega	M	2^20 = 1,048,576
Giga	G	2^30 = 1,073,741,824
Tera	T	2^40 = 1,099,511,627,776
Peta	P	2^50 = 1,125,899,906,842,624
Exa	E	2^60 = 1,152,921,504,606,846,976
Zetta	Z	2^70 = 1,180,591,620,717,411,303,424
Yotta	Y	2^80 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176

با توجه به جدول فوق می توان چنين برداشت کرد که : کيلو تقريبا" معادل هزار ، مگا تفريبا" معادل ميليون ، گيگا تقريبا" معادل ميليارد و ... است. بنابراين زمانيکه شخصی عنوان می نمايد که دارای هارد ديسکی با ظرفيت دو گيگا بايت است ، معنای سخن وی اينچنين خواهد بود : " هارد ديسک وی دارای توان ذخيره سازی دو گيگا بايت ، يا تقريبا" دو ميليارد بايت و يا دقيقا" 2,147,483,648 بايت است ."
امروزه استفاده از رسانه های ذخيره سازی با ظرفيت بالا بسيار رايج بوده و ما شاهد حضور و استفاده از بانک های اطلاعاتی با طرفيت بسيار بالا ( چندين ترابايت ) در موارد متعدد هستيم .