Просмотр кода страницы Бит

{{Эта статья|о единице измерения информации|бит (значения)}}
{| align="right" cellpadding="0" cellspacing="0"
|[[Файл:Bulbgraph_Off.svg|мини|125пкс| Один бит информации, равный 0 (нулю) — лампа выключена]]
|[[Файл:Bulbgraph.svg |мини|125пкс| Один бит информации, равный 1 (единице) — лампа включена]]
|-
| colspan="2" |
{| align="center" cellpadding="0" cellspacing="0" style="margin-left:2.2em"
| colspan="8" align="center"| Прописная кириллическая буква «'''М'''» <br>в кодировке [[ISO 8859-5]] кодируется 8 битами
|-
| colspan="8" align="center" | <big><math>10111100</math></big>
|- align="center"
|[[Файл:Bulbgraph.svg|20пкс]]
|[[Файл:Bulbgraph Off.svg|20пкс]]
|[[Файл:Bulbgraph.svg|20пкс]]
|[[Файл:Bulbgraph.svg|20пкс]]
|[[Файл:Bulbgraph.svg|20пкс]]
|[[Файл:Bulbgraph.svg|20пкс]]||[[Файл:Bulbgraph Off.svg|20пкс]]
|[[Файл:Bulbgraph Off.svg|20пкс]]
|}
|}
'''Бит''' (русское обозначение: '''бит'''; международное: '''bit'''; от {{lang-en|'''bi'''nary digi'''t'''}} — [[двоичное число|двоичная цифра]]; также [[игра слов]]: {{lang-en|bit}} — кусочек, частица) — [[единицы измерения информации|единица измерения]] [[Количество информации|количества информации]]. 1 бит информации — символ или сигнал, который может принимать два значения: включено или выключено, да или нет, высокий или низкий, заряженный или незаряженный; в двоичной системе исчисления это 1 (единица) или 0 (ноль). Это минимальное количество информации, которое необходимо для ликвидации минимальной неопределенности.

В [[Россия|Российской Федерации]] обозначения бита, а также правила его применения и написания установлены «Положением о единицах величин, допускаемых к применению». В соответствии с данным положением бит относится к числу внесистемных единиц величин с областью применения «информационные технологии, связь» и неограниченным сроком действия<ref name="Положение">{{cite web |url = http://www.fundmetrology.ru/depository/01_npa/po879.pdf#page=8 |title = Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации. Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. № 879  |archive-url = https://web.archive.org/web/20131102193757/http://www.fundmetrology.ru/depository/01_npa/po879.pdf#page=8 |archive-date = 2013-11-02 }}.</ref>. Ранее обозначения бита устанавливались также в [[ГОСТ 8.417-2002]]<ref name="ГОСТ">{{cite web |url = http://protect.gost.ru/v.aspx?control=8&baseC=-1&page=0&month=-1&year=-1&search=&RegNum=1&DocOnPageCount=15&id=121963&pageK=AF861D4F-E5F6-41B1-9374-398968A21BE3 |title = ГОСТ 8.417-2002. Единицы величин. Приложение А (справочное)  |archive-url = https://web.archive.org/web/20151108075518/http://protect.gost.ru/v.aspx?control=8&baseC=-1&page=0&month=-1&year=-1&search=&RegNum=1&DocOnPageCount=15&id=121963&pageK=AF861D4F-E5F6-41B1-9374-398968A21BE3 |archive-date = 2015-11-08 }}.</ref>. Для образования кратных единиц применяется с [[Приставки СИ|приставками СИ]] и с [[Двоичные приставки|двоичными приставками]].

== История ==
* В 1703 году в работе «Объяснение двоичной арифметики»<ref>Leibniz. {{cite web |url = http://www.leibniz-translations.com/binary.htm |title = EXPLANATION OF BINARY ARITHMETIC  |archive-url = https://web.archive.org/web/20210211112719/http://www.leibniz-translations.com/binary.htm |archive-date = 2021-02-11 }}.</ref> [[Лейбниц]] пишет, что [[двоичная система счисления]] была описана китайским королём (императором) и философом по имени [[Фу Си]], который жил более чем за 4000 лет до Лейбница. Краткого современного названия китайский [[Восемь триграмм|Liangyi]] ([[Инь и ян|инь-ян]] («0»-«1»), китайский [[двоичный разряд]], китайский бит) в то время пока ещё не имел. Китайский [[Бит#Двоичные логарифмы других оснований|двубит]] — «[[сы-сян]]», образующий четыре [[диграммы]], и китайский [[Бит#Двоичные логарифмы других оснований|трибит]] — «[[ба-гуа]]», образующий восемь преднебесных и посленебесных [[Триграммы|триграмм]], в современной международной терминологии собственных названий до сих пор не имеют.
* В 1948 году [[Шеннон, Клод Элвуд|Клод Шеннон]] впервые использовал слово «'''bit'''» для обозначения наименьшей единицы [[Количество информации|количества информации]] в статье «[[Математическая теория связи (статья)|Математическая теория связи]]». Происхождение этого слова он приписывал [[Тьюки, Джон|Джону Тьюки]], использовавшему сокращение «bit» вместо слов «binary digit» в заметке [[лаборатории Белла]] от 9 января 1947 года.

== Определения и свойства ==
[[Файл:Ampel.svg|мини|125пкс|Для кодирования трёх состояний светофора необходимо <math>\log_2 3 \approx 1{,}585</math> бита информации, что на практике требует использования двух битов, например:<br>01 — красный,<br>10 — жёлтый,<br>11 — зелёный;<br>00 может не использоваться или кодировать состояние «выключен».]]
В зависимости от области применения ([[математика]], [[электроника]], [[цифровая техника]], [[вычислительная техника]], [[теория информации]] и др.), бит может определяться следующими способами:

;1. В [[Математика|математике]]:
: 1.1. Бит — это один [[числовой разряд|разряд]] [[двоичный код|двоичного кода]] ([[двоичная цифра]]). Может принимать только два взаимоисключающих [[значение|значения]]: «да» или «нет», «1» или «0», «включено» или «выключено», и т. п.
: 1.2. Соответствует одному [[числовой разряд|числовому разряду]] в [[двоичная система счисления|двоичной системе счисления]], принимающему значение «0» или «1» («ложь» или «истина»){{нет АИ|5|02|2023}}.
;2. В [[Электроника|электронике]], в [[Цифровая техника|цифровой технике]] и в [[Вычислительная техника|вычислительной технике]]:
: 2.1. Одному биту (одному [[Двоичный разряд|двоичному разряду]]) соответствует один [[двоичный триггер]] (триггер, имеющий два взаимоисключающих возможных устойчивых состояния) или один разряд двоичной [[запоминающее устройство|памяти]]<ref name="bigenc1872003">{{БРЭ |ссылка=https://old.bigenc.ru/technology_and_technique/text/1872003 |статья=БИТ |том=3 |страницы=558 |архив=https://web.archive.org/web/20171203224536/https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/1872003 |архив дата=2017-12-03}}</ref>.
: Для перехода от количества возможных состояний (возможных значений) к количеству битов можно воспользоваться формулой на основе [[Двоичный логарифм|двоичного логарифма]]:
:: <math>\log_2 (m</math> [возможных состояний]<math>)</math> <math>=n</math> [битов].
: Следовательно, для одного двоичного разряда ([[триггер]]а)
:: <math>1</math> [бит] <math>= \log_2 (2</math> [возможных состояний]<math>)</math>.
: Для перехода от количества битов к количеству возможных состояний (возможных значений) можно воспользоваться формулой
:: <math>m</math> [возможных состояний] <math>= 2^n</math><sup>[битов]</sup>.
: 2.2. [[Формула Хартли]]
:: <math>I = \log_2 N = n \log_2 m,</math>
: где
:: <math>I</math> — [[количество информации]], бит;
:: <math>N = m^n</math> — возможное количество различных сообщений (количество возможных состояний ''n''-разрядного [[Регистр (цифровая техника)|регистра]]), шт.;
:: <math>m</math> — количество букв в алфавите (количество возможных состояний одного разряда ([[триггер]]а) регистра, в двоичной системе равно 2 («0» и «1»)), шт.;
:: <math>n</math> — количество букв в сообщении (количество разрядов (триггеров) в регистре), шт.
: Применяется для измерения объёмов [[Запоминающие устройства|запоминающих устройств]] и объёмов цифровых данных.
;3. В [[Теория информации|теории информации]]:
: 3.1. Бит — минимальная базовая [[единица измерения]] количества [[информация|информации]], равная количеству информации, содержащемуся в опыте, имеющем [[2 (число)|два]] равновероятных исхода; см. [[информационная энтропия]]. Это тождественно количеству информации в ответе на вопрос, допускающий ответ «да» или «нет» и никакого другого (то есть такое количество информации, которое позволяет однозначно ответить на поставленный вопрос)<ref name="bigenc1872003" />.
: 3.2. Один бит равен [[Теория информации|количеству информации]], получаемой в результате осуществления одного из двух равновероятных событий<ref>{{книга |автор= Деньгуб В. М., Смирнов В. Г.|заглавие= Единицы величин. Словарь-справочник |ответственный= |ссылка= |место=М. |издательство=Издательство стандартов |год=1990 |том= |страниц=240 |страницы=25 |isbn= 5-7050-0118-5 |ref= }}</ref>.
: 3.3. Бит — [[двоичный логарифм]] вероятности равновероятных событий или сумма произведений вероятности на двоичный логарифм вероятности при равновероятных событиях; см. [[информационная энтропия]].
<!-- Собственно, при чём тут разновероятные события? --Incnis Mrsi -->
: Применяется для измерения [[Информационная энтропия|информационной энтропии]]. Отличается от бита для измерения объёмов запоминающих устройств и объёмов цифровых данных, так как большой по объёму массив данных может иметь очень малую информационную энтропию, то есть энтропийно может быть почти пустым.

== Физические реализации ==
В [[Цифровая техника|цифровой технике]] бит (один [[двоичный разряд]]) реализуется [[триггер]]ом или одним двоичным разрядом [[запоминающее устройство|памяти]].

Возможны две физические (в частности электронные) реализации бита (одного двоичного разряда):
# однофазный («однопроводный») бит (двоичный разряд). Используется один выход двоичного триггера. Нулевой уровень обозначает либо сигнал логического «0», либо неисправность схемы. Высокий уровень обозначает либо сигнал логической «1», либо исправность схемы. Дешевле двухфазной реализации, но менее надёжен;
# двухфазный (парафазный, «двухпроводный») бит (двоичный разряд). Используются оба выхода двоичного триггера. При исправной схеме один из двух уровней высокий, другой — низкий. Неисправность схемы опознаётся либо высоким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах), либо низким уровнем на обоих проводах (на обеих фазах). Дороже однофазной реализации, но более надёжен.

В [[вычислительная техника|вычислительной технике]] и [[сети передачи данных|сетях передачи данных]] [[значение|значения]] «0» и «1» обычно передаются различными уровнями либо [[электрическое напряжение|напряжения]], либо [[электрический ток|тока]]. Например, в микросхемах на основе [[Транзисторно-транзисторная логика|транзисторно-транзисторной логики]] значение «0» представляется напряжением в диапазоне от +0 до +0,8 [[Вольт|В]], а значение «1» — напряжением в диапазоне от +2,4 до +5,0 [[Вольт|В]].

== Обозначения ==
В вычислительной технике, особенно в документации и стандартах, слово «'''бит'''» часто применяется в значении «[[двоичная система счисления|двоичный]] [[числовой разряд|разряд]]». Например: ''старший бит'' — старший двоичный разряд [[байт]]а или [[Машинное слово|слова]].

Использование [[Прописная буква|прописной]] буквы «Б» для обозначения байта соответствует требованиям ГОСТ и позволяет избежать путаницы между сокращениями от «байт» и «бит». Однако, следует учитывать, что в стандарте нет сокращения для «бит», поэтому использование записи «Гб» как синонима для «Гбит» неверно.

В международном стандарте [[Международная электротехническая комиссия|МЭК (IEC)]] 60027-2 2005 года<ref>Стандарт {{lang-fr|«Norme internationale CEI 60027-2», troisième édition}} или {{lang-en|«International standard IEC 60027-2», third edition}} от 2005.08, с. 5, 112—117.</ref> для применения в электротехнической и электронной областях рекомендуются обозначения:
* «bit» для обозначения бита;
* «o» или «B» для обозначения [[Октет (информатика)|октета]] или байта. «о» — единственное указанное обозначение во французском языке.

Аналогом бита в [[квантовый компьютер|квантовых компьютерах]] является [[кубит]] (q-бит; «q» от {{lang-en|quantum}}, [[квант]]).

== Двоичные логарифмы других оснований ==
[[Файл:Units of information.svg|thumb|right|325px|Единицы измерения информации. Обозначения:

* зелёные штрихи на вертикальной шкале слева — значения натурального [[логарифм]]а для целых чисел;
* жёлтая кривая — график натурального [[логарифм]]а;
* бит показан чёрным и белым прямоугольниками, так как принимает одно из двух возможных значений;
* высота прямоугольника одного бита равна [[Логарифм|log]]<sub>[[e (математическая константа)|e]]</sub>(2);
* «nibble» — тетрада или [[ниббл]], {{nobr|4 бита}};
* [[трит]] показан тремя разноцветными прямоугольниками, так как принимает одно из трёх возможных значений;
* высота прямоугольника одного трита равна [[Логарифм|log]]<sub>[[e (математическая константа)|e]]</sub>(3);
* харт (дит, децит) показан прямоугольником, залитым градиентом, принимает одно из 10-и возможных значений;
* высота прямоугольника одного харта (дита, децита) равна [[Логарифм|log]]<sub>[[e (математическая константа)|e]]</sub>(10); количество синих штрихов равно 20; расстояние между штрихами равно [[Логарифм|log]]<sub>[[e (математическая константа)|e]]</sub>(10)/20;
* ширина прямоугольников равна 1;
* горизонтальная линия, подписанная «{{nobr|1 Nat}}», имеет высоту 1 [[Нат (теория информации)|нат]] = [[Логарифм|log]]<sub>2</sub>[[e (математическая константа)|e]].
]]

Замена логарифмируемого числа с 2 на [[e (математическая константа)|e]], [[3 (число)|3]], [[4 (число)|4]], [[8 (число)|8]], [[10 (число)|10]], [[16 (число)|16]], [[27 (число)|27]] и др. приводит соответственно к битовым (двоичным) эквивалентам редко употребляемых единиц [[нат (единица измерения информации)|нат]], [[трит]], тетрит (''tetrit'' — ''tetr''al dig''it'') (двубит), октит (''octit'' — ''oct''al dig''it'') (трибит), [[Хартли (информация)|Харт]] (дит (''dit'' — ''d''ecimal dig''it''), бан, децит (''decit'' — ''dec''imal dig''it'')), [[ниббл]] (гексадецит, четырёхбит), гептакозаит и др., равных соответственно:
: <math>1\ \text{nat} = \log_2 e = 1,44...</math> бита,
: <math>1\ \text{trit} = \log_2 3 = 1,58...</math> бита,
: 1 двубит = <math>1\ \text{tetrit} = \log_2 4 = 2</math> бита,
: 1 трибит = <math>1\ \text{octit} = \log_2 8 = 3</math> бита,
: <math>1\ \text{hart}\ (\text{dit, ban, decit}) = \log_2 10 = 3,32...</math> бита,
: 1 четырёхбит =<math>1\ \text{nibble}\ (\text{hexadecit}) = \log_2 16 = 4</math> бита,
: <math>1\ \text{heptacosait} = \log_2 27 = 4,75...</math> бита.

== См. также ==
{{викисловарь|бит}}
* [[NX-бит]]
* [[Бит чётности]]
* [[Битовые операции]]
* [[Двоичная система счисления]]
* [[Триггер|Двоичный триггер]]
* [[Единицы измерения информации]]
* [[Битрейт]]

== Примечания ==
{{примечания}}

{{Единицы измерения информации}}
{{Типы данных}}

[[Категория:Единицы измерения информации]]
[[Категория:Примитивные типы данных]]