چطور بیت و بایت کار می‌کنند؟

چطور بیت و بایت کار می‌کنند؟

خریدن کامپیوتر و قطعات مختلف آن، شنیدن بیت و بایت و مگابایت و گیگابایت را هم دارد که ممکن است خیلی گیج کننده باشد.

شاید شنیده باشید که فلان کامپیوتر یا لپ تاپ ۵۱۲ مگابایت RAM ،۸۰گیگابایت هارد دیسک و پردازشگر ۲٫۱گیگاهرتزی ۳۲بیت.

اعداد در مبنای ده:
ساده ترین راه برای درک کردن مفهوم بیت، مقایسه آن با مفهومی است که برای ما قابل درک و ساده است و آن هم رقم (Digit) است. ارقام از ۰ تا ۹ وجود دارند. در کنار هم اعداد چند رقمی مثل ۶۳۵۷را تشکیل می‌دهند. هر کس با دیدن همچنین رقمی آن را ۶هزار و سیصد و پنجاه و هفت می‌خواند. به راحتی درک می‌کنیم که رقم هفت به عنوان یکان، ۵دهگان، ۳ صدگان و ۶ هزارگان هستند. اگر حساب سرتان شود همین ارقام را به صورت زیر هم می‌توان نوشت!

۷+(۵×۱۰)+(۳×۱۰۰)+(۶×۱۰۰۰)=۶۳۵۷

راه دیگر برای نشان دادن این عدد نوشتن ده‌های آن به صورت توانی از ده است.

۶۳۵۷=(۳^۱۰×۶)+(۲^۱۰×۳)+(۱^۱۰×۵)+(۰^۱۰×۷)

اینکه مفاهیم این ارقام را به راحتی متوجه می‌شوید به این دلیل است که هر روز با اعداد ۰تا۹ کار می‌کنید و یا به این دلیل است که ۱۰انگشت دارید! شاید اگر هشت انگشت داشتیم از ارقام ۰تا۸ استفاده می‌کردیم. در حقیقت هر چند مبنایی که بخواهید می‌توانید داشته باشید. از مبنای دو تا هر چند تا که بخواهید. دلایل راضی کننده‌ای هست که از مبناهای مختلف در شرایط مختلف استفاده کنیم.

مبنای دو و بایت‌های ۸بیتی:
اینکه چرا از مبنای دو در کامپیوتر استفاده می‌کنیم این است که تطبیق مبنای دو با جریان الکتریکی آسان است.

کلمه بیت (Bit) ترکیبی از دو کلمه Binary و Digit است. مبنای دو تنها دو عدد ۰ و ۱ را دارد. به همین دلیل اعداد در مبنای دو با ترکیب همین ارقام تشکیل می‌شوند. مثل ۱۰۱۱٫ چطوری بفهمیم که این عدد چه معنی در مبنای قابل درک ما یعنی مبنای ده دارد؟ همان طور که عدد ۶۳۵۷ در مبنای ده را به صورت توانی از ده نوشتیم، ۱۰۱۱در مبنای دو را نیز به صورت توانی از ۲ می‌نویسیم.

۱۱=۱+۲+۰+۸=(۰^۲×۱)+(۱^۲×۱)+(۲^۲×۰)+(۳^۲+۱)

دیدید که در هر مبنایی می‌توان با این روش اعداد را معرفی کرد. اعداد در مبنای ده و دو به این صورت از ۰تا۲۰ تغییر می‌کنند:

۰=۰
۱=۱
۲=۱۰
۳=۱۱
۴=۱۰۰
۵=۱۰۱
۶=۱۱۰
۷=۱۱۱
۸=۱۰۰۰
۹=۱۰۰۱
۱۰=۱۰۱۰
۱۱=۱۰۱۱
۱۲=۱۱۰۰
۱۳=۱۱۰۱
۱۴=۱۱۱۰
۱۵=۱۱۱۱
۱۶=۱۰۰۰۰
۱۷=۱۰۰۰۱
۱۸=۱۰۰۱۰
۱۹=۱۰۰۱۱
۲۰=۱۰۱۰۰

اگر به یکان اعداد در مبنای دو نگاه کنیم ابتدا ۰است بعد ۱ و بعد ۰و بعد ۱ و به همین ترتیب. در مبنای دو اگر رقمی یک است و به آن یکی اضافه کنیم آن رقم صفر می‌شود و رقم بعدی یک. از ۱۵ به ۱۶ رقم ۱۱۱۱به ۱۰۰۰۰تبدیل شده است.

این بیت‌ها در کامپیوتر معمولاً در دسته‌های هشت تایی که بایت ها را تشکیل می‌دهند، بسته بندی می‌شوند. اینکه چرا ۸بیت یک بایت را تشکیل می‌دهد سوالی است که جواب آن را باید از دانشمندان کامپیوتر و برقی که از ۵۰ سال پیش تا به حال روی کامپیوتر کار کرده‌اند پرسید. یک دلیل مشخص وجود ندارد ولی این روش در طی چندین سال و با سعی و خطا بدست آمده است.

با وجود ۸ بیت در یک بایت، برای مثال می‌توان ۲۵۶ مقدار بین ۰ تا ۲۵۵ را به این صورت نشان داد:

۰=۰۰۰۰۰۰۰۰
۱=۰۰۰۰۰۰۰۱
۲=۰۰۰۰۰۰۱۰
…
۲۵۴=۱۱۱۱۱۱۱۰
۲۵۵=۱۱۱۱۱۱۱۱

در ادامه به کاربرد بیت و بایت نگاه می‌اندازیم.

کاراکتر‌های استاندارد ASCII:

بایت معمولاً برای نگه داشتن مقدار یک کاراکتر استفاده می‌شود. در سیستم ASCII به هر رقم در مبنای دو بین ۰ تا ۱۲۷ یک کاراکتر داده شده است. از ۱۲۸ تا ۲۵۶ کاراکتر‌های زبان‌های غیر از انگلیسی است.

بعضی از ویرایشگر‌های ویندوز مثل NotePad متن‌ها را به این صورت ذخیره می‌کنند و یعنی یک بایت برای هر کارکتر. Space یا همان فضای بین کلمات نیز یک بایت حساب می‌شود. برای مثال در NotePad «Four Score And Seven Years Ago» را تایپ کنید. آن را ذخیره کنید و حجم فایل را نگاه کنید. دقیقاً ۳۰بایت است.

کامپیوتر به متنی که شما نوشتید به شکل زیر نگاه می‌کند:

Four and seven
70111117114329711010032115101118101110

 

اگر بخواهیم دقیقاً به این کدها نگاه کنیم باید هر کدام را به صورت مبنای دو بنویسیم.

وقتی با مقدار زیادی بایت سروکار داریم معمولاً به آن پیشوند‌هایی می‌دهیم. در جدول زیر می‌توانید پیشوند‌های معمول بایت را ببینید. اطلاعاتی که به طور روزمره استفاده می‌کنیم در حد گیگابایت هستند. تنها چندین بانک اطلاعاتی پتا و اکزا در جهان وجود دارند.