Байт — единица измерения информации¶

Байт (англ. byte) — единица хранения и обработки цифровой информации, представляющая собой совокупность битов, обрабатываемую компьютером как единое целое. В современных вычислительных системах байт, как правило, состоит из восьми битов, что позволяет представить 256 (2⁸) различных значений — от 0 до 255. Восьмибитный байт является стандартом де-факто (октет) и используется для кодирования символов, чисел и машинных команд.

¶История и происхождение термина

Термин «байт» был введён американским учёным Вернером Бухгольцем, работавшим в компании IBM, в 1956 году при разработке компьютера IBM 7030 Stretch. Изначально байт обозначал группу битов переменной длины (от 1 до 6), используемую для представления символов ввода-вывода. Слово было образовано от «bit» (бит) как игра слов: намеренно изменённое написание («bite» — «укус», изменено на «byte»), чтобы избежать путаницы с «bit» в произношении.

В 1960-х годах с распространением ЭВМ IBM System/360, где использовались восьмибитные байты, этот размер стал фактическим промышленным стандартом. В 1970-х годах, с развитием микропроцессорной техники и персональных компьютеров, восьмибитный байт окончательно закрепился как основная единица адресации памяти.

¶Определение и соотношение с битом

Бит — минимальная единица информации, принимающая значение 0 или 1. Байт объединяет биты для более эффективного представления данных. Восемь бит позволяют закодировать один символ текста в таких кодировках, как ASCII (7 бит) или расширенная Latin-1 (8 бит). Байт является минимальной адресуемой единицей памяти в подавляющем большинстве архитектур: процессор обращается к памяти не побитово, а побайтово.

¶Кратные единицы измерения

Для измерения больших объёмов данных используются производные единицы. Традиционно в информатике применяется двоичная система счисления, где множитель равен 2¹⁰ = 1024:

• 1 Кбайт (килобайт) = 1024 байта;
• 1 Мбайт (мегабайт) = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт;
• 1 Гбайт (гигабайт) = 1024 Мбайт;
• 1 Тбайт (терабайт) = 1024 Гбайт.

Однако производители накопителей (жёстких дисков, SSD, флеш-карт) часто указывают ёмкость в десятичных единицах (1 КБ = 1000 байт), что приводит к расхождению между заявленной и фактической ёмкостью, отображаемой операционной системой. Для устранения неоднозначности Международная электротехническая комиссия (МЭК) в 1998 году ввела стандартные двоичные приставки: кибибайт (КиБ, KiB), мебибайт (МиБ, MiB), гибибайт (ГиБ, GiB), где 1 КиБ = 1024 байта. В русскоязычной литературе и программном обеспечении часто используются традиционные обозначения «Кбайт», «Мбайт» в двоичном смысле.

¶Способы представления данных

Восьмибитный байт может интерпретироваться несколькими способами в зависимости от контекста:

• Целое число без знака: диапазон значений от 0 до 255.
• Целое число со знаком: в дополнительном коде диапазон от −128 до 127.
• Символ: в кодировках ASCII, UTF-8 (для символов латиницы), Windows-1251 (кириллица) один байт соответствует одному символу. Символы кириллицы в кодировке UTF-8 занимают два байта.
• Шестнадцатеричное представление: два шестнадцатеричных разряда (например, 0xFF = 255), широко используется в программировании и отладке.

¶Применение в вычислительной технике

Байт является фундаментальной единицей, определяющей архитектуру компьютеров:

• Адресация памяти: каждый байт оперативной памяти имеет уникальный адрес. Разрядность процессора (32 или 64 бита) определяет максимальный объём адресуемой памяти (4 Гбайт для 32-битных систем).
• Размер машинного слова: машинное слово современных процессоров составляет 4 или 8 байт (32 или 64 бита).
• Хранение файлов: размер файлов и объём накопителей измеряются в байтах и производных единицах.
• Сетевые протоколы: объём передаваемых данных (например, в TCP/IP) измеряется в байтах.
• Кодирование информации: байт используется как основа для кодирования текста (UTF-8, UTF-16), изображений, аудио и видеоформатов.

¶Порядок байтов

При хранении многобайтовых чисел (например, 32-битных целых) используется два основных порядка следования байтов в памяти: little-endian (младший байт по младшему адресу) и big-endian (старший байт по младшему адресу). Архитектуры x86 и x86-64 используют little-endian, в то время как сетевые протоколы и некоторые процессоры (например, PowerPC) традиционно используют big-endian. Несоответствие порядка байтов может вызывать проблемы при обмене данными между системами.

¶Интересные факты

• В ранних компьютерах байт мог иметь размер 6 или 9 бит. Например, в машинах серии PDP-10 использовались 36-битные слова, которые делились на четыре 9-битных байта.
• В русскоязычной традиции байт часто обозначается заглавной буквой «Б» (например, «КБ» — килобайт), в отличие от бита, обозначаемого строчной «б» («Кбит» — килобит).
• Скорость передачи данных в сетях обычно измеряется в битах в секунду (бит/с), а не в байтах, что часто приводит к путанице: 100 Мбит/с — это 12,5 Мбайт/с.