Bit — axborotning bazaviy oʻlchov birligi. Uning yordamida internet tezligini baholaymiz va bulutli ombor hajmining taʼtilda olingan fotosuratlar uchun yetarli boʻlishini tushunamiz. Ammo bitlar nima va protsessor ularni qanday qayta ishlaydi? Bu maqolada ikkilik kodni tushunishni oʻrganamiz va kompyuter tuzilishini koʻrib chiqamiz.

Maqolada

• Bit va bayt nima?

• Kompyuter qanday qilib ikkilik kodni tushunadi?

• Qaysi qurilmalar bit va bayt bilan ishlaydi?

• Bit va bayt nima uchun kerak?

• Boshqa axborot oʻlchov birliklari

• Nomlardagi chalkashliklar

• Oʻlchov birliklari qanday oʻgiriladi?

Bit va bayt nima?

Bit — 0 yoki 1 qiymatini qabul qila oladigan raqamli axborotning eng kichik birligi.

Bayt — hisoblash qulay boʻlishi uchun guruhga birlashtirilgan 8 ta bit. Masalan, quyida keltirilgan rasmdagi Hello soʻzida har bir bayt bitta belgi uchun masʼul. Bitta baytdagi 0 va 1 larning mumkin boʻlgan kombinatsiyalari soni 256 ga teng.

Ikkilik kod bilan yozilgan Hello soʻzi

Ikkilik kod — kompyuterda saqlanadigan har qanday maʼlumot yoziladigan bitlar ketma-ketligi. Nol va birliklardan iborat bunday qator — raqamli qurilmalar tushunadigan yagona til.

Kompyuter maʼlumotlarni qayta ishlaganda elektron zanjirlarida 0 va 1 ni ifoda etuvchi kuchlanish qiymatlari oʻzgaradi. Zanjirlarning oʻzi milliardlab tranzistorlardan iborat. Ular ochilib, yopilib, impulsning yoʻlini toʻsib qoʻyishi yoki, aksincha, uni oʻtkazib yuborishi mumkin.

Yopiq tranzistor — mantiqiy nol. Ochiq tranzistor esa mantiqiy birlikdir. Ochiq va yopiq tranzistorlar ketma-ketligi sonlarni eslab qolish, qoʻshish, ayirish va solishtirish qobiliyatiga ega murakkab kombinatsiyalarni yaratadi.

Mantiqiy operatsiyalarni bajarishda elektron rele va kalitlardan foydalanishni birinchi boʻlib amerikalik olim Klod Shennon taklif qilgan. Biz uning hayoti va kashfiyotlari haqida biografik maqolamizda batafsil hikoya qilgandik.

Kompyuter qanday qilib ikkilik kodni tushunadi?

Kompyuter qanday qilib ikkilik kodni tushunishi va bajarishini anglash uchun kompyuter mexanikasiga kichik ekskursiya uyushtiramiz.

Zamonaviy hisoblash qurilmalari – tranzistorlar kichik kirish signali yordamida butun zanjirdagi tokni boshqaradigan yarimoʻtkazgichlar asosida ishlaydi. Tranzistorlar ikkita: tokni oʻtkazadigan (1) yoki oʻtkazmaydigan (0) holatda boʻlishi mumkin boʻlgan kichik kalitlarga oʻxshaydi. Aslida mana shu kompyuter koʻrinishidagi bitdir.

Bir nechta tranzistor toʻgʻri tartibda ulansa, mantiqiy amallar: VA, YOKI, AGAR kabi funksiyalarning apparat analogi hosil boʻladi. Bir nechta amal murakkab operatsiyalarni bajaradi. Masalan, qoʻshish yoki koʻpaytirish uchun masʼul hisoblash bloklarini hosil qiladi. Protsessor yadrolari mana shunday bloklar toʻplamidan quriladi.

Keling, yanada aniqroq boʻlishi uchun misol orqali koʻrib chiqamiz. Aytaylik, PowerPointʼni ochib, taqdimotga bir nechta oʻzgartirish kiritishga qaror qildik. Bu soʻrovni kompyuter quyidagicha qayta ishlaydi.

• Operatsion tizim foydalanuvchidan olingan buyruqni protsessor uchun koʻrsatmalar toʻplamiga aylantiradi.

• Koʻrsatmalar odam tushunadigan kod va mashina kodi oʻrtasidagi dasturiy qatlam – assembler tilida yoziladi.

• Protsessor ichidagi maxsus deshifrator koʻrsatmalarni tranzistorlarni boshqarish signallariga aylantiradi.

• Ushbu signallarga koʻra tranzistorlar deyarli yorugʻlik tezligida yoqiladi va oʻchadi. Shu tariqa bir zumda ekranda istalgan surat paydo boʻladi :)

Zamonaviy protsessorlar sekundiga millionlab bunday sikllarni bajarishga qodir. Natijada kompyuter dasturlarni ishga tushiradi, musiqa ijro etadi, fayllarni qayta ishlaydi. Monitor yoki videokarta kabi boshqa qurilmalar bilan axborot almashadi.

Qaysi qurilmalar bit va bayt bilan ishlaydi?

Barcha raqamli qurilmalar faqat bit va bayt bilan ishlaydi. Tarixiy jihatdan kompyuter mantigʻini ishlatish uchun ikkilik tizimdan yaxshiroq hech narsa topilmadi. Bu elektronikaning oʻtmishdagi oʻziga xos xususiyatlari bilan bogʻliq. Oʻshanda elektr zanjirlardagi eng barqaror signallar impulsning yoʻqligi (0) va mavjudligi (1) boʻlgan.

Uchlik tizimni yaratishga urinishlar boʻlgan, ammo 0 va 1 orasidagi oraliq qiymat oʻzini beqaror tutgani tufayli gʻoya barbod boʻlgan. Biroq hozirgi texnologiyalar yordamida uchlik tizimni amalga oshirish imkoniyati paydo boʻldi. Shu sababdan bugungi kunda baʼzi mamlakatlar gʻoyani qayta tiklash haqida fikr bildirmoqda.

Bit va bayt nima uchun kerak?

Kompyuterdagi har qanday axborot nol va birlar oqimidir. Kompilyatsiya qilingan dastur kodi, sevimli filmimiz, ijtimoiy tarmoqlardagi layklar va hatto bank hisobidagi pullar – bularning barchasi aslida koʻplab bitlardir.

Hatto surat ham ekranga ikkilik axborot oʻlchov birliklari tufayli chiqariladi. Biz monitor displeyi nuqtalar – piksellardan iborat ekanini bilamiz. Piksellar yordamida operatsion tizim interfeysini yigʻish jarayoni qanday boʻladi? Buning uchun kompyuter videokartasi monitorga ekrandagi har bir nuqta qanday rangda boʻlishi kerakligi haqida axborot yuborishi kerak. Agar har bir piksel rangini faqat bitta bit tavsiflasa, unda bunday ekran “monoxrom”dir. Yaʼni uzoq oʻtmishdagi kompyuterlarda boʻlgani kabi yorqin va qorongʻi nuqtalardan iborat boʻladi.

Zamonaviy monitor va videokartalar har bir nuqta rangining 32 bitli tavsifini qabul qiladi. Ular yordamida inson koʻzi ilgʻaydigandan koʻra koʻproq ranglarni aks ettirishi mumkin.

Ammo, masalan, internetdagi veb sahifalarda ranglarni kodlash uchun qizil, yashil va koʻk ranglarning har biriga bittadan – 3 ta bayt ishlatiladi. Yuqorida qayd etganimizdek, bitta bayt 256 xil qiymat olishi mumkin. Demak, 3 bayt yordamida 16 milliondan ortiq rangni kodlash mumkin.

Boshqa axborot oʻlchov birliklari

Biroz avval bit 0 yoki 1 ekanini aniqladik. Bu uning axborotni saqlash qobiliyati chegarasidir. Ammo kuchli hisoblash texnikasi uchun bu juda kam. Shu sabab olimlar bit bilan kodlanadigan boshqa axborot birliklarini oʻylab topdi.

🤓Boshogʻriq hisob-kitoblar

Nutqimizda axborot birliklarining oʻnlik shakllari: kilobayt, megabayt va gigabaytlardan foydalanishga odatlanganmiz. Informatika nuqtayi nazaridan bu unchalik ham haqiqatga toʻgʻri kelmaydi.

Kilobayt, megabayt va gigabaytlarning qiymatlari odamlar uchun qulay boʻlgan oʻnga karrali shaklda. Kompyuterlar esa hisob-kitoblarni ikkilik tizimda amalga oshiradi. Buning uchun ikkilik oʻlchov birliklari: kibibayt va mebibaytlardan foydalanadi. Ular ikkining darajasiga karrali va ularning nomida sonning ikkilik tabiatiga ishora qiluvchi “bi” qoʻshimchasi mavjud. Aslida biz uzoq yillar davomida bu qoidani eʼtiborsiz qoldirib, ikkilik birliklar hajmini oʻnlik birlikda koʻrsatib kelamiz.

Bundan foydalanishni vinchester ishlab chiqaruvchilar yoqtiradi. Qadoqda hajmni gigabayt yoki terabaytda, yaʼni oʻnlik sanoq tizimida koʻrsatadi. Ammo kompyuter uni baribir ikkilik sanoq tizimida hisoblaydi. Shunga koʻra, yangi vinchesteringizning hajmi 1024 Gb emas, balki 931 Gb ga teng.

Kilobayt va kibibaytlar

Kibibaytlar, KiB bu — 1024 bayt. Nega bu qiymat boshqa birliklar singari “yaxlit” emas? Gap shundaki, kompyuter hisoblashni ikkilik tizimda amalga oshiradi. Shu sababli unga oʻz xotirasida ikkining darajasiga karrali makonni ajratish “qulayroq”.

Kundalik hayotda koʻproq “kilobaytlar” atamasidan foydalanamiz. Bu naq 1000 baytdan iborat oʻnlik tizimdagi oʻlchov birligi. Biz buni hisob-kitoblarda qulayligi uchun qoʻllaymiz, ammo kompyuter uchun bunday oʻlchov birligi mavjud emas. U faqat 1024 baytdan iborat “paketlarni” tushunadi.

Kichik sonlarning butun darajalari jadvali

Megabayt va mebibayt

Mebibayt, MiB bu — 1024 kibibayt. Bugungi kunda smartfonda olingan oddiy fotosurat 15–30 MiB ni tashkil qilishi mumkin. Katta tasvir sigʻimi va juda koʻp mayda detallarga ega rasmlar hajmi esa yuz mebibaytdan oshib ketadi.

Megabaytlar — oʻnlik tizim oʻlchov birligi. Odatda nutqimizda megabaytlardan foydalanamiz, ammo bu bilan mebibaytlarni nazarda tutamiz.

Gigabayt va gibibayt

Gibibayt, Gibi bu — 1024 mebibayt. Agar bu raqamni baytlarda yozadigan boʻlsak, 1 073 741 824 bayt hosil boʻladi. Bu songa qarab, nega boshqa axborot birliklari oʻylab topilganini tushunasiz. Davomiyligi bir yarim soat boʻlgan yuqori sifatli zamonaviy filmning hajmi bir necha oʻnlab gibibaytdan iborat boʻladi. Kompyuter oʻyinlari esa bir necha yuz gigabaytni tashkil etishi mumkin.

Gigabaytlar ham oʻnlik oʻlchov birligi. Bir gigabaytda 1000 megabayt, bir gibibaytda esa 1024 mebibayt mavjud.

Terabayt va tebibayt

Tebibayt, TiB bu — 1024 GB. Hozirgi paytda terabaytli vinchester va SSDʼlar noutbuk hamda uy kompyuterlariga oʻrnatiladigan standart hisoblanadi. Ammo yaqindagina bu kam uchraydigan holat edi. 2010-yillarga qadar barcha kerakli dastur va oʻnlab oʻyinlarga ega operatsion tizim 320 gibibaytli qattiq diskning atigi yarmidan koʻpini egallagan.

Kilobit, megabit va boshqa “tarmoq” bitlari

Uyingizga internet ulatib, ulanish tezligini tanlaganingizda, shubhasiz, kilobit va megabit kabi tushunchalarga duch kelgansiz. Soʻzlar oʻxshashligi tufayli foydalanuvchilar koʻpincha bu terminlarni kilobayt va megabayt bilan adashtiradi. Tarmoq infratuzilmasidagi “qurilma” darajasida uzatilgan va qabul qilingan axborot miqdori hisobi baytlarda emas, balki bitlarda olib boriladi. Bu tarixan qabul qilingan qarordir.

Bu yerda darajaga aynan bitlar soni koʻtariladi. Maʼlumki, 1 kilobayt 8 kilobitga teng. Shuning uchun provayder tarifini tanlayotganda fayllar qanday tezlikda yuklanishini aniqlash uchun shunchaki eʼlon qilingan oʻtkazish tezligini 8 ga boʻling. Masalan, tarif boʻyicha ulanish tezligi 300 Mbit/s boʻlsa, demak, 300 / 8 = 37,5 MB/s — brauzer, Steam yoki Torrent mijozda maʼlumotlar aynan shu tezlikda yuklanadi.

Oʻlchov birliklari qanday oʻgiriladi?

Bir oʻlchov birligini boshqasiga oʻtkazish haqida gap ketganda geometriyada bir metrda necha santimetr borligini aniqlashga oʻxshash qoidalar ishlaydi. Aytaylik, biz 100 KiB da nechta bit borligini bilmoqchimiz. Buning uchun dastlab kibibaytlarni baytlarga va shundan keyingina bitlarga oʻtkazish kerak:

• Bir kibibaytda 1024 bayt mavjud. Shunga muvofiq 100 KiB — 100 × 1024 = 102 400 bayt.

• Bir baytda 8 bit bor. Demak, 102 400 bayt bu — 102 400 × 8 = 819 200 bit.

Ifoda butunligicha quyidagicha koʻrinishda boʻladi: 100 × 1024 × 8 = 819 200 bit.

Kichik oʻlchov birligini kattarogʻiga oʻgirish kerak boʻlganda koʻpaytirish emas, aksincha, boʻlish kerak. Masalan, bizda 8 192 000 bit bor va uni kibibaytlarga oʻgirishimiz kerak. Avval baytlarga, keyin esa kibibaytlarga oʻgiramiz:

• Baytda 8 bit bor, demak, 8 192 000 bit bu — 8 192 000 / 8 = 1 024 000 bayt.

• Kibibaytda 1024 bayt boʻlgani uchun 1 024 000 bayt bu — 1 024 000 / 1024 = 1000 KiB.

Agar buni bir satrda yozadigan boʻlsak, ifoda quyidagicha koʻrinishda boʻladi: 8 192 000 / 8 / 1024 = 1000 KiB.

Agar axborot miqdori ikkilik sanoq tizimida ifoda qilingan boʻlsa, dastlab uni oʻnlik son shakliga oʻtkazish va shundan keyingina hisob-kitoblarni amalga oshirish kerak. Eslab qolamiz, birdan keyingi raqamlar miqdori 2 sonining maksimal darajasiga mos keladi. Masalan:

• 1000 – birdan keyin uchta raqam, demak, bu 1 × 2³ yoki oʻnli tizimdagi 8 ekanini anglatadi.

• 0100 – birdan keyin ikkita raqam, demak, bu 1 × 2² yoki oʻnli tizimdagi 4 ekanini anglatadi.

Mana shu tarzda tushunarliroq, ammo ikkilik tizimdagi son 1101 boʻlsa-chi? Bu ham oddiy. Keling, bu raqamni tarkibiy qismlarga ajratamiz – 1000, 100 va 1.

1000 — 1 × 2³ yoki 8.

100 — 1 × 2² yoki 4.

1 — 1 × 2⁰ yoki 1, chunki birdan keyin son yoʻq.

Jami 8 + 4 + 1 = 13 ga ega boʻlamiz.

Natijada

• Bit — 0 dan 1 gacha boʻlgan qiymatlarni qabul qila oladigan raqamli axborotning minimal birligi.

• Bayt — hisoblashni osonlashtirish uchun birlashtirilgan 8 ta bit.

• Bitlar ketma-ketligi ikkilik kod deb ataladi.

• Barcha zamonaviy raqamli qurilmalar hisoblash uchun bit va baytlardan foydalanadi.

• Zamonaviy kompyuterlar ishlashi uchun juda katta xotira zarur. Shu sababli qulay boʻlishi uchun katta hajmdagi oʻlchov birliklaridan foydalaniladi. Masalan, bitta gigabaytda 1 073 741 824 bayt mavjud.

• Koʻpincha odamlar ikkilik (masalan, kibibayt) oʻlchov birligini nazarda tutsa-da, axborot oʻlchov birligi sifatida oʻnlik (masalan, kilobayt) old qoʻshimchadan foydalanadi. Bu atamalar oʻrtasidagi chalkashliklarni keltirib chiqaradi.

Manba: