Двоичные приставки

Двоичные (бинарные) приставки — приставки перед наименованиями или обозначениями единиц измерения информации, применяемые для формирования кратных единиц, отличающихся от базовой единицы в определённое целое, являющееся целой положительной степенью числа 2¹⁰, число раз (2¹⁰ = 1024, (2¹⁰)² = 2²⁰ = 1024², (2¹⁰)³ = 2³⁰ = 1024³ и т. д.). Двоичные приставки используются для образования единиц измерения информации, кратных битам и байтам.

Измерения в байтах
ГОСТ 8.417—2002	Приставки СИ	Приставки МЭК
Название	Обозначение	Степень	Название	Степень	Название	Обозначение	Степень
байт	Б	100	—	100	байт	B	Б	20
килобайт	Кбайт	103	кило-	103	кибибайт	KiB	КиБ	210
мегабайт	Мбайт	106	мега-	106	мебибайт	MiB	МиБ	220
гигабайт	Гбайт	109	гига-	109	гибибайт	GiB	ГиБ	230
терабайт	Тбайт	1012	тера-	1012	тебибайт	TiB	ТиБ	240
петабайт	Пбайт	1015	пета-	1015	пебибайт	PiB	ПиБ	250
эксабайт	Эбайт	1018	экса-	1018	эксбибайт	EiB	ЭиБ	260
зеттабайт	Збайт	1021	зетта-	1021	зебибайт	ZiB	ЗиБ	270
йоттабайт	Ибайт	1024	йотта-	1024	йобибайт	YiB	ЙиБ	280
роннабайт	Рбайт	1027	ронна-	1027	робибайт	RB	РиБ	290
кветтабайт	Квбайт	1030	кветта-	1030	квебибайт	QB	КвиБ	2100

Благодаря близости чисел 1024 и 1000 двоичные приставки построены по аналогии со стандартными десятичными приставками СИ. Наименование каждой двоичной приставки получается заменой последнего слога наименования соответствующей десятичной приставки на би (от лат. bīnārius — двоичный).

Приставки от 2¹⁰ до 2⁶⁰ (киби, меби, гиби, теби, пеби, эксби) были предложены шведским учёным Андерсом Тором  (англ.) (рус. и введены Международной электротехнической комиссией (МЭК) в 1999 году во второй поправке к стандарту IEC 60027-2. В третьей редакции стандарта IEC 60027-2, принятой в 2005 году, были добавлены приставки 2⁷⁰ и 2⁸⁰ (зеби и йоби).

С октября 2016 года в России действует национальный стандарт ГОСТ IEC 60027-2-2015 «Обозначения буквенные, применяемые в электротехнике. Часть 2. Электросвязь и электроника», идентичный международному стандарту IEС 60027-2:2005.

Номенклатура приставокПравить

Приставки

Двоичная приставка МЭК	Множитель двоичных единиц измерения	Обозначение МЭК	Десятичная приставка СИ	Множитель десятичных единиц измерения
биты	байты
киби-	210 = 1024	Кибит	КиБ	кило-	103
меби-	220 = 1 048 576	Мибит	МиБ	мега-	106
гиби-	230 = 1 073 741 824	Гибит	ГиБ	гига-	109
теби-	240 = 1 099 511 627 776	Тибит	ТиБ	тера-	1012
пеби-	250 = 1 125 899 906 842 624	Пибит	ПиБ	пета-	1015
эксби-	260 = 1 152 921 504 606 847 000	Эибит	ЭиБ	экса-	1018
зеби-	270 = 1 180 591 620 717 411 303 424	Зибит	ЗиБ	зетта-	1021
йоби-	280 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176	Йибит	ЙиБ	йотта-	1024

В российском ГОСТ 8.417-2002 («Единицы величин») в приложении А «Единицы количества информации» констатируется факт, что с наименованием «байт» «стандартные» приставки (обозначающие десятичные кратные единицы) используются некорректно, однако, не предлагается никакой альтернативы. Кроме, разве что, обозначения 1 Кбайт = 1024 байт (в отличие от 1 кбайт = 1000 байт).

Более поздний документ, «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации», утверждённое Правительством РФ 31 октября 2009 года, устанавливает, что наименование и обозначение единицы количества информации «байт» (1 байт = 8 бит) применяются с двоичными приставками «Кило», «Мега», «Гига», которые соответствуют множителям 2¹⁰, 2²⁰ и 2³⁰ (1 Кбайт = 1024 байт, 1 Мбайт = 1024 Кбайт, 1 Гбайт = 1024 Мбайт). Указанные приставки пишутся с заглавной буквы.

Тем же Положением допускается применение и международного обозначения единицы информации с приставками «K» «M» «G» (KB, MB, GB, Kbyte, Mbyte, Gbyte).

Аналогичный стандарт IEEE 1541-2002 введён в 2008 г.

Основной документ Международной системы единиц (СИ) «Брошюра СИ» (фр. Brochure SI, англ. The SI Brochure) подчёркивает, что приставки СИ соответствуют исключительно степеням числа десять, и рекомендует во избежание некорректного использования наименований приставок СИ для двоичных приставок применять наименования, введённые МЭК.

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии с 1 октября 2016 года в качестве национального стандарта Российской Федерации введён в действие ГОСТ IEC 60027-2-2015 «Обозначения буквенные, применяемые в электротехнике. Часть 2. Электросвязь и электроника», идентичный международному стандарту IEС 60027-2:2005. Согласно этому документу, в Российской Федерации в качестве префиксов для кратных двоичных единиц измерения вводятся обозначения Ки (Ki), Ми (Mi), Ги (Gi), Ти (Ti), Пи (Pi) и т.д.

Корни проблемыПравить

 

Разница ошибок между десятичными и двоичными приставками при увеличении объёма памяти

Двоичная система счисления имеет широчайшее применение в вычислительной технике. В частности, двоичными числами нумеруются ячейки цифровой памяти. Количество адресов, возможных на некоторой шине, равно 2^N, где N — количество её разрядов. Поэтому и микросхемы памяти снабжают количеством ячеек, равным какой-то степени двойки.

Число 2¹⁰ = 1024 достаточно близко к тысяче, используемой в качестве основания десятичных приставок СИ. Среди степеней двойки вплоть до 2⁹³ ни одна больше не близка настолько к степени десяти; к тому же показатель двоичной степени «10» сам по себе оказался удобен для грубого пересчёта двоичных степеней на привычные людям десятичные числа. Для обозначения 2¹⁰ = 1024 байт придумали единицу «К» (ка, очевидно, искажённое «кило»). В частности, в документации к одной из советских ЭВМ сказано, что объём её памяти 32 К слов. Из-за близости множителей 1024 и 1000 в разговорной речи «К» всё равно называли «кило», и вскоре такая интерпретация приставки кило стала стандартом де-факто, как и экстраполяция на другие приставки: 1 «килобайт» = 1024 байтам, 1 «мегабайт» = 1024 килобайтам = 1 048 576 байтам, и т. д.

Таким образом термины, предназначенные для десятичных приставок СИ, стали применяться к близким двоичным числам. Причём эти приставки часто используют по своему усмотрению, то есть одни понимают их как двоичные приставки, а другие как десятичные. Например, размер оперативной памяти компьютера обычно приводится в двоичных единицах (1 килобайт = 1024 байтам), а размер дисков их производители указывают в десятичных (1 килобайт = 1000 байтам). Однако на письме для множителя 1024 традиционно использовалось сокращение «К», в отличие от «к»=1000, используемого в СИ.

Чем больше число, тем большего значения может достигать относительная ошибка, вызванная неправильным пониманием использованной приставки. В частности, разница между «двоичным» и «десятичным» килобайтом 2,4 %, в то время как между двоичным и десятичным терабайтом — почти 10 % (9,95 %). Для того, чтобы разрешить эту путаницу, и были введены особые двоичные приставки, отличные от «близких» по численному значению десятичных.

Значение приставок согласно стандарту JEDECПравить

Объединенный инженерный совет по электронным устройствам (англ. Joint Electron Devices Engineering Council, JEDEC), занимающийся разработкой и продвижением стандартов для микроэлектронной промышленности, разработал в 2002 году стандарт JEDEC 100B.01^ru_en определяющий значения терминов и буквенных символов. Целью данного стандарта является содействие единообразному использованию символов, аббревиатур, терминов и определений в полупроводниковой промышленности. К примеру, спецификация стандарта в качестве единицы измерения количества информации определяет значение приставки K множителем, равным 1024 (2¹⁰), то есть килобайт обязан быть обозначен как Kbyte или KB и иметь значение, равное 1024 байт.

Спецификация стандарта определяет приставки следующим образом:

• kilo (K): как множитель, равный 1024 (2¹⁰).
• mega (M): как множитель, равный 1 048 576 (2²⁰ или K², где коэффициент K = 1024).
• giga (G): как множитель, равный 1 073 741 824 (2³⁰ или K³, где коэффициент K = 1024).
• tera (T): как множитель, равный 1 099 511 627 776 (2⁴⁰ или K⁴, где коэффициент K = 1024).

Употребление десятичных приставок (таблица)Править

Приставка	Обозначение	Двоичные приставки	Десятичные приставки	Относит. ошибка, %
кило	к, k	210 = 1024	103 = 1000	2,40
мега	М, M	220 = 1 048 576	106 = 1 000 000	4,86
гига	Г, G	230 = 1 073 741 824	109 = 1 000 000 000	7,37
тера	Т, T	240 = 1 099 511 627 776	1012 = 1 000 000 000 000	9,95
пета	П, P	250 = 1 125 899 906 842 624	1015 = 1 000 000 000 000 000	12,59
экса	Э, E	260 = 1 152 921 504 606 847 000	1018 = 1 000 000 000 000 000 000	15,29
зетта	З, Z	270 = 1 180 591 620 717 411 303 424	1021 = 1 000 000 000 000 000 000 000	18,06
йотта	Й, Y	280 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176	1024 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000	20,89

Двоичный подходПравить

Приставки «кило-», «мега-», «гига-» понимаются как двоичные:

• В файловых менеджерах и другом программном обеспечении для сокращённого задания размера файлов. То есть, если программа говорит, что размер файла равен 100 «КБ» (KB), то его размер приблизительно равен 102 400 байт. Однако в некоторых современных файловых менеджерах встречается правильное указание размера файлов (с использованием сокращённой формы производных двоичных приставок, например «КиБ»).
   

  Использование двоичных приставок в KDE 4 для указания размера файлов
• Производителями полупроводниковой памяти: оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), видеопамяти.
• Объём компакт-диска (но не DVD) задаётся именно в двоичных мегабайтах.
• Согласно ГОСТ 8.417-2002, приставку К- (заглавной буквой) применительно к байтам исторически некорректно использовали (и используют) для обозначения 1024 байт. Стандарт, однако, явно не указывает, какое написание единицы «1024 байт» следует считать корректным.
• «Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации» устанавливает, что наименование и обозначение единицы количества информации «байт» применяются с двоичными приставками «Кило», «Мега» и «Гига», которые соответствуют множителям 2¹⁰, 2²⁰ и 2³⁰.

Основные аргументы: традиционное для компьютерной техники использование двоичных кратных, непроизносимость слов типа «гибибайт» или «Гбайт».

Десятичный подходПравить

Приставки «кило-», «мега-», «гига-» понимаются как десятичные:

• Ёмкость жёстких и оптических дисков, SSD-накопителей задаётся именно в десятичных мегабайтах (исключение: компакт-диски, их объём задается в двоичных мегабайтах).
• При неформальном общении (например, про файл в 100 тысяч байт могут сказать «файл в 100 килобайт»).
• При обозначении скоростей телекоммуникационных соединений, например, 100 Мбит/с в стандарте 100BASE-TX («медный» Fast Ethernet) соответствует скорости передачи именно 100 000 000 бит/с, а 10 Гбит/с в стандарте 10GBASE-X (Ten Gigabit Ethernet) — 10 000 000 000 бит/с.

Основные аргументы: Строгое соответствие системе СИ; повсеместное употребление десятичной системы счисления; завышение объёма носителей при помощи более мелкой единицы («коммерческие мегабайты»).

Применяемое в телекоммуникациях понятие «килобит» означает тысячу битов (по ГОСТ 8.417-2002). Впрочем, из-за влияния «килобайта» некоторые люди и организации для однозначности употребляют вместо «килобита» выражение «тысяча бит».

ИноеПравить

Ёмкость трёхдюймовой дискеты на 1,44 МБ (включая служебные данные — загрузочный сектор, корневой каталог и FAT) задаётся в двоично-десятичных мегабайтах (1000 КиБ). То есть фактически вместимость трёхдюймовой дискеты равна 1440 кибибайтам, или же 1 474 560 байтам, из которых для записи доступны 1 457 664. Аналогично, трёхдюймовая дискета на 2,88 МБ в действительности вмещает 2880 кибибайт, или же 2 949 120 байт.

Ёмкость флэш-карт памяти и USB-флэшек — это полная ёмкость микросхемы (двоичная) минус технический объём, который может быть больше или меньше. Соответственно, неформатированная ёмкость флэшки — очень приблизительно десятичная (обычно несколько больше).

См. такжеПравить

• Единицы измерения количества информации

СсылкиПравить

• SI prefixes. Prefixes for binary multiples (NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty) (англ.)
• Павлов Б. И. Память в мегабайтах или мебибайтах? SPECTRUM, Август #8 1999