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El bit es la unidad de información más básica en informática y comunicación digital . Su nombre es una combinación de las palabras « dígito binario» . [ 1 ] El bit representa un...

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El bit es la unidad de información más básica en informática y comunicación digital . Su nombre es una combinación de las palabras « dígito binario» . [ 1 ] El bit representa un estado lógico con uno de dos valores posibles . Estos valores se representan comúnmente como 1 y 0 , pero también se utilizan ampliamente otras representaciones como verdadero / falso , sí / no , encendido / apagado y +/− .

La relación entre estos valores y los estados físicos del dispositivo o almacenamiento subyacente es una cuestión de convención, y pueden utilizarse diferentes asignaciones incluso dentro del mismo dispositivo o programa . Puede implementarse físicamente con un dispositivo de dos estados.

Un grupo contiguo de dígitos binarios se denomina comúnmente cadena de bits , vector de bits o matriz de bits unidimensional (o multidimensional) . Un grupo de ocho bits se denomina byte , pero históricamente, el tamaño del byte no está estrictamente definido. [ 2 ] Con frecuencia, las palabras de media, completa, doble y cuádruple constan de un número de bytes que es una potencia baja de dos. Una cadena de cuatro bits suele ser un nibble .

En teoría de la información , un bit es la entropía de información de una variable binaria aleatoria que es 0 o 1 con igual probabilidad, [ 3 ] o la información que se obtiene cuando se conoce el valor de dicha variable. [ 4 ] [ 5 ] Como unidad de información , el bit también se conoce como shannon , [ 6 ] llamado así en honor a Claude E. Shannon . Como medida de la longitud de una cadena digital que se codifica como símbolos sobre un alfabeto binario (es decir,Σ={0,1}{\displaystyle \Sigma =\{{\texttt {0}},{\texttt {1}}\}}), el bit se ha denominado binit, [ 7 ] pero este uso ahora es poco común. [ 8 ]

En la compresión de datos , el objetivo es encontrar una representación más corta para una cadena, de modo que requiera menos bits al almacenarse o transmitirse; la cadena se comprimiría en la representación más corta antes de hacerlo, y luego se descomprimiría a su forma original al leerse del almacenamiento o recibirse. El campo de la teoría de la información algorítmica se dedica al estudio del contenido de información irreducible de una cadena (es decir, su longitud de representación más corta posible, en bits), bajo el supuesto de que el receptor tiene un conocimiento a priori mínimo del método utilizado para comprimir la cadena. En la detección y corrección de errores , el objetivo es agregar datos redundantes a una cadena para permitir la detección o corrección de errores durante el almacenamiento o la transmisión; los datos redundantes se calcularían antes de hacerlo, se almacenarían o transmitirían, y luego se verificarían o corregirían cuando los datos se leyeran o recibieran.

El símbolo para el dígito binario es "bit", según la norma IEC 80000-13 :2008, o la letra minúscula "b", según la norma IEEE 1541-2002 . El uso de esta última puede generar confusión con la letra mayúscula "B", que es el símbolo estándar internacional para el byte.

Historia

Ralph Hartley sugirió el uso de una medida logarítmica de información en 1928. [ 9 ] Claude E. Shannon utilizó por primera vez la palabra "bit" en su artículo fundamental de 1948 " Una teoría matemática de la comunicación ". [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Atribuyó su origen a John W. Tukey , quien había escrito un memorando de Bell Labs el 9 de enero de 1947 en el que contrajo "dígito binario" a simplemente "bit". [ 10 ]

Representación física

Un bit puede almacenarse en un dispositivo digital u otro sistema físico que exista en dos estados distintos posibles . Estos pueden ser los dos estados estables de un biestable , las dos posiciones de un interruptor eléctrico , los dos niveles distintos de voltaje o corriente permitidos por un circuito , los dos niveles distintos de intensidad de luz , las dos direcciones de magnetización o polarización , la orientación del ADN bicatenario reversible , etc.

Quizás el primer ejemplo de un dispositivo de almacenamiento binario fue la tarjeta perforada , inventada por Basile Bouchon y Jean-Baptiste Falcon (1732), desarrollada por Joseph Marie Jacquard (1804) y posteriormente adoptada por Semyon Korsakov , Charles Babbage , Herman Hollerith y los primeros fabricantes de computadoras como IBM . Una variante de esta idea fue la cinta de papel perforada . En todos estos sistemas, el soporte (tarjeta o cinta) contenía conceptualmente una serie de posiciones de perforación; cada posición podía perforarse o no, transmitiendo así un bit de información por cada posible ubicación de perforación. La codificación de texto mediante bits también se utilizó en el código Morse (1844) y en las primeras máquinas de comunicaciones digitales, como los teletipos (1870).

Los primeros dispositivos eléctricos para lógica discreta (como los circuitos de control de ascensores y semáforos , los conmutadores telefónicos y la computadora de Konrad Zuse) representaban los bits como estados de relés eléctricos , que podían estar abiertos o cerrados. Estos relés funcionaban como interruptores mecánicos, alternando físicamente entre estados para representar datos binarios, formando así los bloques de construcción fundamentales de los primeros sistemas de computación y control. Cuando los relés fueron reemplazados por tubos de vacío , a partir de la década de 1940, los fabricantes de computadoras experimentaron con diversos métodos de almacenamiento, como pulsos de presión que viajaban a través de una línea de retardo de mercurio , cargas almacenadas en la superficie interna de un tubo de rayos catódicos o puntos opacos impresos en discos de vidrio mediante técnicas fotolitográficas .

En las décadas de 1950 y 1960, estos métodos fueron reemplazados en gran medida por dispositivos de almacenamiento magnético como la memoria de núcleo magnético , las cintas magnéticas , los tambores y los discos , donde un bit se representaba mediante la polaridad de la magnetización de un área determinada de una película ferromagnética , o mediante un cambio de polaridad de una dirección a otra. El mismo principio se utilizó posteriormente en la memoria de burbuja magnética desarrollada en la década de 1980, y todavía se encuentra en diversos artículos con banda magnética, como billetes de metro y algunas tarjetas de crédito .

In modern semiconductor memory, such as dynamic random-access memory or a solid-state drive, the two values of a bit are represented by two levels of electric charge stored in a capacitor or a floating-gate MOSFET. In certain types of programmable logic arrays and read-only memory, a bit may be represented by the presence or absence of a conducting path at a certain point of a circuit. In optical discs, a bit is encoded as the presence or absence of a microscopic pit on a reflective surface. In one-dimensional bar codes and two-dimensional QR codes, bits are encoded as lines or squares which may be either black or white.

In modern digital computing, bits are transformed in Boolean logic gates.

Transmission and processing

Bits are transmitted one at a time in serial transmission. By contrast, multiple bits are transmitted simultaneously in a parallel transmission. A serial computer processes information in either a bit-serial or a byte-serial fashion. From the standpoint of data communications, a byte-serial transmission is an 8-way parallel transmission with binary signalling.

In programming languages such as C, a bitwise operation operates on binary strings as though they are vectors of bits, rather than interpreting them as binary numbers.

Data transfer rates are usually measured in decimal SI multiples. For example, a channel capacity may be specified as 8 kbit/s = 1 kB/s.

Storage

File sizes are often measured in (binary) IEC multiples of bytes, for example, 1 KiB = 1024 bytes = 8192 bits. Confusion may arise in cases where (for historic reasons) file sizes are specified with binary multipliers using the ambiguous prefixes K, M, and G rather than the IEC standard prefixes Ki, Mi, and Gi.[13]

Mass storage devices are usually measured in decimal SI multiples, for example, 1 TB = 1012{\displaystyle 10^{12}} bytes.

Confusingly, the storage capacity of a directly addressable memory device, such as a DRAM chip, or an assemblage of such chips on a memory module, is specified as a binary multiple—using the ambiguous prefix G rather than the IEC-recommended Gi prefix. For example, a DRAM chip that is specified (and advertised) as having 1 GB of capacity has 230{\displaystyle 2^{30}}bytes de capacidad. En 2022, la diferencia entre la comprensión popular de un sistema de memoria con 8  GB de capacidad y el significado correcto de 8  GB según el SI seguía causando dificultades a los diseñadores de software. [ 14 ]

Unidad y símbolo

El bit no está definido en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Sin embargo, la Comisión Electrotécnica Internacional emitió la norma IEC 60027 , que especifica que el símbolo para el dígito binario debe ser bit, y que este debe usarse en todos los múltiplos, como kbit, para kilobit. [ 15 ] No obstante, la letra b minúscula también se usa ampliamente y fue recomendada por la norma IEEE 1541 (2002) . En contraste, la letra B mayúscula es el símbolo estándar y habitual para el byte.

Múltiples bits

Múltiples bits pueden expresarse y representarse de varias maneras. Para facilitar la representación de grupos recurrentes de bits en tecnología de la información, se han utilizado tradicionalmente varias unidades de información . La más común es la unidad byte , acuñada por Werner Buchholz en junio de 1956, que históricamente se utilizó para representar el grupo de bits utilizados para codificar un solo carácter de texto en una computadora [ 2 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] y por esta razón se utilizó como el elemento direccionable básico en muchas arquitecturas de computadoras . Para 1993, la tendencia en el diseño de hardware había convergido en el byte de 8 bits . [ 20 ] Sin embargo, debido a la ambigüedad de depender del diseño de hardware subyacente, la unidad octeto se definió para denotar explícitamente una secuencia de ocho  bits.

Las computadoras suelen manipular bits en grupos de tamaño fijo, denominados convencionalmente " palabras ". Al igual que el byte, el número de bits en una palabra también varía según el diseño del hardware y suele estar entre 8 y 80  bits, o incluso más en algunas computadoras especializadas. A principios del siglo XXI, las computadoras personales o servidores comerciales tenían un tamaño de palabra de 32 o 64  bits.

El Sistema Internacional de Unidades define una serie de prefijos decimales para múltiplos de unidades estandarizadas, que también se utilizan comúnmente con el bit y el byte. Los prefijos kilo ( 10³ ) a quetta ( 10³⁰ ) se incrementan en múltiplos de mil, y las unidades correspondientes son el kilobit (kbit) a la quettabit (qbit).

Véase también

Referencias

  1. ↑ Mackenzie, Charles E. (1980). Conjuntos de caracteres codificados, historia y desarrollo (PDF) . Serie de programación de sistemas (1.ª  ed.). Addison-Wesley Publishing Company, Inc. pág.  x. ISBN 978-0-201-14460-4LCCN 77-90165 . Archivado (PDF) del original el 26 de mayo de 2016. Consultado el 25 de agosto de 2019 . 
  2. 1 2 Bemer, Robert William (2000-08-08). "¿Por qué un byte tiene 8 bits? ¿O no?" . Computer History Vignettes . Archivado del original el 2017-04-03 . Recuperado el 2017-04-03 . [...] Con el ordenador STRETCH de IBM como base, manejando palabras de 64 caracteres divisibles en grupos de 8 (diseñé el conjunto de caracteres para él, bajo la guía del Dr. Werner Buchholz , el hombre que SÍ acuñó el término " byte " para una agrupación de 8 bits). [...] El IBM 360 usaba caracteres de 8 bits, aunque no ASCII directamente. Así, el "byte" de Buchholz se popularizó en todas partes. A mí personalmente no me gustaba el nombre por muchas razones. [...]
  3. ↑ Anderson, John B.; Johnnesson, Rolf (2006), Comprensión de la transmisión de información
  4. ↑ Haykin, Simon (2006), Comunicaciones digitales
  5. ↑ Norma IEEE 260.1-2004
  6. ↑ "Unidades: B" . Archivado del original el 4 de mayo de 2016.
  7. ↑ Breipohl, Arthur M. (18 de agosto de 1963). Sistemas de comunicación adaptativos (tesis doctoral). Universidad de Nuevo México. pág. 7. Recuperado el 7 de enero de 2025 . 
  8. ↑ "binit" . The Free Dictionary . Consultado el 7 de enero de 2025 .
  9. ↑ Abramson, Norman (1963). Teoría de la información y codificación . McGraw-Hill .
  10. 1 2 Shannon, Claude Elwood (julio de 1948). "Una teoría matemática de la comunicación" (PDF) . Bell System Technical Journal . 27 (3): 379– 423. Bibcode : 1948BSTJ...27..379S . doi : 10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x . hdl : 11858/00-001M-0000-002C-4314-2 . Archivado del original (PDF) el 15 de julio de 1998 , a través de Bell Labs Computing and Mathematical Sciences Research. La elección de una base logarítmica corresponde a la elección de una unidad para medir la información. Si se utiliza la base 2, las unidades resultantes pueden denominarse dígitos binarios, o más brevemente bits , una palabra sugerida por JW Tukey .
  11. ↑ Shannon, Claude Elwood (octubre de 1948). "Una teoría matemática de la comunicación". Bell System Technical Journal . 27 (4): 623– 666. Bibcode : 1948BSTJ...27..623S . doi : 10.1002/j.1538-7305.1948.tb00917.x . hdl : 11858/00-001M-0000-002C-4314-2 .
  12. ↑ Shannon, Claude Elwood ; Weaver, Warren (1949). Una teoría matemática de la comunicación (PDF) . University of Illinois Press . ISBN 0-252-72548-4Archivado del original (PDF) el 15 de julio de 1998 – vía Bell Labs Computing and Mathematical Sciences Research.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
  13. ↑ "UnitsPolicy - Ubuntu Wiki" . Consultado el 7 de enero de 2025 .
  14. ↑ "Utilice el sufijo MB/GB/TB para la entrada de memoria de la máquina virtual" . Comunidad Github Netbox . 2022. Consultado el 8 de enero de 2025 .
  15. ↑ Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (2008), Guía para el uso del Sistema Internacional de Unidades . Versión en línea. Archivado el 3 de junio de 2016 en Wayback Machine .
  16. ↑ Buchholz, Werner (1956-06-11). "7. La matriz de desplazamiento" (PDF) . El sistema Link . IBM . págs. 5–6 . Stretch Memo No. 39G. Archivado (PDF) del original el 04-04-2017 . Recuperado el 04-04-2016 . [...] Lo más importante, desde el punto de vista de la edición, será la capacidad de manejar cualquier carácter o dígito, de 1 a 6 bits de longitud [...] la matriz de desplazamiento que se utilizará para convertir una palabra de 60 bits , proveniente de la memoria en paralelo, en caracteres , o " bytes " como los hemos llamado, para enviarlos al sumador en serie. Los 60 bits se vuelcan en núcleos magnéticos en seis niveles diferentes. Por lo tanto, si un 1 sale de la posición 9, aparece en los seis núcleos inferiores. [...] El sumador puede aceptar todos o solo algunos de los bits. [...] Supongamos que se desea operar con dígitos decimales de 4 bits , comenzando por la derecha. Primero se activa la diagonal de 0, enviando los seis bits del 0 al 5, de los cuales el sumador solo acepta los cuatro primeros (0-3). Los bits 4 y 5 se ignoran. A continuación, se activa la diagonal de 4. Esto envía los bits del 4 al 9, de los cuales los dos últimos se ignoran nuevamente, y así sucesivamente. [...] Es igual de sencillo usar los seis bits en operaciones alfanuméricas , o manejar bytes de un solo bit para análisis lógico, o desplazar los bytes en cualquier número de bits. [...] 
  17. ↑ Buchholz, Werner (febrero de 1977). "La palabra "byte" alcanza la madurez..." Byte Magazine . 2 (2): 144. [...] La primera referencia encontrada en los archivos estaba contenida en un memorándum interno escrito en junio de 1956 durante los primeros días del desarrollo de Stretch . Un byte se describía como compuesto por cualquier número de bits paralelos de uno a seis. Por lo tanto, se asumía que un byte tenía una longitud apropiada para la ocasión. Su primer uso fue en el contexto de los equipos de entrada/salida de la década de 1950, que manejaban seis bits a la vez. La posibilidad de llegar a bytes de 8 bits se consideró en agosto de 1956 y se incorporó al diseño de Stretch poco después. La primera referencia publicada al término apareció en 1959 en un artículo titulado "Procesamiento de datos en bits y piezas" de G. A. Blaauw , F. P. Brooks Jr. y W. Buchholz en IRE Transactions on Electronic Computers , junio de 1959, página 121. Las ideas de ese artículo se desarrollaron en el Capítulo 4 de Planning a Computer System (Project Stretch) , editado por W. Buchholz, McGraw-Hill Book Company (1962). La justificación para acuñar el término se explicó allí en la página 40 de la siguiente manera: Byte denota un grupo de bits utilizado para codificar un carácter, o el número de bits transmitidos en paralelo hacia y desde las unidades de entrada/salida. Aquí se utiliza un término distinto de carácter porque un carácter dado puede representarse en diferentes aplicaciones mediante más de un código, y diferentes códigos pueden usar diferentes números de bits (es decir, diferentes tamaños de byte). En la transmisión de entrada/salida, la agrupación de bits puede ser completamente arbitraria y no tener relación con caracteres reales. (El término proviene de «bite» , pero se reescribió para evitar una mutación accidental a «bit» ). System/360 adoptó muchos de los conceptos de Stretch, incluidos los tamaños básicos de byte y palabra, que son potencias de 2. Sin embargo, por motivos de economía, el tamaño del byte se fijó en un máximo de 8 bits, y el direccionamiento a nivel de bit se sustituyó por el direccionamiento a nivel de byte. [...]       
  18. ↑Blaauw, Gerrit Anne ; Brooks, Jr., Frederick Phillips ; Buchholz, Werner (1962), "Capítulo 4: Unidades de datos naturales" (PDF) , en Buchholz, Werner (ed.), Planificación de un sistema informático: Proyecto Stretch , McGraw-Hill Book Company, Inc. / The Maple Press Company, York, PA., págs. 39–40 , LCCN 61-10466 , archivado del original (PDF) el 3 de abril de 2017 , recuperado el 3 de abril de 2017.  
  19. ↑ Bemer, Robert William (1959). "Una propuesta para un código de tarjeta generalizado de 256 caracteres" . Communications of the ACM . 2 (9): 19– 23. doi : 10.1145/368424.368435 . S2CID 36115735 . 
  20. ↑ "ISO/IEC 2382-1:1993(en) Tecnología de la información — Vocabulario — Parte 1: Términos fundamentales" . pág. 01.02.09 . Consultado el 08-01-2025 . 
  • Calculadora de bits : una herramienta que proporciona conversiones entre bit, byte, kilobit, kilobyte, megabit, megabyte, gigabit, gigabyte.
  • BitXByteConverter Archivado el 6 de abril de 2016 en Wayback Machine : una herramienta para calcular tamaños de archivos, capacidad de almacenamiento e información digital en varias unidades.