बिट: Difference between revisions
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Latest revision as of 14:52, 13 September 2023
बिट कम्प्यूटिंग और डिजिटल संचार में सूचना की सबसे बुनियादी इकाई है। नाम बाइनरी डिजिट का संग्रह है।[1]बिट दो संभावित मूल्यों (कंप्यूटर विज्ञान) में से एक के साथ एक सत्य मान का प्रतिनिधित्व करता है। इन मूल्यों को सामान्यतः "1" या तो "0" के रूप में दर्शाया जाता है, लेकिन अन्य अभ्यावेदन जैसे कि सही/गलत, हां/नहीं, चालू/बंद, या +/− भी सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं।
इन मूल्यों और अंतर्निहित डेटा स्टोरेज डिवाइस या कंप्यूटिंग डिवाइस की भौतिक अवस्थाओं के बीच संबंध एक परंपरा का विषय है, और अलग-अलग असाइनमेंट का उपयोग एक ही डिवाइस या कंप्यूटर प्रोग्राम के भीतर भी किया जा सकता है। इसे दो-अवस्था डिवाइस के साथ भौतिक रूप से लागू किया जा सकता है।
आईईसी 80000-13 :2008 मानक द्वारा अनुशंसा के अनुसार बाइनरी अंक के लिए प्रतीक या तो बिट है, या आईईईई 1541-2002 मानक द्वारा अनुशंसित लोअरकेस कैरेक्टर बी है।
बाइनरी अंकों के एक सन्निहित समूह को सामान्यतः बिट स्ट्रिंग, बिट वेक्टर या एकल-आयामी (या बहु-आयामी) बिट सरणी कहा जाता है। आठ बिट के समूह को एक बाइट कहा जाता है, लेकिन ऐतिहासिक रूप से बाइट के आकार को विशेष रूप से परिभाषित नहीं किया गया है।[2] दोहरे और चौगुने शब्दों में कई बाइट्स होते हैं जो दो की घात में होते हैं। चार बिट्स की एक स्ट्रिंग को निबल कहते है।
सूचना सिद्धांत में, एक बिट एक यादृच्छिक बाइनरी संख्या चर की सूचना एन्ट्रापी है जो समान संभावना के साथ 0 या 1 है,[3]या वह सूचना जो ऐसे चर के मान ज्ञात होने पर प्राप्त होती है।[4][5] सूचना की इकाई के रूप में, बिट को शैनन (इकाई) के रूप में भी जाना जाता है,[6]जिसका नाम क्लॉड ई. शैनन के नाम पर रखा गया है।
इतिहास
असतत बिट्स द्वारा डेटा की एन्कोडिंग का उपयोग बेसिल बाउचोन और जीन-बैप्टिस्ट फाल्कन (1732) द्वारा आविष्कृत छिद्रित कार्ड में किया गया था, जिसे जोसेफ मैरी जैक्वार्ड (1804) द्वारा विकसित किया गया था, और बाद में शिमोन कोर्साकोव, चार्ल्स बैबेज, हरमन होलेरिथ और प्रारंभिक द्वारा अपनाया गया था। आईबीएम जैसे कंप्यूटर निर्माता उस विचार का एक प्रकार छिद्रित कागज का टेप था। उन सभी प्रणालियों में, माध्यम (कार्ड या टेप) अवधारणात्मक रूप से छिद्र की स्थिति की एक सरणी ले गए; प्रत्येक स्थिति को या तो पंच किया जा सकता है या नहीं, इस प्रकार एक बिट जानकारी ले सकते हैं। बिट्स द्वारा टेक्स्ट की एन्कोडिंग का उपयोग मोर्स कोड (1844) और प्रारम्भिक डिजिटल संचार मशीनों जैसे तैलिप्रिंटर और स्टॉक टिकर मशीन (1870) में भी किया गया था।
राल्फ हार्टले ने 1928 में सूचना के लघुगणकीय माप के उपयोग का सुझाव दिया।[7]क्लॉड ई. शैनन ने पहली बार बिट शब्द का प्रयोग अपने 1948 के पेपर संचार का एक गणितीय सिद्धांत में उपयोग किया था।[8][9][10]उन्होंने इसकी उत्पत्ति का श्रेय जॉन डब्ल्यू. तुकी को दिया, जिन्होंने 9 जनवरी 1947 को एक बेल लैब्स मेमो लिखा था जिसमें उन्होंने बाइनरी सूचना अंक को बस बिट करने के लिए अनुबंधित किया था।[8] वन्नेवर बुश ने 1936 में उस समय के यांत्रिक कंप्यूटरों में उपयोग किए जाने वाले छिद्रित कार्डों पर संग्रहीत की जा सकने वाली सूचनाओं के बारे में लिखा था।[11] कोनराड ज़्यूस द्वारा निर्मित पहला प्रोग्रामेबल कंप्यूटर, संख्याओं के लिए बाइनरी नोटेशन का उपयोग करता था।
भौतिक प्रतिनिधित्व
एक बिट को एक डिजिटल डिवाइस या अन्य भौतिक प्रणाली द्वारा संग्रहीत किया जा सकता है जो दो संभावित अलग-अलग अवस्थाओं (कंप्यूटर विज्ञान) में उपलब्ध है। ये एक फ्लिप-फ्लॉप की दो स्थिर स्थितियाँ हो सकती हैं, एक विद्युत स्विच की दो स्थितियाँ, एक विद्युत परिपथ द्वारा अनुमत दो अलग-अलग वोल्टेज या विद्युत प्रवाह स्तर, प्रकाश की तीव्रता के दो अलग-अलग स्तर, चुंबकत्व या विद्युत ध्रुवता की दो प्रतिवर्ती दिशाओं से सम्बद्ध युग्मित अभिविन्यास डीएनए आदि।
बिट्स को कई रूपों में लागू किया जा सकता है। अधिकांश आधुनिक कंप्यूटिंग उपकरणों में, एक बिट को सामान्यतः विद्युत वोल्टेज या विद्युत धारा पल्स द्वारा या फ्लिप-फ्लॉप परिपथ की विद्युत स्थिति द्वारा दर्शाया जाता है।
सकारात्मक तर्क का उपयोग करने वाले उपकरणों के लिए अंक का मान 1 (या सत्य का एक तार्किक मान) के प्रतिनिधित्व के सापेक्ष एक अधिक सकारात्मक वोल्टेज 0 द्वारा दर्शाया गया है। विभिन्न तर्क परिवारों के लिए विशिष्ट वोल्टेज अलग-अलग हैं और घटक उम्र बढ़ने और नॉइज़ प्रतिरक्षा को अनुमति देने के लिए भिन्नता की अनुमति है। उदाहरण के लिए, ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक (TTL) और संगत परिपथ में अंक मान 0 और 1 डिवाइस के आउटपुट पर क्रमशः 0.4 वोल्ट से अधिक और 2.6 वोल्ट से कम का प्रतिनिधित्व नहीं किया जाता है, जबकि टीटीएल इनपुट को 0.8 वोल्ट या उससे नीचे की पहचान 0 और 2.2 वोल्ट या उससे ऊपर 1 के रूप के लिए निर्दिष्ट किया गया है।
ट्रांसमिशन और सम्पादितिंग
बिट्स को समानांतर संचरण द्वारा एक समय में एक और समानांतर ट्रांसमिशन में कई बिट्स द्वारा प्रेषित किया जाता है। एक बिटवाइज़ ऑपरेशन वैकल्पिक रूप से एक बार में एक बिट को सम्पादित करता है। डेटा ट्रांसफर दरों को सामान्यतः इकाई बिट प्रति सेकंड (बिट/एस) के दशमलव एसआई गुणकों में मापा जाता है, जैसे कि केबीटी/एस।
भंडारण
प्रारम्भिक गैर-इलेक्ट्रॉनिक सूचना प्रसंस्करण उपकरणों में, जैसे जैक्वार्ड के लूम या बैबेज के विश्लेषणात्मक इंजन, एक बिट को प्रायः एक यांत्रिक लीवर या गियर की स्थिति, या पंच कार्ड के एक विशिष्ट बिंदु पर छिद्र या छिद्रित टेप की उपस्थिति या अनुपस्थिति के रूप में संग्रहीत किया जाता था। असतत तर्क के लिए पहला विद्युत उपकरण (जैसे लिफ्ट और ट्रैफिक - लाइट कंट्रोल विद्युत परिपथ, टेलीफोन स्विच और कोनराड ज़्यूस का कंप्यूटर) बिट्स को विद्युत रिले की स्थिति के रूप में दर्शाता है जो या तो खुला या बंद हो सकता है। जब रिले को निर्वात नली से बदल दिया गया, जो कि 1940 के दशक में प्रारम्भ हुआ, कंप्यूटर बिल्डरों ने विभिन्न भंडारण विधियों के साथ प्रयोग किया, जैसे केशिका स्पंद को पारा विलंब रेखा से नीचे ले जाना, कैथोड रे ट्यूब की आंतरिक सतह पर संग्रहीत शुल्क या अपारदर्शी धब्बे फोटोलिथोग्राफिक तकनीकों द्वारा ऑप्टिकल डिस्क पर मुद्रित।
1950 और 1960 के दशक में, इन तरीकों को बड़े पैमाने पर चुंबकीय भंडारण उपकरणों जैसे कि चुंबकीय-कोर मेमोरी, चुंबकीय टेप, चुंबकीय ड्रम और डिस्क भंडारण द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जहां एक बिट को लौह-चुंबकीय फिल्म के एक निश्चित क्षेत्र के चुंबकत्व की ध्रुवीयता द्वारा या ध्रुवता में एक दिशा से दूसरी दिशा में परिवर्तन द्वारा दर्शाया गया था। इसी सिद्धांत को बाद में 1980 के दशक में विकसित चुंबकीय बबल मेमोरी में उपयोग किया गया था, और अभी भी विभिन्न मैग्नेटिक टेप वस्तुओं जैसे कि तेज आवागमन टिकट और कुछ क्रेडिट कार्ड में पाया जाता है।
आधुनिक सेमीकंडक्टर मेमोरी में, जैसे गतिशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी, बिट के दो मानों को संधारित्र में संग्रहीत बिजली का आवेश के दो स्तरों द्वारा दर्शाया जा सकता है। कुछ प्रकार के प्रोग्राम करने योग्य तर्क सरणी और रीड ऑनली मैमोरी में, परिपथ के एक निश्चित बिंदु पर एक बिट को एक संचालन पथ की उपस्थिति या अनुपस्थिति द्वारा दर्शाया जा सकता है। ऑप्टिकल डिस्क में, एक परावर्तक सतह पर एक सूक्ष्म छिद्र की उपस्थिति या अनुपस्थिति के रूप में एक बिट को एन्कोड किया जाता है। एक आयामी बार कोड में, बिट्स को बारी-बारी से काले और सफेद रेखाओं की मोटाई के रूप में एन्कोड किया जाता है।
इकाई और प्रतीक
बिट को इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (एसआई) में परिभाषित नहीं किया गया है। हालाँकि, अंतर्राष्ट्रीय इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्नीकल कमीशन मानक IEC 60027 जारी किया, जो निर्दिष्ट करता है कि बाइनरी अंक के लिए प्रतीक 'बिट' होना चाहिए, और इसका उपयोग किलोबाइट के लिए 'kbit' जैसे सभी गुणकों में किया जाना चाहिए।[12]हालाँकि, लोअर-केस अक्षर 'बी' का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और आईईईई 1541-2002, आईईईई 1541 मानक (2002) द्वारा इसका अनुमोदन किया गया था। इसके विपरीत, अपरकेस अक्षर 'बी' बाइट के लिए मानक और प्रथागत प्रतीक है।
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एकाधिक बिट्स
एकाधिक बिट्स को कई तरीकों से व्यक्त और प्रदर्शित किया जा सकता है। सूचना प्रौद्योगिकी में बिट्स के सामानयतः पुनरावर्ती समूहों का प्रतिनिधित्व करने की सुविधा के लिए, पारंपरिक रूप से सूचना की कई इकाइयों का उपयोग किया जाता रहा है। सबसे साधारण यूनिट बाइट है, जिसे जून 1956 में वर्नर बुकहोल्ज़ द्वारा गढ़ा गया था, जो ऐतिहासिक रूप से एक कंप्यूटर में पाठ के एकल वर्ण (कंप्यूटिंग) को एन्कोड करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बिट्स के समूह का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता था,[2][13][14][15][16]और इस कारण से इसे कई कंप्यूटर आर्किटेक्चर में बेसिक पता स्थान एलिमेंट के रूप में उपयोग किया गया था। हार्डवेयर डिज़ाइन में प्रवृत्ति आठ बिट्स प्रति बाइट का उपयोग करने के सबसे सामान्य कार्यान्वयन पर अभिसरित हुई, क्योंकि आज इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, अंतर्निहित हार्डवेयर डिज़ाइन पर भरोसा करने की अस्पष्टता के कारण, यूनिट ऑक्टेट (कंप्यूटिंग) को आठ बिट्स के अनुक्रम को स्पष्ट रूप से निरूपित करने के लिए परिभाषित किया गया था।
कंप्यूटर सामान्यतः एक निश्चित आकार के समूहों में बिट्स में स्थानांतरण की प्रक्रिया करते हैं, जिसे पारंपरिक रूप से वर्ड (कंप्यूटर आर्किटेक्चर) कहा जाता है। बाइट की तरह, किसी शब्द में बिट्स की संख्या भी हार्डवेयर डिज़ाइन के साथ भिन्न होती है, और सामान्यतः 8 और 80 बिट्स के बीच होती है, या कुछ विशेष कंप्यूटरों में इससे भी अधिक होती है। 21वीं सदी में, रिटेल पर्सनल या सर्वर कंप्यूटर का शब्द आकार 32 बिट या 64 बिट होता है।
इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली मानक इकाइयों के गुणकों के लिए दशमलव उपसर्गों की एक श्रृंखला को परिभाषित करती है जो सामान्यतः बिट और बाइट के साथ भी उपयोग की जाती हैं। उपसर्ग किलो- (103) योट्टा के माध्यम से- (1024) एक हजार के गुणकों द्वारा वेतन वृद्धि, और संबंधित इकाइयां योट्टाबिट (Ybit) के माध्यम से किलोबाइट (kbit) हैं।
सूचना क्षमता और सूचना संपीड़न
जब एक स्टोरेज सिस्टम या एक संचार चैनल की सूचना क्षमता बिट्स या बिट्स प्रति सेकंड में प्रस्तुत की जाती है, तो यह प्रायः बाइनरी डिजिट को संदर्भित करता है, जो बाइनरी डेटा स्टोर करने के लिए किसी कंप्यूटर के वो भाग जिसे छूकर महसूस किया जा सके (0 या 1, ऊपर या नीचे, वर्तमान या नहीं, आदि)।[17]भंडारण प्रणाली की सूचना क्षमता उसमें संग्रहीत जानकारी की मात्रा के लिए केवल एक ऊपरी सीमा है। अगर एक बिट स्टोरेज के दो संभावित मान समान रूप से संभव नहीं हैं, तो स्टोरेज के उस बिट में एक बिट से कम जानकारी होती है। यदि मान पूरी तरह से अनुमानित है, तो उस मान का पठन बिल्कुल भी कोई जानकारी नहीं देता है (शून्य एन्ट्रोपिक बिट्स, क्योंकि अनिश्चितता का कोई समाधान नहीं होता है और इसलिए कोई जानकारी उपलब्ध नहीं है)। यदि एक कंप्यूटर फ़ाइल जो n बिट्स स्टोरेज का उपयोग करती है, जिसमे केवल m < n बिट्स की जानकारी होती है, तो उस जानकारी को सैद्धांतिक रूप से कम से कम औसत रूप से लगभग m बिट्स में एन्कोड किया जा सकता है। यह सिद्धांत दोषरहित डेटा संपीड़न प्रौद्योगिकी का आधार है। सादृश्य का उपयोग करते हुए, हार्डवेयर बाइनरी अंक उपलब्ध भंडारण स्थान की मात्रा (जैसे चीजों को स्टोर करने के लिए उपलब्ध बाल्टियों की संख्या) और सूचना सामग्री को भरने का संदर्भ देते हैं, जो ग्रैन्युलैरिटी के विभिन्न स्तरों (अर्थात, ठीक या मोटे) में आता है। संपीड़ित या असम्पीडित जानकारी जब ग्रैन्युलैरिटी अत्यंत सूक्ष्म होती है, जब जानकारी अधिक संकुचित होती है तदोपरान्त, वही बकेट अधिक धारण कर सकती है।
उदाहरण के लिए, यह अनुमान लगाया गया है कि जानकारी संग्रहीत करने के लिए दुनिया की संयुक्त तकनीकी क्षमता 1,300 एक्साबाइट हार्डवेयर अंक प्रदान करती है। हालाँकि, जब यह स्टोरेज स्पेस भर जाता है और संबंधित सामग्री को इष्टतम रूप से संपीड़ित किया जाता है, तो यह केवल 295 एक्साबाइट जानकारी का प्रतिनिधित्व करता है।[18]जब इष्टतम रूप से संपीड़ित किया जाता है, परिणामी वहन क्षमता शैनन सूचना या सूचना एन्ट्रॉपी तक पहुंचती है।[17]
बिट-आधारित कंप्यूटिंग
कुछ बिटवाइज़ ऑपरेशन कंप्यूटर सेंट्रल सम्पादितिंग यूनिट निर्देश (जैसे बिट सेट) बिट्स के कुल के रूप में व्याख्या किए गए डेटा में स्थानांतरण की प्रक्रिया करने के स्थान पर बिट्स में स्थानांतरण की प्रक्रिया करने के स्तर पर काम करते हैं।
1980 के दशक में, जब बिटमैप कंप्यूटर डिस्प्ले लोकप्रिय हो गए, तो कुछ कंप्यूटरों ने स्क्रीन पर दिए गए आयताकार क्षेत्र के अनुरूप बिट्स को सेट या कॉपी करने के लिए विशेष बिट-बिट निर्देश प्रदान किए।
अधिकांश कंप्यूटर और प्रोग्रामिंग भाषाओं में, जब बिट्स के एक समूह के भीतर एक बिट, जैसे कि बाइट या शब्द, को संदर्भित किया जाता है, तो इसे सामान्यतः बाइट या शब्द के भीतर अपनी स्थिति के अनुरूप 0 से ऊपर की ओर एक संख्या द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। हालाँकि, 0 संदर्भ के आधार पर या तो सबसे महत्वपूर्ण बिट या कम से कम महत्वपूर्ण बिट को संदर्भित कर सकता है।
अन्य सूचना इकाइयां
भौतिकी में बलाघूर्ण और ऊर्जा के समान सूचना सिद्धांत, सूचना-सैद्धांतिक सूचना और डेटा भंडारण आकार में माप की इकाई का एक ही आयामी विश्लेषण होता है, लेकिन सामान्यतः इकाइयों को गणितीय रूप से जोड़ना, घटाना या अन्यथा जोड़ना कोई अर्थ नहीं है, हालांकि अन्य कोई एक सीमा के रूप में कार्य कर सकता है।
सूचना सिद्धांत में उपयोग की जाने वाली सूचना की इकाइयों में शैनन (एसएच), सूचना की प्राकृतिक इकाई (एनएटी) और हार्टले (हार्ट) सम्मिलित हैं। शैनन एक बिट स्टोरेज की स्थिति निर्दिष्ट करने के लिए आवश्यक जानकारी की अधिकतम मात्रा है। ये 1 Sh ≈ 0.693 nat ≈ 0.301 हार्ट से संबंधित हैं।
कुछ लेखक एक 'बिनिट' को कुछ निश्चित लेकिन अनिर्दिष्ट बिट्स की संख्या के बराबर एक मनमाना सूचना इकाई के रूप में भी परिभाषित करते हैं।[19]
यह भी देखें
- बाइट
- पूर्णांक (कंप्यूटर विज्ञान)
- आदिम डेटा प्रकार
- ट्रिट (कंप्यूटिंग) (ट्रिनरी अंक)
- क्यूबिट (क्वांटम बिट)
- बिटस्ट्रीम
- एंट्रॉपी (सूचना सिद्धांत)
- बिट दर और बॉड
- बाइनरी अंक प्रणाली
- त्रिगुट अंक प्रणाली
- शैनन (इकाई)
संदर्भ
- ↑ Mackenzie, Charles E. (1980). Coded Character Sets, History and Development. p. x. ISBN 978-0-201-14460-4. LCCN 77-90165. Archived from the original on 2016-11-18. Retrieved 2016-05-22.
{{cite book}}:|work=ignored (help) [1] - ↑ 2.0 2.1 Bemer, Robert William (2000-08-08). "Why is a byte 8 bits? Or is it?". Computer History Vignettes. Archived from the original on 2017-04-03. Retrieved 2017-04-03.
[…] With IBM's STRETCH computer as background, handling 64-character words divisible into groups of 8 (I designed the character set for it, under the guidance of Dr. Werner Buchholz, the man who DID coin the term "byte" for an 8-bit grouping). […] The IBM 360 used 8-bit characters, although not ASCII directly. Thus Buchholz's "byte" caught on everywhere. I myself did not like the name for many reasons. […]
- ↑ Anderson, John B.; Johnnesson, Rolf (2006), Understanding Information Transmission
- ↑ Haykin, Simon (2006), Digital Communications
- ↑ IEEE Std 260.1-2004
- ↑ "Units: B". Archived from the original on 2016-05-04.
- ↑ Abramson, Norman (1963). Information theory and coding. McGraw-Hill.
- ↑ 8.0 8.1 Shannon, Claude Elwood (July 1948). "A Mathematical Theory of Communication" (PDF). Bell System Technical Journal. 27 (3): 379–423. doi:10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x. hdl:11858/00-001M-0000-002C-4314-2. Archived from the original (PDF) on 1998-07-15.
The choice of a logarithmic base corresponds to the choice of a unit for measuring information. If the base 2 is used the resulting units may be called binary digits, or more briefly bits, a word suggested by J. W. Tukey.
- ↑ Shannon, Claude Elwood (October 1948). "A Mathematical Theory of Communication". Bell System Technical Journal. 27 (4): 623–666. doi:10.1002/j.1538-7305.1948.tb00917.x. hdl:11858/00-001M-0000-002C-4314-2.
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