バイト

バイトは、最も一般的には8ビットで構成されるデジタル情報の単位です。歴史的に、バイトはコンピュータでテキストの1文字をエンコードするために使用されるビット数であり^{[1] [2]}、このため、多くのコンピュータアーキテクチャでアドレス指定可能な最小のメモリ単位となっています。任意のサイズのバイトを一般的な8ビットの定義と区別するために、インターネットプロトコル( RFC 791)などのネットワークプロトコルドキュメントでは 、8ビットバイトをオクテットと呼んでいます。^{[3]オクテット内のビットは通常、}ビットエンディアンに応じて0から7または7から0の番号でカウントされます。

バイトのサイズは歴史的にハードウェアに依存しており、サイズを義務付ける明確な標準は存在しなかった。1～48ビットのサイズが使用されてきた。^{[4] [5] [6] [7]} 6ビットの文字コードは初期のエンコードシステムでよく使用された実装であり、1960年代には6ビットおよび9ビットのバイトを使用するコンピュータが一般的であった。これらのシステムは、2、3、4、5、6、8、または10個の6ビットバイトに対応する12、18、24、30、36、48、または60ビットのメモリワードを持つことが多く、レガシーシステムでは21世紀まで存続した。この時代には、バイトという用語が一般的になる前は、命令ストリーム内のビットのグループ化はシラブル^[a]またはスラブと呼ばれることが多かった。

ISO/IEC 2382-1:1993 に記載されているように、現代の事実上の標準である 8 ビットは、2 の便利な累乗であり、2 の 8 乗は 256 であるため、1 バイトに 0 から 255 までのバイナリエンコード値を使用できます。 ^[8]国際標準IEC 80000-13は、この共通の意味を成文化しました。多くの種類のアプリケーションは、8 ビット以下で表現できる情報を使用しており、プロセッサ設計者は通常、この使用に合わせて最適化します。主要な商用コンピューティングアーキテクチャの人気により、8 ビットバイトが広く受け入れられるようになりました。^[9]現代のアーキテクチャでは通常、それぞれ 4 バイトまたは 8 バイトで構成される 32 ビットまたは 64 ビットのワードが使用されます。

バイトの単位記号は、国際電気標準会議（IEC）と電気電子学会（IEEE）によって大文字のBで指定されました。 ^[10]国際的には、単位オクテットは8ビットのシーケンスを明示的に定義し、「バイト」という用語の潜在的な曖昧さを排除しています。^{[11] [12] 。オクテットの記号「o」は、バイトと}ベルの間の記号「B」の曖昧さを都合よく排除します。

バイトという用語は、1956年6月にヴェルナー・ブッフホルツによって造られた。 ^{[4] [13] [14] [b]} IBM Stretch ^{[15] [16] [1] [13] [14] [17] [18]}コンピュータの初期設計段階で、ビットへのアドレス指定と、バイトサイズが命令にエンコードされた可変長フィールド（VFL）命令を持っていた。^{[13]これは、誤って}ビットに変化するのを避けるために、biteを意図的に書き直したものである。^{[1] [13] [19] [c]}

コンピュータのワードサイズよりも小さいビットグループ、特に4ビットのグループを指すバイトのもう1つの由来は、ルイス・G・ドゥーリーによる記録に残っている。彼は、 1956年か1957年にMITリンカーン研究所でジュール・シュワルツ、ディック・ビーラーとともにSAGEと呼ばれる防空システムに取り組んでいたときにこの用語を造ったと主張している。SAGEはランド研究所、MIT、IBMが共同で開発したシステムである。 ^{[20] [21]}その後、シュワルツの言語JOVIALで実際にこの用語が使用されたが、著者はそれがAN/FSQ-31から派生したものだと漠然と記憶していた。^{[22] [21]}

初期のコンピュータは、さまざまな 4 ビットの2 進化 10 進数(BCD) 表現と、米国陸軍( FIELDATA ) と海軍で一般的な印刷可能なグラフィック パターン用の6 ビットコードを使用していました。これらの表現には、英数字と特殊なグラフィック シンボルが含まれていました。これらのセットは 1963 年に 7 ビットのコーディングに拡張され、米国標準情報交換コード(ASCII) または連邦情報処理標準と呼ばれ、1960 年代に米国政府および大学のさまざまな部門で使用されていた互換性のないテレプリンター コードに取って代わりました。ASCII には、大文字と小文字のアルファベットの区別、および書き言葉の送信、ページ送りや改行などの印刷装置の機能、および送信メディア上のデータ フローの物理的または論理的制御を容易にする制御文字のセットが含まれていました。^[18] 1960年代初頭、IBMはASCII標準化にも積極的に取り組んでいたが、同時にSystem/360の製品ラインに8ビットの拡張2進化10進コード(EBCDIC)を導入した。これは、以前のカードパンチで使用されていた6ビットの2進化10進数(BCDIC)表現^{[d]を拡張したものである。 [23]} System/360の知名度により、8ビットのストレージサイズが広く採用されるようになったが、^{[18] [16] [13]} EBCDICとASCIIのエンコード方式は細部では異なっている。

1960 年代初頭、AT&T は長距離幹線にデジタル電話を導入しました。この技術では 8 ビットのμ-law エンコーディングが使用されました。この大規模な投資により、8 ビット データの伝送コストが削減されると期待されました。

ドナルド・クヌースは、1968年に初版が発行された『The Art of Computer Programming 』第1巻で、仮想のMIXコンピュータにおけるバイトを「不特定の量の情報を含み、少なくとも64の異なる値、最大で100の異なる値を保持できる単位」として使用している。^[24]彼は、「1975年頃から、バイトという言葉は正確に8つの2進数字のシーケンスを意味するようになった。MIXに関連してバイトについて話すときは、バイトがまだ標準化されていなかった時代を思い起こさせ、以前の意味に限定する」と述べている。^[24]

1970 年代の8 ビット マイクロプロセッサの開発により、このストレージ サイズが普及しました。8086の直接の前身であるIntel 8080などのマイクロプロセッサは、1 バイト内の4 ビットペアに対して、小数点以下 1 桁加算調整 (DAA) 命令などの少数の操作を実行することもできました。4 ビットの量は、ニブル(またはニブル)と呼ばれることが多く、1 つの16 進数字で便宜的に表されます。

オクテットという用語は、8ビットのサイズを明確に指定します。^{[18] [12]}これはプロトコル定義で広く使用されています。

歴史的には、オクタッドまたはオクタードという用語は、少なくとも西ヨーロッパでは8ビットを表すために使用されていました。 ^{[25] [26]しかし、この用法はもはや一般的ではありません。この用語の正確な起源は不明ですが、1960年代と1970年代のイギリス、オランダ、ドイツの資料や、}フィリップスのメインフレームコンピューターのドキュメント全体に見られます。

バイトの単位記号は、IEC 80000-13、IEEE 1541、およびメトリック交換形式^[10]で大文字のBとして 指定されています。

国際単位系(ISQ)では、B はベル(アレクサンダー・グラハム・ベルにちなんで名付けられた対数電力比の単位) の記号でもあるため、IEC 仕様と矛盾が生じます。ただし、ベルはほとんど使用されない単位であるため、混乱の危険性はほとんどありません。ベルは主に 10 進小数であるデシベル(dB)で信号強度と音圧レベルの測定に使用され、10 分の 1 バイトの単位であるデシバイトやその他の小数は、伝送速度などの派生単位でのみ使用されます。

オクテットを表す小文字のoは、IEC 80000-13でオクテットの記号として定義されており、フランス語^[27]やルーマニア語などの言語で一般的に使用されています。また、koやMoのように倍数を表すメトリック接頭辞と組み合わせられることもあります。

バイトに基づいて単位の倍数を定義するシステムは複数存在します。一部のシステムは10 の累乗に基づいており、国際単位系(SI) では、たとえば接頭辞キロを 1000 (10 ³ ) と定義しています。他のシステムは2 の累乗に基づいています。これらのシステムの命名法は混乱を招いています。10 の累乗に基づくシステムは、標準のSI 接頭辞(キロ、メガ、ギガ、...) とそれに対応する記号 (k、M、G、...) を使用します。ただし、2 の累乗に基づくシステムは、2 進接頭辞 (キビ、メビ、ギビ、...) とそれに対応する記号 (Ki、Mi、Gi、...) を使用することがあります。または、接頭辞 K、M、および G を使用することがあり、接頭辞 M または G が使用されている場合にあいまいさが生じます。

キロバイトの場合、10 進数と 2 進数の解釈の違いは比較的小さい (キビバイトより約 2% 小さい) ですが、単位が大きくなるにつれて、システムの偏差は大きくなります (相対偏差は 3 桁ごとに 2.4% 大きくなります)。たとえば、10 の累乗に基づくテラバイトは、2 の累乗に基づくテビバイトより約 9% 小さくなります。

10の累乗を用いた接頭辞の定義（1キロバイト（記号kB）は1,000バイトと定義）は、国際電気標準会議（IEC）によって推奨されている。^{[28] IEC規格では、1ヨタバイト（YB）（1000 8}バイト）までの8つの倍数が定義されている。 ^[29]追加の接頭辞ronna-（1000 ^9）とquetta-（1000 ^{10）は、2022年に}国際度量衡局（BIPM）によって採用された。 ^{[30] [31]}

この定義は、コンピュータネットワークのデータレート単位、内部バス、ハードドライブとフラッシュメディアの転送速度、およびほとんどのストレージメディア、特にハードドライブ^{[32] 、}フラッシュベースのストレージ^[33]、DVDの容量に最も一般的に使用されています。^[要出典]この定義を使用するオペレーティングシステムには、 macOS、^[34] iOS、^[34] Ubuntu、^[35]およびDebianなどがあります。^{[36]これは、} CPUクロック速度やパフォーマンスの測定など、コンピューティングにおけるSI接頭辞の他の用法とも一致しています。

1キビバイト（KiB）が1,024（すなわち2 ¹⁰）バイトに等しい2の累乗に基づく単位系は、国際標準IEC 80000-13で定義され、国内および国際標準化団体（ BIPM、IEC、NIST ）によってサポートされている。IEC標準では、1ヨビバイト（YiB）（1024 ⁸バイトに等しい）までの8つの倍数が定義されている。ronna-とquetta-の自然な2進数対応は、国際度量衡委員会単位諮問委員会（CCU）の諮問文書でrobi-（Ri、1024 ⁹）とquebi-（Qi、1024 ¹⁰）として示されていたが、IECとISOではまだ採用されていない。^[37]

1990年代のJEDEC規格では、同じ単位の別の命名システム（ここでは慣例規則と呼ぶ）として、1キロバイト（KB）が1,024バイトに等しく、^{[38] [39] [40]} 1メガバイト（MB）が1024 ²バイトに等しく、1ギガバイト（GB）が1024 ³バイトに等しいとされている。JEDEC規格では最初の3つの倍数（GBまで）のみが記載されており、TB以上については言及されていない。紛らわしく不正確ではあるが、^[41]この慣例規則は、Microsoft Windowsオペレーティングシステム^{[42] [より適切な情報源が必要]}やメインメモリやCPUキャッシュサイズなどのランダムアクセスメモリ容量、およびVodafone、^{[43] 、}AT&T、^[44] Orange ^[45]、Telstraなどの通信会社のマーケティングや課金に使用されている。^[46]

ストレージ容量については、Mac OS X 10.6 Snow LeopardおよびiOS 10まではmacOSとiOSで慣例的な表記法が使用されていましたが、それ以降は10の累乗に基づく単位に切り替わりました。^[34]

さまざまなコンピュータ ベンダーがさまざまなサイズのデータ​​を表す用語を作り出しており、単一ベンダー内でも同じ用語でサイズが異なる場合もあります。これらの用語には、ダブル ワード、ハーフ ワード、ロング ワード、クアッド ワード、スラブ、スーパーワード、シラブルなどがあります。非公式の用語もあります。たとえば、4 ビットはハーフ バイトやニブル、1000 _8はオクタル Kです。

現代のコンピュータメモリはバイナリアーキテクチャを採用しており、²の累乗に基づいてメモリ単位を定義するのが最も実用的である。2の倍数を表すのにメートル法の接頭辞キロを使用するのは、1,024が約1,000であるため、便宜上である。^{[27]この定義は}パーソナルコンピューティングの初期の数十年間に人気があり、Tandon 5 1⁄4インチDDフロッピーフォーマット（368,640バイトを保持）などの製品は、1,024バイトの慣例に従って「360KB」と宣伝されていた。ただし、これは普遍的ではなかった。Shugart SA -400 5 1⁄4インチフロッピーディスクは、フォーマットされていない状態で109,375バイトを保持し、^[47] 1000の慣例を使用して「110Kバイト」と宣伝されていた。^[48]同様に、8インチDEC RX01フロッピー（1975年）は256,256バイトのフォーマットを保持し、「256k」として宣伝されていました。^[49]一部のデバイスは2つの定義を組み合わせて宣伝されていました。最も顕著なのは、「1.44 MB」として宣伝されているフロッピーディスクの実際の容量は1,440 KiBで、1.47 MB​​または1.41 MiBに相当します。

1995年、国際純正応用化学連合（IUPAC）の命名法および記号に関する部会委員会は、1024の累乗を表す2進数の接頭辞として、キビ（キロバイナリー）、メビ（メガバイナリー）、ギビ（ギガバイナリー）を提案し、この曖昧さを解決しようとした。^{[50] [51]}

1998年12月、IECは、1024の累乗を明確に示すためにIUPACが提案した接頭辞（kibi、mebi、gibiなど）を採用することで、このような複数の用法と定義に対処しました。^[52]したがって、1キビバイト（1KiB）は1024 ¹  バイト= 1024バイト、1メビバイト（1MiB）は1024 ²  バイト=1,048,576バイトなど。

1999年、ドナルド・クヌースはキビバイトを「ラージ・キロバイト」（KKB）と呼ぶことを提案した。^[53]

IECはIUPACの提案を採用し、1999年1月に標準規格を公表した。^{[54] [55] IECの接頭辞は}国際単位系の一部である。IECはさらに、キロバイトは1,000バイトを指す場合にのみ使用するように規定した。^[要出典]

バイトの倍数に関する2進法と10進法の定義をめぐる消費者の混乱が原因で起きた訴訟は、一般的に製造業者に有利な判決が下され、裁判所は、ギガバイトまたはGBの法的定義は、 2進法の定義（2 ^{30 、つまり1,073,741,824）ではなく、1 GB = 1,000,000,000（10 9}）バイト（10進法の定義）であるとの判決を下した。具体的には、北カリフォルニア地区連邦地方裁判所は、「米国議会は、ギガバイトの10進法の定義を『米国の貿易と商業』の目的のために『好ましい』ものとみなした[...]カリフォルニア州議会も同様に、この州におけるすべての『取引』に10進法を採用した」と判決を下した。 ^[56]

ドライブメーカーのウエスタンデジタルに対する訴訟など、以前の訴訟は、裁判所の判決が出ないまま和解に終わった。^{[57] [58]}ウエスタンデジタルは異議を唱え、製品に使用可能な容量が宣伝されている容量と異なる場合があることを明示的に記載した免責事項を追加した。 ^[57]シーゲイトも同様の理由で訴えられ、和解した。^{[57] [59]}

多くのプログラミング言語では、データ型 byteが定義されています。

CおよびC++プログラミング言語では、バイトを「実行環境の基本文字セットの任意のメンバーを保持できるほどの大きさの、アドレス指定可能なデータ ストレージ単位」と定義しています (C 標準の条項 3.6)。C 標準では、整数データ型unsigned charは少なくとも 256 の異なる値を保持し、少なくとも 8 ビットで表現される必要があります (条項 5.2.4.2.1)。C および C++ のさまざまな実装では、バイトのストレージ用に 8、9、16、32、または 36 ビットが予約されています。^{[66] [67] [g]}さらに、C および C++ 標準では、2 つのバイトの間にギャップがないことが要求されます。つまり、メモリ内のすべてのビットがバイトの一部です。^[68]

Java のプリミティブ データ型byteは 8 ビットとして定義されています。これは符号付きデータ型で、-128 から 127 までの値を保持します。

C#などの.NETプログラミング言語では、 byte を符号なし型として定義し、sbyte を符号付きデータ型として定義し、それぞれ 0 から 255 と-128 から 127 までの値を保持します。

データ伝送システムでは、バイトはシリアルデータストリーム内の連続したビットのシーケンスとして使用され、データの最小の識別単位を表します。非同期通信の場合、完全な伝送単位には通常、スタートビット、1つまたは2つのストップビット、および場合によってはパリティビットが追加で含まれ、したがって、実際のデータが5〜8ビットの場合、そのサイズは7〜12ビットになります。^[69]同期通信の場合、エラーチェックには通常、フレームの末尾のバイトが使用されます。

• データ
• データ階層
• ニブル
• オクテット（コンピューティング）
• プリミティブデータ型
• トリテ
• 単語（コンピュータアーキテクチャ）

• 「2.5 バイト操作」(PDF)。PDP-10 命令セットを使用したプログラミング(PDF)。PDP-10 システム リファレンス マニュアル。第 1 巻。Digital Equipment Corporation (DEC)。1969 年 8 月。2-15 ～ 2-17 ページ。2017年 4 月 5 日にオリジナルからアーカイブ(PDF) 。2017年 4 月 5 日に取得。
• アシュリー・テイラー。「ビットとバイト」スタンフォード。https://web.stanford.edu/class/cs101/bits-bytes.html