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ビットは、コンピューティングとデジタル通信における最も基本的な情報単位です。この名前は、2進数を組み合わせた造語です。 ^[1]ビットは、2つの可能な値のいずれかを持つ論理状態を表します。これらの値は、最も一般的には「1」または「0」のいずれかで表されますが、真/偽、はい/いいえ、オン/オフ、+ / -などの他の表現も広く使用されています。

これらの値と基礎となるストレージまたはデバイスの物理的な状態との関係は慣例の問題であり、同じデバイスまたはプログラム内でも異なる割り当てが使用される場合があります。物理的には 2 状態デバイスで実装される場合があります。

連続した2進数のグループは、一般的にビット列、ビットベクトル、または1次元（または多次元）ビット配列と呼ばれます。8ビットのグループは1 バイトと呼ばれますが、歴史的にはバイトのサイズは厳密に定義されていません。^[2]多くの場合、ハーフワード、フルワード、ダブルワード、クアドラプルワードは、2の小さいべき乗であるバイト数で構成されます。4ビットの文字列は通常、ニブルです。

情報理論では、1ビットは、等確率で0か1になるランダムな2進変数の情報エントロピー^[3] 、またはそのような変数の値が判明したときに得られる情報です。^{[4] [5]}情報の単位として、ビットはクロード・E・シャノンにちなんでシャノン^[6]とも呼ばれます。

2 進数の記号は、IEC 80000-13 :2008 規格では「ビット」、IEEE 1541-2002規格では小文字の「b」です。後者を使用すると、バイトの国際標準記号である大文字の「B」と混同される可能性があります。

離散ビットによるデータの符号化は、バジル・ブションとジャン＝バティスト・ファルコン（1732年）によって発明され、ジョセフ・マリー・ジャカード（ 1804年）によって開発され、後にセミヨン・コルサコフ、チャールズ・バベッジ、ハーマン・ホレリス、そしてIBMなどの初期のコンピュータ製造業者によって採用されたパンチカードで使用されていました。そのアイデアの派生が、穴あき紙テープでした。これらすべてのシステムでは、媒体（カードまたはテープ）は概念的に穴の位置の配列を保持し、各位置は穴をあけてもあけなくてもよく、したがって1ビットの情報を保持していました。ビットによるテキストの符号化は、モールス信号（1844年）や、テレタイプや株価表示機（1870年）などの初期のデジタル通信機器でも使用されていました。

ラルフ・ハートリーは1928年に情報の対数測定法の使用を提案した。^[7] クロード・E・シャノンは1948年の画期的な論文「通信の数学的理論」で初めて「ビット」という言葉を使用した。 ^{[8] [9] [10]}彼はその語源を、1947年1月9日のベル研究所のメモで「2進情報桁」を単に「ビット」と省略したジョン・W・テューキーにあるとした。^[8]

ビットは、2 つの異なる状態のいずれかで存在するデジタル デバイスまたはその他の物理システムによって保存できます。これらの状態には、フリップフロップの 2 つの安定状態、電気スイッチの 2 つの位置、回路で許可される2 つの異なる電圧または電流レベル、光の強度の 2 つの異なるレベル、磁化または分極の 2 つの方向、可逆的な二本鎖DNAの方向などがあります。

ビットはいくつかの形式で実装できます。ほとんどの最新のコンピューティング デバイスでは、ビットは通常、電圧または 電流パルス、またはフリップフロップ回路の電気的状態によって表されます。

正論理を使用するデバイスの場合、数字の値1 (または論理値 true) は、0の表現に比べてより正の電圧で表されます。異なるロジック ファミリには異なる電圧が必要であり、コンポーネントの経年劣化やノイズ耐性を考慮して変動が許容されます。たとえば、トランジスタ トランジスタ ロジック(TTL) および互換回路では、デバイスの出力における数字の値0と1 は、それぞれ 0.4 V 以下と 2.6 V 以上で表されます。一方、TTL 入力は、0.8 V 以下を0として、2.2 V 以上を1として認識するように指定されています。

シリアル伝送ではビットは 1 度に 1 つずつ伝送され、パラレル伝送ではビットの倍数で伝送されます。ビット単位の操作では、必要に応じてビットを 1 度に 1 つずつ処理します。データ転送速度は通常、kbit/s など、単位ビット/秒(bit/s) の SI 10 進倍数で測定されます。

ジャカードの織機やバベッジの解析機関など、初期の非電子情報処理デバイスでは、ビットは機械的なレバーやギアの位置、または紙のカードやテープ上の特定の点の穴の有無として保存されることが多かった。離散論理用の最初の電気デバイス（エレベーターや信号機の制御回路、電話交換機、コンラート・ツーゼのコンピュータなど）は、ビットを電気リレーの「開」または「閉」の状態として表した。 1940年代にリレーが真空管に置き換えられると、コンピュータ製造者は、水銀遅延線を伝わる圧力パルス、ブラウン管の内面に蓄えられた電荷、フォトリソグラフィー技術によってガラスディスクに印刷された不透明な点など、さまざまな保存方法を試した。

1950年代から1960年代にかけて、これらの方法は、磁気コアメモリ、磁気テープ、ドラム、ディスクなどの磁気記憶装置に大きく取って代わられました。これらの磁気記憶装置では、ビットは強磁性フィルムの特定の領域の磁化の極性、またはある方向から他の方向への極性の変化によって表されました。同じ原理は、後に1980年代に開発された磁気バブルメモリで使用され、地下鉄の切符や一部のクレジットカードなど、さまざまな磁気テープ製品に今でも使用されています。

ダイナミック ランダム アクセス メモリなどの現代の半導体メモリでは、ビットの 2 つの値は、コンデンサに保存される2 つの電荷レベルによって表される場合があります。特定の種類のプログラマブル ロジック アレイおよび読み取り専用メモリでは、ビットは回路の特定のポイントでの導電パスの有無によって表される場合があります。光ディスクでは、ビットは反射面上の微細なピットの有無としてエンコードされます。1 次元バーコードでは、ビットは黒と白の交互の線の太さとしてエンコードされます。

ビットは国際単位系（SI）では定義されていない。しかし、国際電気標準会議は標準IEC 60027を発行し、2進数の記号は「ビット」であり、キロビットの場合は「kbit」など、すべての倍数で使用する必要があることを規定している。^[11]ただし、小文字の「b」も広く使用されており、IEEE 1541標準（2002）で推奨されています。対照的に、大文字の「B」はバイトの標準的で慣習的な記号です。

複数のビットは、いくつかの方法で表現および表すことができます。情報技術で一般的に繰り返し発生するビットのグループを表現する便宜上、伝統的にいくつかの情報単位が使用されてきました。最も一般的なのは、1956年6月にWerner Buchholzによって造られた単位バイトで、歴史的にはコンピューターでテキストの1文字をエンコードするために使用されるビットのグループを表すために使用されていました（ UTF-8マルチバイトエンコードが引き継ぐまで） ^{[2] [12] [13] [14] [15]} 。このため、多くのコンピューターアーキテクチャで基本的なアドレス指定可能な要素として使用されました。ハードウェア設計の傾向は、今日広く使用されているように、1バイトあたり8ビットを使用する最も一般的な実装に収束しました。^{[現在? ]}ただし、基礎となるハードウェア設計に依存することの曖昧さのため、8ビットのシーケンスを明示的に示すために単位オクテットが定義されました。

コンピュータは通常、固定サイズのグループ (慣例的に「ワード」と呼ばれます) でビットを操作します。バイトと同様に、ワード内のビット数もハードウェア設計によって異なり、通常は 8 ～ 80 ビットですが、一部の特殊なコンピュータではそれ以上のビット数になることもあります。21 世紀初頭、市販のパーソナル コンピュータやサーバー コンピュータのワード サイズは 32 ビットまたは 64 ビットです。

国際単位系では、ビットやバイトでも一般的に使用される、標準化された単位の倍数を表す一連の 10 進接頭辞が定義されています。キロ(10 ^{3 ) から}ヨタ(10 ²⁴ )までの接頭辞は 1000 の倍数で増加し、対応する単位はキロビット(kbit) からヨタビット(Ybit) までです。

ストレージシステムまたは通信チャネルの情報容量がビットまたは1秒あたりのビット数で表される場合、これは多くの場合、バイナリデータ（0または1、上または下、最新かどうかなど）を格納するコンピュータハードウェア容量であるバイナリ桁を指します。 ^[16]ストレージシステムの情報容量は、そこに格納される情報量の上限にすぎません。1ビットのストレージの2つの可能な値の可能性が等しくない場合、そのストレージビットには1ビット未満の情報が含まれます。値が完全に予測可能な場合、その値を読み取ってもまったく情報は提供されません（不確実性の解決が行われず、したがって情報が利用できないため、エントロピービットはゼロです）。nビットのストレージを使用するコンピュータファイルにm  <  nビットの情報 しか含まれていない場合 、その情報は原理的には、少なくとも平均して約mビットでエンコードできます。この原理は、データ圧縮技術 の基礎です。たとえて言うと、ハードウェアの 2 進数は、利用可能なストレージ容量 (データを保存するために利用可能なバケツの数など) と、そこに詰め込まれた情報量を表します。情報量には、さまざまな粒度レベル (細かいか粗いか、つまり圧縮された情報か圧縮されていない情報か) があります。粒度が細かくなるほど、つまり情報が圧縮されると、同じバケツにより多くの情報を保持できます。

例えば、世界の情報保存技術の総容量は、1,300エクサバイトのハードウェア容量に相当すると推定されています。しかし、この保存スペースがいっぱいになり、対応するコンテンツが最適に圧縮されると、これは295エクサバイトの情報量にしかなりません。^[17]最適に圧縮されると、結果として得られる容量はシャノン情報量または情報エントロピーに近づきます。^[16]

特定のビット単位のコンピュータプロセッサ命令 (ビット セットなど) は、ビットの集合として解釈されるデータを操作するのではなく、ビットを操作するレベルで動作します。

1980 年代にビットマップコンピュータ ディスプレイが普及すると、一部のコンピュータでは、画面上の特定の長方形領域に対応するビットを設定またはコピーするための 特殊なビット ブロック転送命令が提供されました。

ほとんどのコンピュータやプログラミング言語では、バイトやワードなどのビットのグループ内のビットを参照する場合、通常はバイトまたはワード内の位置に対応する 0 から始まる数字で指定します。ただし、0 はコンテキストに応じて 最上位ビットまたは最下位ビットのいずれかを指す場合があります。

物理学におけるトルクとエネルギーと同様に、情報理論上の情報とデータ ストレージ サイズは測定単位の次元が同じですが、一方が他方の境界として機能することはあっても、一般に、単位を数学的に加算、減算、またはその他の方法で組み合わせることには意味がありません。

情報理論で使用される情報の単位には、シャノン(Sh)、自然情報単位(nat)、ハートレー(Hart) などがあります。1 シャノンは、ストレージの 1 ビットの状態を指定するのに必要な最大情報量です。これらは、1 Sh ≈ 0.693 nat ≈ 0.301 Hart で関係付けられています。

一部の著者は、ビニットを、固定されているが指定されていないビット数に相当する任意の情報単位として定義しています。^[18]

• 二進法
• ビットレートとボーレート
• ビットストリーム
• バイト
• エントロピー（情報理論）
• 曖昧な部分
• 整数（コンピュータサイエンス）
• ニブル
• プリミティブデータ型
• Pビット（確率ビット）
• 量子ビット
• シャノン（ユニット）
• 三進法
• トリット（3進数）

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