情報の単位

情報単位は、デジタル データのサイズを測定する単位です。デジタルコンピューティングでは、情報単位はデジタルデータ ストレージデバイスの容量を表すために使用されます。電気通信では、情報単位は通信チャネルのスループットを表すために使用されます。情報理論では、情報単位はメッセージに含まれる情報とランダム変数のエントロピーを測定するために使用されます。

非常に小さいデータから非常に大きいデータまでさまざまなデータ サイズを扱う必要があるため、情報の単位は広範囲のデータ サイズをカバーします。単位は、慣例とハードウェア設計に基づく最小単位を除き、小さい単位の倍数として定義されます。乗数プレフィックスは、比較的大きいサイズを表すために使用されます。

現在最も一般的なハードウェアであるバイナリ ハード ウェアの場合、最小単位はビットです。これは、 2 進数^[1]の合成語で、2 つの値 (通常は 0 と 1 で表示) のうちの 1 つの値を表します。ニブル、つまり 4 ビットは、1 つの16 進数の値を表します。バイト、つまり 8 ビット、つまり 2 ニブルは、おそらくデータ サイズを表すために最も一般的に知られ、使用されている基本単位です。 ワードは、ハードウェアの特定のコンテキストによって異なるサイズであり、特別な重要性を持ちます。最新のハードウェアでは、ワードは通常 2、4、または 8 バイトですが、古いハードウェアではサイズが大きく異なります。より大きなサイズは、SI メトリック プレフィックス(10 の累乗) または新しい、一般的により正確なIEC バイナリ プレフィックス(2 の累乗) を介して基本単位の倍数として表すことができます。

1928 年、ラルフ・ハートリーは基本的な記憶原理を観察し、^{[2] 1945 年に}クロード・シャノンによってさらに形式化されました。システムに保存できる情報は、そのシステムのN個の可能な状態の対数に比例し、 log _b Nと表記されます。対数の底をbから別の数cに変更すると、対数値に固定定数を掛けた効果があり、つまりlog _c N = (log _c b ) log _b N となります。したがって、底bの選択によって、情報を測定するのに使用する単位が決まります。特に、bが正の整数の場合、単位はb 個の可能な状態を持つシステムに保存できる情報量です。

bが 2 の場合、単位はシャノンで、 1「ビット」の情報量に等しくなります。たとえば、8 つの状態が可能なシステムでは、最大log ₂ 8 = 3ビットの情報を格納できます。他に名前が付けられている単位には、次のものがあります。

底b  = 3

この単位は「トリット」と呼ばれ、 log ₂ 3（≈ 1.585）ビットに等しい。 ^[3]

底b  = 10

この単位は10進 数、ハートレー、バン、デシット、またはditと呼ばれ、log ₂  10（≈3.322）ビットに等しい。 ^{[2] [4] [5] [6]}

自然対数の底はb  =  eである。

この単位はnat、nit、またはnepit（ネペリアン語に由来）と呼ばれ、log ₂ e（≈ 1.443）ビットの価値があります。^[2]

trit、ban、nat は記憶容量の測定にはほとんど使用されませんが、特に nat は情報理論でよく使用されます。これは、自然対数が他の基数の対数よりも数学的に便利であるためです。

ビットのコレクションまたはグループには、いくつかの慣例的な名前が使用されます。

歴史的に、バイトはコンピュータでテキストの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、コンピュータのハードウェアアーキテクチャに依存していましたが、今日ではほとんどの場合8ビット、つまりオクテットを意味します。8ビットのバイトは、 0から255までの負でない整数、または-128から127までの符号付き整数など、 256（2 ^{8 ）の異なる値を表すことができます。IEEE} 1541-2002規格では、バイトの記号として「B」（大文字）を指定しています（IEC 80000-13では、フランス語でオクテットに「o」を使用していますが、^[注1]英語の「B」も使用できます）。バイト、またはその倍数は、ほとんどの場合、コンピュータファイルのサイズとストレージユニットの容量を指定するために使用されます。

4ビットのグループ、つまり半バイトは、ニブル、ニブル、またはニブルと呼ばれることもあります。この単位は、 16進数の数値表現のコンテキストで最もよく使用されます。これは、ニブルが16進数の1桁と同じ数の可能な値を持つためです。^[7]

コンピュータは通常、固定サイズのグループ内のビットを操作します。このグループを慣例的にワードと呼びます。ワード内のビット数は通常、コンピュータのCPUのレジスタのサイズ、または1 回の操作でメインメモリから取得されるデータ ビットの数によって定義されます。x86-32 としてよく知られているIA-32アーキテクチャでは、ワードは 32 ビットですが、他の過去および現在のアーキテクチャでは、4、8、9、12、13、16、18、20、21、22、24、25、29、30、31、32、33、35、36、38、39、40、42、44、48、50、52、54、56、60、64、72 [8 ^] ビットなどのワードが使用されています。

一部のマシン命令およびコンピュータの数値形式では、2 つのワード (「ダブルワード」または「dword」)、または 4 つのワード (「クアッドワード」または「クアッド」) が使用されます。

コンピュータのメモリ キャッシュは通常、連続する複数のワードで構成されるメモリブロックに対して動作します。これらの単位は、通常、キャッシュ ブロック、またはCPU キャッシュではキャッシュ ラインと呼ばれます。

仮想メモリシステムは、コンピューターのメイン ストレージを、従来はページと呼ばれるさらに大きな単位に分割します。

大量のデータの単位は、メトリック プレフィックスまたはバイナリ プレフィックスと基本単位を使用して形成できます。ストレージの場合、基本単位は通常バイトです。通信スループットの場合、基本単位はビットが一般的です。たとえば、メトリックキロプレフィックスを使用すると、1キロバイトは 1000 バイト、1キロビットは 1000 ビットになります。

メトリック プレフィックスの使用は一般的ですが、バイナリ ストレージ ハードウェアは、メトリック プレフィックスのように 10 ではなく 2 の累乗の容量で構成されるため、不正確になることがよくあります。コンピューティングのコンテキストでは、メトリック プレフィックスは通常の意味とは異なる意味を意図することがよくあります。たとえば、キロバイトは実際には 1024 バイトですが、キロの標準的な意味は 1000 です。また、メガは通常 100 万を意味しますが、コンピューティングでは 2 ²⁰  = 1 048 576を意味することがよくあります。次の表は、通常のメトリック サイズと暗黙の実際のサイズ (バイナリ サイズ) の違いを示しています。

国際電気標準会議（IEC）は、標準的なメートル法用語の意味を変えずにバイナリサイズを正確に表すバイナリプレフィックスを導入する標準を発行しました。これらは1000の累乗に基づくのではなく、2の累乗である1024の累乗に基づいています。^[9]

JEDECメモリ規格JESD88Fでは、2の累乗に基づくキロ（K）、ギガ（G）、メガ（M）の定義は一般的な使用法を反映するためだけに含まれているが、それ以外は非推奨であるとされている。^[10]

• 1 ビット: はい/いいえの質問に対する回答
• 1バイト: 0から255までの数字
• 90バイト: 書籍の典型的な1行のテキストを保存するのに十分なサイズ
• 512 バイト = 0.5 KiB:古いタイプのハードディスク ドライブの一般的なセクターサイズ(最新のAdvanced Formatセクターは 4096 バイトです)。
• 1024バイト = 1 KiB:古いUNIXファイルシステムのブロックサイズ
• 2048バイト = 2 KiB: CD-ROMセクター
• 4096 バイト = 4 KiB: x86 ( Intel 80386以降) および他の多くのアーキテクチャのメモリ ページ。また、最新のAdvanced Formatハード ディスク ドライブのセクター サイズでもあります。
• 4 kB:小説の1ページ分のテキスト
• 120 kB: 典型的なポケットブックのテキスト
• 1 MiB: 1024×1024 ピクセルのビットマップ画像、256 色 (色深度 8 bpp)
• 3 MB: 3分間の曲(133 kbit/s)
• 650～900 MB – CD-ROM
• 1 GB: 1.4 Mbit/s で 114 分の非圧縮 CD 品質オーディオ
• 16 GB: 40 ドル未満の DDR5 DRAM ラップトップ メモリ (2024 年初頭現在)
• 32/64/128 GB: USBフラッシュドライブの一般的な3つのサイズ
• 1 TB: 30 ドルのハードディスクのサイズ (2024 年初頭現在)
• 6 TB: 100 ドルのハードディスクのサイズ (2022 年初頭現在)
• 16 TB: 小型/安価な 130 ドル (2024 年初頭現在) のエンタープライズ SAS ハードディスク ドライブのサイズ
• 24 TB: 440 ドル (2024 年初頭時点) の「ビデオ」ハードディスク ドライブのサイズ
• 32 TB: 最大のハードディスクドライブ(2024 年半ば現在)
• 100 TB: 市販されている最大のソリッドステートドライブ(2024 年半ば現在)
• 200 TB: 製造される最大のソリッドステートドライブ (2022 年半ばの予測)
• 1.6PB（1600TB）：1台の2Uサーバーに搭載可能なストレージ容量（2021年時点の世界記録、100TBのソリッドステートドライブ使用）。^[11]
• 1.3 ZB: 2016 年のインターネット全体のボリュームの予測

現在では廃止されているか、限られた状況でのみ使用されている、いくつかの注目すべきユニット名。

• 1ビット：ユニビット^{[12] [13]}

• 2ビット: 2進数、^{[14] [15] [12] [16]}クラム、^[17] 4進数、^[18] 4進数、半ニブル、nyp ^[19]

• 3ビット: トリビット、^{[14] [15] [12]}トライアド、^[20]トライアド^{[21] [22]}

• 4ビット:ニブルを参照

• 5ビット: ペンタッド、ペンタッド、^[23]

• 6ビット: バイト（初期のIBMマシンではBCD英数字を使用）、16進数、16進数、^{[23] [24]}セクステット^[20]

• 7ビット: ヘプタド、ヘプタド^[23]

• 8ビット:オクターブ、^[25] オクターブ^[26]

• 9ビット: ノネット、^[27]ほとんど使用されない

• 10ビット: デクレ, ^{[28] [29] [30] [31]}デクレ^[32]

• 12ビット：スラブ^{[33] [34] [35]}

• 15 ビット: パーセル ( CDC 6600およびCDC 7600の場合)

• 16ビット: doublet、^[36] wyde、^{[3] [37]} parcel ( Cray-1上)、chawmp (32ビットマシン上) ^[38]

• 18ビット: chomp、chawmp（36ビットマシンの場合）^[38]

• 32ビット: クアッドレット、^{[36] [39] [40]}テトラ^[37]

• 64ビット: オクレット、^[36]オクタ^[37]

• 96 ビット: bentobox ( ITRON OS内)

• 128ビット: ヘクスレット、^{[36] [41]} パラグラフ（Intel x86プロセッサの場合）^{[42] [43]}

• 256バイト:ページ（Intel 4004、^[44] 8080および8086プロセッサ、^[42]その他多くの8ビットプロセッサ – 多くの16ビット/32ビットプロセッサでは通常これよりかなり大きい）

• 6トリット：トリット^[45]

• コンビ、コムワード^{[46] [47] [48]}

• ファイルサイズ
• ISO 80000-13 (数量と単位 – パート 13: 情報科学と技術)

• 情報交換のための文字列における数値とSI単位の表現
• ビット計算機 – ビット、バイト、キロビット、キロバイト、メガビット、メガバイト、ギガビット、ギガバイト、テラビット、テラバイト、ペタビット、ペタバイト、エクサビット、エクサバイト、ゼタビット、ゼタバイト、ヨタビット、ヨタバイト間の変換を行います。
• 情報技術で使用するための標準化された単位に関する論文
• データバイトコンバータ
• 高精度データ単位コンバータ