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比特币流量,在手机流量中gb比mb大吗

2024-03-15 14:57:27 来源:头条 作者: chanong
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1、在流动营业场所闹事的老人

阳炎先生在移动交易站显然是有什么事要做,虽然他忘记了具体的事情,但他确实记得多年前的一场激烈争吵。

当时,手机普及刚刚进入2G时代,3G在中国还处于蓬勃发展期。

主角是一个身材矮胖的老者,衣着考究,头发整齐,全身打扮得井井有条。

他挥舞着当时刚刚出现的大屏智能手机,怒道:“包月套餐里流量很大,我没几天就用完了,这是怎么回事?”

营业厅的女孩还是很平静的说道:“先生您好,给您带来的不便,我们深表歉意。您平时都用手机上网做什么呢?”

“嗯,我就是看小说,看图片,听音乐……”

“老师,查看文本与查看照片或听音乐需要不同的流量。照片和音乐使用更多流量……”

老头打断了女孩的恼怒,说道:“通话是按分钟计费的,为什么费率和上网不一样?说吧,我这个数据能用多久?”

“先生,这个我实在没法告诉你。如果你看不同的照片,听不同的音乐,或者使用不同的手机信号质量,你消耗的数据量就会发生变化。”

老者勃然大怒,道:“别浪费时间了,告诉我这些数据还能用多少天。”

说到这里,阳炎觉得讨论陷入了僵局。不管女孩怎么解释,这位老人都很难理解流量计量和消费的逻辑。

时代在加速,许多新概念不断涌现,影响着每一个人。大多数年轻人认为这一切很自然,但中老年人却不得不强迫自己适应混乱。

他们**惯于有形的、有形的计量单位,比如“一磅苹果要多少钱?”中的“杜松子酒”。即使服务是无形的,比如每分钟20 美分的电话,这个概念也是非常熟悉和容易理解的。

那么移动上网消耗的“流量”到底是什么呢?“兆”流量计量单位到底代表什么?虽然单位前面的数字大小很明显,但单位却很抽象。

为了更容易理解,把2G、3G、4G、5G网络想象成信息的仓库,通过空中看不见的管道与我们的手机相连,不断地向我们发送信息,我们将其送到我们家。手机。那么我们如何衡量信息量呢?这就是“流”这个词发挥作用的地方。

浏览网页、查看照片、听音乐、看电影等上网行为本质上是一个交换和获取信息的过程,获取的信息越多,消耗的流量就越多。

对一个概念的解释通常包含更多概念。为了解释“流”的概念,我们需要引入“信息”这个词。幸运的是,这个词大家都很熟悉。

2.比特的诞生

那么信息到底是什么?

首先我们看一下汉码中的解释:新闻,新闻。我们以《三侠五义》为例:“听说志华先生需要帮助,你先生应该有信息,所以请立即过来。”这个解释很简单,但总是说不清楚。这是一种无法形容的感觉,只有我能理解。

还有一个问题:information就是新闻的意思,但是news到底是什么意思呢?我又查了一下字典,上面写着“message就是信息”。马苏。虽然我们这样互相解释,但最终还是没有真正明白。

我们来看看小米手机董事长雷军是如何评价这些信息的:

小米手机董事长:雷军

“我在信息行业工作了大约30年,有时我会想:为什么信息有这么大的力量?这种力量从哪里来?我们如何利用这种力量?问题是,你能用它吗?”

过去30年,信息释放了人类大量的能量,其价值超过了过去5000年的财富总和,但“信息”这个词虽然大家都很熟悉,但它的含义仍然很模糊。

信息是一面反映人的镜子,它的颜色随着技术的更新和模式的变化而不断变化。

然而,如果我们回顾人类的灵魂,即使经历了数千年,它也没有发生太大的变化。

互联网作为一种技术,无法描述所有的信息,信息只有影响我们的思想才变得强大。 ”

雷军的话反映了很多人对于信息的理解和困惑。这说明,尽管信息这个词在我们的日常生活中无处不在,但要清楚地理解信息是什么却并不容易。

解释什么是“信息”并不容易,而衡量它则更难。

时代的发展不断呼唤着传播理论创始人的诞生。

2019年是信息论创始人香农诞辰103周年。与其他学科不同的是,当其他学科的创始人发明了新的起点时,香农在创立信息论时,直接宣告了信息论的终点。

克劳德·香农

在经典信息论的框架内,香农定理的范围是不可避免的。信息论的建设已经完成,后人只能在工程应用上下功夫。当其他人还在努力爬山时,香农已经在欣赏山顶的美景了。

克劳德·香农(Claude Shannon) 1916 年出生于美国,是爱迪生的远房亲戚。 1940年,他在麻省理工学院获得数学博士学位,随后加入贝尔实验室数学系。

1948年和1949年,香农发表了两篇开创性论文:《通信的数学原理》和《噪声下的通信》。

香农在这两篇论文中阐明了通信的基本问题,提出了通信系统的模型,提出了信息量的数学公式,解决了信道容量、编码等一系列基础技术问题,成为第一人这样做。信息论基础研究。

那么香农是如何解释这些信息的呢?

首先,信息具有内在的不确定性。想象一下,在美剧《权力的游戏中》中,保护布兰的阿多只能说一个字,“阿多!”,与他的任何交流都不会改变,只返回“阿多!”是的。因此,不存在不确定性,也不会传输任何信息。

美国电视剧《权力的游戏》中的Hoarder只能说hoarder这个词

而每一个不确定的事情都有其发生的概率,而信息就是这些概率的总和(这是一个简化的说法,要准确地解释它需要使用那里的公式)。

以最简单的抛硬币随机事件为例,正面将被标记为0,反面将被标记为1。

常识告诉我们,0 和1 的概率是1/2 (0.5),这些概率的总和是1。因此,香农说:该事件包含1 位信息。

请注意,熟悉的“位”概念在这里发挥作用。这个词最先由香农创造,其正式英文名称为“Binary digital”,缩写为“bit”,意思是“二进制数”。

为什么是二进制?因为它是最简单的,只包含两个数字,0和1,就像硬币的两面一样,它代表了宇宙中最基本的事件,比如抛硬币。

通过叠加许多像这样的简单事件,你可以表达更复杂的东西。

香农还创建了一个衡量信息内容的公式。

香农信息熵公式

上述计算公式过于复杂,因此本文不详细解释具体的计算过程。

根据这个公式,可以计算出一个字母字符所包含的信息量为4.7位。也就是说,可以用五个二进制数字来表示所有的英文字母。

这是显而易见的,因为5 个二进制数字和26 个字母有32 种可能的组合。

通过上述方程,香农将“熵”的热力学概念引入到通信系统中,他称之为“信息熵”。

那么熵到底是什么?

我的初中物理老师说:“物质是由分子组成的,分子总是在无序、无规则地运动。温度越高,运动越剧烈。物体从固体融化成液体,沸腾。它会告诉你它将沸腾。气体。

温度、分子运动、熵

当一滴墨水滴入水中时,随着分子的移动和相互碰撞,黑色迅速扩散,将整个液体染成黑色。

拿铁熵

从分明到混乱,是一个愈加混乱的过程,而且这个过程是不可逆转的。

想象一下,一个被墨水染黑的水瓶,无论你如何摇晃,它都不会恢复到原来的状态,清澈的水和墨水的区别一目了然。

“熵”的概念用来表征系统的混乱程度。

香农无疑是从中得到了灵感。信息也可以通过“熵”的概念来衡量,因为信息涉及不确定性和意外的破坏。

因此,他将上面定义的公式称为“信息熵”,传递信息的符号越不确定,计算出的熵就越大,包含的信息也就越多。

该信息熵的结果由二进制“位”表示。

与此同时,另一位顶级科学家、人工智能创始人阿兰·图灵正在苦苦思索他在脑中设计出的一种独特的计算设备,后来被称为图灵机。

图灵机

该假设机器使用纸带进行输入和输出。纸带无限长,机器一次只能读取和处理纸带上的一个符号。之后,这台机器就可以根据一定的规则来表达一切,并进行处理。全部计算!

图灵机磁带和控制

为了简单起见,图灵中使用的符号也是二进制的0 和1。图灵机的概念奠定了电子计算机的理论基础,并证明二进制对于计算机系统也是最优的。

二进制码流

另外,二进制也是最简单、最高效的机器语言,可以非常方便地用电路的开/关、高电平、低电平状态来表示0和1,使其成为行业标准。

2019 年7 月15 日,英格兰银行宣布图灵将出现在英国新版50 英镑纸币上,以表彰他对当今人们生活方式的深远影响。这个荣誉可以与英国女王相媲美。

图灵出现在50 英镑纸币上

3、钻头的力量

在众多科学巨头的努力下,0101这些二进制串自然成为了传输、处理、存储信息的最小计量单位。每一位都是一个位,缩写为小写的b。

在实际使用中,由于比特仍然很小,因此使用2的10次方(或1024)作为步长来定义下一个单元。

Kbit - 千位,或1024 位

Mbit - 兆位,或1024K 位

Gbit - 千兆位,即1024Mbit

……

更大的单位稍后会出现。只需将每个级别乘以1024 即可。然而,上面列出的这些都是我们生活中最常用的,一般人已经无法直观地感觉到这些单位大得惊人。

比如我们经常讲5G小区的峰值速率可以达到20Gbps,但这里的Gbps是指每秒吉比特,意思很直观,它每秒能够传输20吉比特的信息数据。

在存储和处理信息时,业界通常以称为八位组或字节的8 位组来存储或处理信息。 Byte的英文名称是Byte,通常缩写为大写B。

与比特一样,字节对于实际使用来说太小,因此下一个单位也被定义为2的10次方(或1024)的步长。

KB - 千字节,或1024B

MB - 兆字节,或1024KB

GB - 千兆字节,或1024MB

TB - 太字节,或1024GB

PB - 皮字节,或1024TB

EB - 艾字节,或1024PB

ZB - Zettabyte,或1024EB

YB——姚字节,即1024ZB

我们看看我们常见的包含了多少信息,占用了多少数据。

1.正文

如您所知,英语有26 个字符,理论上所有字符都可以用5 位来表示。等一下。前面我们讲了小写字母,那么大写字母、阿拉伯数字、标点符号呢?巧合的是,一个字节有8位长,有256位可以表示所有大小写字母、数字、标点符号、控制英语中的字符。包含以下组合

这就是著名的ASCII码表,如下图所示。

ASCII 码表

中文的情况比上面英文的情况更复杂。这是因为中文不是基于字符的拼音文本,而是由许多不同的字符组成的。

《康熙字典》共收录汉字47035个,实际汉字总数惊人地接近10万个。在这种情况下,使用8位对汉字进行编码显然是不够的。

实际使用中,常用的汉字UTF-8编码中,一个汉字占用3个字节,用24位表示。即使很少使用的汉字字符也占用4 个字节。

编码字母“A”和汉字“中”

红房子总共包含731,017 个字符,即2,193,051 字节,在不考虑存储压缩算法的情况下,大小约为2MB。

尽管这个数据现在看起来很小,但在软盘只有1.4MB大小的时候,它仍然是巨大的。

襄阳杰作《红楼梦》

2. 照片

照片呢?最常见的图像格式是位图。什么是位图?只需放大图像即可看到线索。如下图所示,美女精致的脸庞不再光滑,而是呈现出不同颜色的小方块。

位图由像素组成

所谓位图,也叫位图,实际上是由许多“彩色点”组成的。这些点是图像显示的基本单位,图像放大后出现的称为“像素”的小方块。

我们通常谈论图像尺寸。例如,1920x1080,或1920 像素长和1080 像素宽。乘积为2,073,600,即图像为200万像素。

每个像素都需要一种颜色,才能形成色彩缤纷、绚丽的画面。那么,我们应该如何表达这种颜色呢?

物理学大师牛顿说,任何颜色都可以由红、绿、蓝按一定比例调制而成。这三种颜色被称为“三基色”。

光学中的三基色:红、绿、蓝

在计算机中,红、绿、蓝也被称为“原色分量”,分别计为R、G、B,每种颜色用8位表示。

你总共能表现多少种颜色?每种颜色有256级(2的8次方),三种颜色混合时,就有256 x 256 x 256=16,777,216种组合,所以也称为1600万种颜色。

RGB 24 位颜色

由于一个像素的三种颜色总共使用24 位来表示,因此以这种方式表示的颜色也称为24 位颜色。

目前主流手机的后置摄像头都是1200万像素,但是我们来计算一下未经压缩的原始1200万像素图像的大小:12000000x24=275Mbit=34MB!

这是大家直观感受的,但在网页浏览的3G时代,即使文字已经可见,但图像往往比文字大很多,所以图像旋转还是有的。

3. 视频

视频呢?所谓视频其实也叫动画,但是大家都知道它是从哪里来的吧?

没错,人眼有一种现象叫残像现象,就是连续回放大量的图像,所以只要回放图像的速度足够快,人们就可以看到里面的图像在连续移动。我感觉它正在发生。是一个视频。

最原创的“视频”

使用哪些指标和参数来衡量视频?

最重要的是帧速率。帧是指视频中的静止图像。帧速率是指视频每秒包含的帧数。

显然,帧率越高,图像越自然、流畅。一般来说,每秒30 帧是可以接受的,但将性能提高到每秒60 帧可以大大提高交互性和真实感。

帧率越高,视频图像越流畅

那么一个视频能包含多少数据呢?我们以一个分辨率为1920x1280、帧率为30的视频为例来计算。

19201280=2,073,600(像素),每个像素为24位(如我们之前计算的),因此每张图像为207360024=49766400位。

8 位=1 字节,因此49766400 位=6220800 字节 6.22MB。

请注意,这是1920x1280 图像的原始尺寸乘以帧速率30 来计算视频尺寸。这意味着每秒的视频大小为186.6MB,约合11GB。 90 分钟视频视频约1000GB。

你害怕撒尿吗?即使您当前的计算机硬盘驱动器为4 TB(实际上只有3,600 GB),您仍然无法存储超过几台计算机。

我该怎么办?当然你不会有硬盘,但是如果你从网上下载的话,网速就更困难了。

我仍然听到我们创始人香农的话:“所有数据都是冗余的。当你删除所有冗余时,剩下的就是我正在谈论的信息。”只有一种方法。这都是关于查找和压缩冗余数据。

那么我们如何压缩它呢?您只需保存视频中相同背景的一份,其余都是多余的。您只需保存一份相同颜色的副本,其余的都是多余的。所有这些都是可压缩的。

经过专家的不断研究,相继发布了一代又一代的编码方案,压缩冗余数据的能力也不断增强。目前主流的H.264编码算法的压缩比高达400:1。这意味着视频可以压缩到原始大小的1/400。

各种视频编码技术的压缩比

观看上面的90 分钟1000 GB 视频。经过H.264编码后,大小迅速减小至2.5GB。这与大多数人对视频大小的直觉是一致的。

经过前面的文字、照片、视频的分析,我们来看一下接下来的对比。

红屋梦:纯文本(未压缩),约2MB

一张12 兆像素照片(未压缩):约34MB

90 分钟电影(H.264 编码):约2.5GB(或2500MB)

这张照片是纯文字名著《红楼梦》大小的17 倍,虽然读完这本书可能需要10 天半的时间,但看这张照片只需要几秒钟。

这部90 分钟的电影大约是照片大小的74 倍,即《红楼梦》 的1250 倍。

您可以看到大小根据数据类型而变化。

难怪移动营业场所的女孩说:在线做不同的事情消耗的流量完全不同。

4. 比特歌

对于计算机来说,CPU、内存和显卡等硬件并不重要;内部硬盘驱动器是隐藏您多年来积累的文档、照片、视频和游戏的唯一命脉。

无论是传统的机械硬盘还是较新的固态硬盘,数据都以0和1的二进制格式默默地存储在硬盘内部,并且可以随时写入或读取。我在等你去做吧。

机械硬盘和固态硬盘

机械硬盘写入数据时,位于距离盘片表面3纳米处的磁头利用电磁铁改变盘片上磁性材料的极性来记录数据(两个极性分别为0或1)。

读取数据时,邻近的读取器可以识别磁性材料的不同极性并将其改回0 或1。

向机械硬盘写入数据

SSD依靠闪存来存储数据,其写入和读取原理与传统机械硬盘完全不同。

闪存的基本存储单元是由二氧化硅包裹、上下绝缘的浮栅晶体管,在断电时也能存储电子。如果,则表示0;如果电子数小于中值,则表示1。

SSD控制写入数据的内部电子数量,并测量读取数据的内部电子数量。

固态硬盘数据存储

固态硬盘的读写速度是后者的10倍以上,因此其可用性比机械硬盘好很多。此外,固态硬盘没有复杂的机械结构,运行时更安静、更抗震。

手机和电脑作为现代社会的必备物品,结构相似,手机基本上可以说是电脑的浓缩版。

手机内部存储数据的闪存和固态硬盘在结构上相似,两者都设计用于高速读写0和1等二进制数据。

当您查看照片、听音乐、观看视频或接听电话时,数据会在基站和手机之间的空中飞翔,而在手机内部,数据也会忙碌且井井有条。让我们大声唱歌吧。

位,这首歌正在廉价功能手机、Android 智能手机、苹果旗舰手机和繁忙的办公电脑上演唱。善良的老人听过,精力充沛的少年听过,孤独的程序员也听过。是的,连憔悴的中年人都听了。老一辈的人想必都听说过。

这是一个比特的世界。它无形无形,却又无所不在,深刻地改变了我们每个人乃至整个世界的生活。

好了,这个问题就到此为止了。

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1、在流动营业场所闹事的老人

阳炎先生在移动交易站显然是有什么事要做,虽然他忘记了具体的事情,但他确实记得多年前的一场激烈争吵。

当时,手机普及刚刚进入2G时代,3G在中国还处于蓬勃发展期。

主角是一个身材矮胖的老者,衣着考究,头发整齐,全身打扮得井井有条。

他挥舞着当时刚刚出现的大屏智能手机,怒道:“包月套餐里流量很大,我没几天就用完了,这是怎么回事?”

营业厅的女孩还是很平静的说道:“先生您好,给您带来的不便,我们深表歉意。您平时都用手机上网做什么呢?”

“嗯,我就是看小说,看图片,听音乐……”

“老师,查看文本与查看照片或听音乐需要不同的流量。照片和音乐使用更多流量……”

老头打断了女孩的恼怒,说道:“通话是按分钟计费的,为什么费率和上网不一样?说吧,我这个数据能用多久?”

“先生,这个我实在没法告诉你。如果你看不同的照片,听不同的音乐,或者使用不同的手机信号质量,你消耗的数据量就会发生变化。”

老者勃然大怒,道:“别浪费时间了,告诉我这些数据还能用多少天。”

说到这里,阳炎觉得讨论陷入了僵局。不管女孩怎么解释,这位老人都很难理解流量计量和消费的逻辑。

时代在加速,许多新概念不断涌现,影响着每一个人。大多数年轻人认为这一切很自然,但中老年人却不得不强迫自己适应混乱。

他们**惯于有形的、有形的计量单位,比如“一磅苹果要多少钱?”中的“杜松子酒”。即使服务是无形的,比如每分钟20 美分的电话,这个概念也是非常熟悉和容易理解的。

那么移动上网消耗的“流量”到底是什么呢?“兆”流量计量单位到底代表什么?虽然单位前面的数字大小很明显,但单位却很抽象。

为了更容易理解,把2G、3G、4G、5G网络想象成信息的仓库,通过空中看不见的管道与我们的手机相连,不断地向我们发送信息,我们将其送到我们家。手机。那么我们如何衡量信息量呢?这就是“流”这个词发挥作用的地方。

浏览网页、查看照片、听音乐、看电影等上网行为本质上是一个交换和获取信息的过程,获取的信息越多,消耗的流量就越多。

对一个概念的解释通常包含更多概念。为了解释“流”的概念,我们需要引入“信息”这个词。幸运的是,这个词大家都很熟悉。

2.比特的诞生

那么信息到底是什么?

首先我们看一下汉码中的解释:新闻,新闻。我们以《三侠五义》为例:“听说志华先生需要帮助,你先生应该有信息,所以请立即过来。”这个解释很简单,但总是说不清楚。这是一种无法形容的感觉,只有我能理解。

还有一个问题:information就是新闻的意思,但是news到底是什么意思呢?我又查了一下字典,上面写着“message就是信息”。马苏。虽然我们这样互相解释,但最终还是没有真正明白。

我们来看看小米手机董事长雷军是如何评价这些信息的:

小米手机董事长:雷军

“我在信息行业工作了大约30年,有时我会想:为什么信息有这么大的力量?这种力量从哪里来?我们如何利用这种力量?问题是,你能用它吗?”

过去30年,信息释放了人类大量的能量,其价值超过了过去5000年的财富总和,但“信息”这个词虽然大家都很熟悉,但它的含义仍然很模糊。

信息是一面反映人的镜子,它的颜色随着技术的更新和模式的变化而不断变化。

然而,如果我们回顾人类的灵魂,即使经历了数千年,它也没有发生太大的变化。

互联网作为一种技术,无法描述所有的信息,信息只有影响我们的思想才变得强大。 ”

雷军的话反映了很多人对于信息的理解和困惑。这说明,尽管信息这个词在我们的日常生活中无处不在,但要清楚地理解信息是什么却并不容易。

解释什么是“信息”并不容易,而衡量它则更难。

时代的发展不断呼唤着传播理论创始人的诞生。

2019年是信息论创始人香农诞辰103周年。与其他学科不同的是,当其他学科的创始人发明了新的起点时,香农在创立信息论时,直接宣告了信息论的终点。

克劳德·香农

在经典信息论的框架内,香农定理的范围是不可避免的。信息论的建设已经完成,后人只能在工程应用上下功夫。当其他人还在努力爬山时,香农已经在欣赏山顶的美景了。

克劳德·香农(Claude Shannon) 1916 年出生于美国,是爱迪生的远房亲戚。 1940年,他在麻省理工学院获得数学博士学位,随后加入贝尔实验室数学系。

1948年和1949年,香农发表了两篇开创性论文:《通信的数学原理》和《噪声下的通信》。

香农在这两篇论文中阐明了通信的基本问题,提出了通信系统的模型,提出了信息量的数学公式,解决了信道容量、编码等一系列基础技术问题,成为第一人这样做。信息论基础研究。

那么香农是如何解释这些信息的呢?

首先,信息具有内在的不确定性。想象一下,在美剧《权力的游戏中》中,保护布兰的阿多只能说一个字,“阿多!”,与他的任何交流都不会改变,只返回“阿多!”是的。因此,不存在不确定性,也不会传输任何信息。

美国电视剧《权力的游戏》中的Hoarder只能说hoarder这个词

而每一个不确定的事情都有其发生的概率,而信息就是这些概率的总和(这是一个简化的说法,要准确地解释它需要使用那里的公式)。

以最简单的抛硬币随机事件为例,正面将被标记为0,反面将被标记为1。

常识告诉我们,0 和1 的概率是1/2 (0.5),这些概率的总和是1。因此,香农说:该事件包含1 位信息。

请注意,熟悉的“位”概念在这里发挥作用。这个词最先由香农创造,其正式英文名称为“Binary digital”,缩写为“bit”,意思是“二进制数”。

为什么是二进制?因为它是最简单的,只包含两个数字,0和1,就像硬币的两面一样,它代表了宇宙中最基本的事件,比如抛硬币。

通过叠加许多像这样的简单事件,你可以表达更复杂的东西。

香农还创建了一个衡量信息内容的公式。

香农信息熵公式

上述计算公式过于复杂,因此本文不详细解释具体的计算过程。

根据这个公式,可以计算出一个字母字符所包含的信息量为4.7位。也就是说,可以用五个二进制数字来表示所有的英文字母。

这是显而易见的,因为5 个二进制数字和26 个字母有32 种可能的组合。

通过上述方程,香农将“熵”的热力学概念引入到通信系统中,他称之为“信息熵”。

那么熵到底是什么?

我的初中物理老师说:“物质是由分子组成的,分子总是在无序、无规则地运动。温度越高,运动越剧烈。物体从固体融化成液体,沸腾。它会告诉你它将沸腾。气体。

温度、分子运动、熵

当一滴墨水滴入水中时,随着分子的移动和相互碰撞,黑色迅速扩散,将整个液体染成黑色。

拿铁熵

从分明到混乱,是一个愈加混乱的过程,而且这个过程是不可逆转的。

想象一下,一个被墨水染黑的水瓶,无论你如何摇晃,它都不会恢复到原来的状态,清澈的水和墨水的区别一目了然。

“熵”的概念用来表征系统的混乱程度。

香农无疑是从中得到了灵感。信息也可以通过“熵”的概念来衡量,因为信息涉及不确定性和意外的破坏。

因此,他将上面定义的公式称为“信息熵”,传递信息的符号越不确定,计算出的熵就越大,包含的信息也就越多。

该信息熵的结果由二进制“位”表示。

与此同时,另一位顶级科学家、人工智能创始人阿兰·图灵正在苦苦思索他在脑中设计出的一种独特的计算设备,后来被称为图灵机。

图灵机

该假设机器使用纸带进行输入和输出。纸带无限长,机器一次只能读取和处理纸带上的一个符号。之后,这台机器就可以根据一定的规则来表达一切,并进行处理。全部计算!

图灵机磁带和控制

为了简单起见,图灵中使用的符号也是二进制的0 和1。图灵机的概念奠定了电子计算机的理论基础,并证明二进制对于计算机系统也是最优的。

二进制码流

另外,二进制也是最简单、最高效的机器语言,可以非常方便地用电路的开/关、高电平、低电平状态来表示0和1,使其成为行业标准。

2019 年7 月15 日,英格兰银行宣布图灵将出现在英国新版50 英镑纸币上,以表彰他对当今人们生活方式的深远影响。这个荣誉可以与英国女王相媲美。

图灵出现在50 英镑纸币上

3、钻头的力量

在众多科学巨头的努力下,0101这些二进制串自然成为了传输、处理、存储信息的最小计量单位。每一位都是一个位,缩写为小写的b。

在实际使用中,由于比特仍然很小,因此使用2的10次方(或1024)作为步长来定义下一个单元。

Kbit - 千位,或1024 位

Mbit - 兆位,或1024K 位

Gbit - 千兆位,即1024Mbit

……

更大的单位稍后会出现。只需将每个级别乘以1024 即可。然而,上面列出的这些都是我们生活中最常用的,一般人已经无法直观地感觉到这些单位大得惊人。

比如我们经常讲5G小区的峰值速率可以达到20Gbps,但这里的Gbps是指每秒吉比特,意思很直观,它每秒能够传输20吉比特的信息数据。

在存储和处理信息时,业界通常以称为八位组或字节的8 位组来存储或处理信息。 Byte的英文名称是Byte,通常缩写为大写B。

与比特一样,字节对于实际使用来说太小,因此下一个单位也被定义为2的10次方(或1024)的步长。

KB - 千字节,或1024B

MB - 兆字节,或1024KB

GB - 千兆字节,或1024MB

TB - 太字节,或1024GB

PB - 皮字节,或1024TB

EB - 艾字节,或1024PB

ZB - Zettabyte,或1024EB

YB——姚字节,即1024ZB

我们看看我们常见的包含了多少信息,占用了多少数据。

1.正文

如您所知,英语有26 个字符,理论上所有字符都可以用5 位来表示。等一下。前面我们讲了小写字母,那么大写字母、阿拉伯数字、标点符号呢?巧合的是,一个字节有8位长,有256位可以表示所有大小写字母、数字、标点符号、控制英语中的字符。包含以下组合

这就是著名的ASCII码表,如下图所示。

ASCII 码表

中文的情况比上面英文的情况更复杂。这是因为中文不是基于字符的拼音文本,而是由许多不同的字符组成的。

《康熙字典》共收录汉字47035个,实际汉字总数惊人地接近10万个。在这种情况下,使用8位对汉字进行编码显然是不够的。

实际使用中,常用的汉字UTF-8编码中,一个汉字占用3个字节,用24位表示。即使很少使用的汉字字符也占用4 个字节。

编码字母“A”和汉字“中”

红房子总共包含731,017 个字符,即2,193,051 字节,在不考虑存储压缩算法的情况下,大小约为2MB。

尽管这个数据现在看起来很小,但在软盘只有1.4MB大小的时候,它仍然是巨大的。

襄阳杰作《红楼梦》

2. 照片

照片呢?最常见的图像格式是位图。什么是位图?只需放大图像即可看到线索。如下图所示,美女精致的脸庞不再光滑,而是呈现出不同颜色的小方块。

位图由像素组成

所谓位图,也叫位图,实际上是由许多“彩色点”组成的。这些点是图像显示的基本单位,图像放大后出现的称为“像素”的小方块。

我们通常谈论图像尺寸。例如,1920x1080,或1920 像素长和1080 像素宽。乘积为2,073,600,即图像为200万像素。

每个像素都需要一种颜色,才能形成色彩缤纷、绚丽的画面。那么,我们应该如何表达这种颜色呢?

物理学大师牛顿说,任何颜色都可以由红、绿、蓝按一定比例调制而成。这三种颜色被称为“三基色”。

光学中的三基色:红、绿、蓝

在计算机中,红、绿、蓝也被称为“原色分量”,分别计为R、G、B,每种颜色用8位表示。

你总共能表现多少种颜色?每种颜色有256级(2的8次方),三种颜色混合时,就有256 x 256 x 256=16,777,216种组合,所以也称为1600万种颜色。

RGB 24 位颜色

由于一个像素的三种颜色总共使用24 位来表示,因此以这种方式表示的颜色也称为24 位颜色。

目前主流手机的后置摄像头都是1200万像素,但是我们来计算一下未经压缩的原始1200万像素图像的大小:12000000x24=275Mbit=34MB!

这是大家直观感受的,但在网页浏览的3G时代,即使文字已经可见,但图像往往比文字大很多,所以图像旋转还是有的。

3. 视频

视频呢?所谓视频其实也叫动画,但是大家都知道它是从哪里来的吧?

没错,人眼有一种现象叫残像现象,就是连续回放大量的图像,所以只要回放图像的速度足够快,人们就可以看到里面的图像在连续移动。我感觉它正在发生。是一个视频。

最原创的“视频”

使用哪些指标和参数来衡量视频?

最重要的是帧速率。帧是指视频中的静止图像。帧速率是指视频每秒包含的帧数。

显然,帧率越高,图像越自然、流畅。一般来说,每秒30 帧是可以接受的,但将性能提高到每秒60 帧可以大大提高交互性和真实感。

帧率越高,视频图像越流畅

那么一个视频能包含多少数据呢?我们以一个分辨率为1920x1280、帧率为30的视频为例来计算。

19201280=2,073,600(像素),每个像素为24位(如我们之前计算的),因此每张图像为207360024=49766400位。

8 位=1 字节,因此49766400 位=6220800 字节 6.22MB。

请注意,这是1920x1280 图像的原始尺寸乘以帧速率30 来计算视频尺寸。这意味着每秒的视频大小为186.6MB,约合11GB。 90 分钟视频视频约1000GB。

你害怕撒尿吗?即使您当前的计算机硬盘驱动器为4 TB(实际上只有3,600 GB),您仍然无法存储超过几台计算机。

我该怎么办?当然你不会有硬盘,但是如果你从网上下载的话,网速就更困难了。

我仍然听到我们创始人香农的话:“所有数据都是冗余的。当你删除所有冗余时,剩下的就是我正在谈论的信息。”只有一种方法。这都是关于查找和压缩冗余数据。

那么我们如何压缩它呢?您只需保存视频中相同背景的一份,其余都是多余的。您只需保存一份相同颜色的副本,其余的都是多余的。所有这些都是可压缩的。

经过专家的不断研究,相继发布了一代又一代的编码方案,压缩冗余数据的能力也不断增强。目前主流的H.264编码算法的压缩比高达400:1。这意味着视频可以压缩到原始大小的1/400。

各种视频编码技术的压缩比

观看上面的90 分钟1000 GB 视频。经过H.264编码后,大小迅速减小至2.5GB。这与大多数人对视频大小的直觉是一致的。

经过前面的文字、照片、视频的分析,我们来看一下接下来的对比。

红屋梦:纯文本(未压缩),约2MB

一张12 兆像素照片(未压缩):约34MB

90 分钟电影(H.264 编码):约2.5GB(或2500MB)

这张照片是纯文字名著《红楼梦》大小的17 倍,虽然读完这本书可能需要10 天半的时间,但看这张照片只需要几秒钟。

这部90 分钟的电影大约是照片大小的74 倍,即《红楼梦》 的1250 倍。

您可以看到大小根据数据类型而变化。

难怪移动营业场所的女孩说:在线做不同的事情消耗的流量完全不同。

4. 比特歌

对于计算机来说,CPU、内存和显卡等硬件并不重要;内部硬盘驱动器是隐藏您多年来积累的文档、照片、视频和游戏的唯一命脉。

无论是传统的机械硬盘还是较新的固态硬盘,数据都以0和1的二进制格式默默地存储在硬盘内部,并且可以随时写入或读取。我在等你去做吧。

机械硬盘和固态硬盘

机械硬盘写入数据时,位于距离盘片表面3纳米处的磁头利用电磁铁改变盘片上磁性材料的极性来记录数据(两个极性分别为0或1)。

读取数据时,邻近的读取器可以识别磁性材料的不同极性并将其改回0 或1。

向机械硬盘写入数据

SSD依靠闪存来存储数据,其写入和读取原理与传统机械硬盘完全不同。

闪存的基本存储单元是由二氧化硅包裹、上下绝缘的浮栅晶体管,在断电时也能存储电子。如果,则表示0;如果电子数小于中值,则表示1。

SSD控制写入数据的内部电子数量,并测量读取数据的内部电子数量。

固态硬盘数据存储

固态硬盘的读写速度是后者的10倍以上,因此其可用性比机械硬盘好很多。此外,固态硬盘没有复杂的机械结构,运行时更安静、更抗震。

手机和电脑作为现代社会的必备物品,结构相似,手机基本上可以说是电脑的浓缩版。

手机内部存储数据的闪存和固态硬盘在结构上相似,两者都设计用于高速读写0和1等二进制数据。

当您查看照片、听音乐、观看视频或接听电话时,数据会在基站和手机之间的空中飞翔,而在手机内部,数据也会忙碌且井井有条。让我们大声唱歌吧。

位,这首歌正在廉价功能手机、Android 智能手机、苹果旗舰手机和繁忙的办公电脑上演唱。善良的老人听过,精力充沛的少年听过,孤独的程序员也听过。是的,连憔悴的中年人都听了。老一辈的人想必都听说过。

这是一个比特的世界。它无形无形,却又无所不在,深刻地改变了我们每个人乃至整个世界的生活。

好了,这个问题就到此为止了。

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