Скорость и размер, биты и байты

1. Единицы символов
2. Почему это сочетание битов и байтов?
3. Пропускная способность, упрощенная версия
4. Пропускная способность, расширенная версия
5. Накладные расходы и настройка сеанса
6. Адаптивная скорость передачи

Скорость передачи (также известная как пропускная способность или пропускная способность ) сама по себе сбивает с толку. Но это становится еще более грязным, когда вы также добавляете размеры в микс («насколько велик этот файл?»). Слова для выражения пропускной способности в секунду и размеров файлов до смешного похожи, но очень разные.
Часто люди используют неправильный термин ( бит против байта ), что неудивительно.

Предпосылкой для этих двух терминов является то, что мир компьютеров является двоичным. Вся информация разбита на двоичные цифры, называемые битами . Бит может иметь значение 0 (ноль) или 1 (один). Всякий раз, когда вы храните что-то на своем компьютере, например фотографию, изображение сохраняется на жестком диске компьютера в виде двоичных цифр или битов .

Если вы думаете о том, как мы используем числа в реальном мире, мы не всегда используем самую основную форму, такую ​​как «грамм». Вместо этого мы говорим «килограммы» или «килограммы» (1000 граммов), что гораздо удобнее для большинства случаев повседневного использования. То же самое относится и к баллам, десяткам или брутто. Все они используются для удобства вместо конкретных номеров, которым они соответствуют.

Точно так же у нас есть слово байт в компьютерном мире. Байт 8 бит. Одна из причин, по которой мы начали использовать слово «байт», заключается в том, что для хранения большой информации на компьютерах требовалось 8 бит данных. Например, обычный типизированный символ, используемый для хранения 8 бит на компьютере. Тогда имеет смысл иметь отдельное слово для выражения наиболее распространенного используемого количества битов.

Итак, основная формула для преобразования между байтами и битами:

1 бит - это очень маленькое значение. То же самое с 1 байтом. Таким образом, мы должны иметь возможность добавлять префиксы так же, как мы делаем с весами (грамм, килограмм…)

• 1 килобит 1000 бит
• 10 килобит - это 10000 бит
• 100 килобит - это 100 000 бит, которые также можно записать как 0,1 мегабита
• 1000 килобит - это 1 000 000 бит, которые также можно записать как 1 мегабит

Но просто чтобы добавить некоторую путаницу - вышесказанное справедливо только для битов. Для байтов формула для преобразования между префиксами отличается. Килобайт - это не 1000 байт, а 1024 байта. Далее мы покажем вам, как работает преобразование для байтов.

Единицы символов

Символы единиц действительно важны, когда вы говорите о битах и ​​байтах. Это одна из наиболее распространенных причин путаницы при использовании неправильного символа единицы.

• в байтах обычно используется символ единицы « B » с большой буквы B
• биты могут использовать « b » в качестве символа, но это легко спутать с заглавной буквой B для байта. Поэтому также часто используют полное слово « бит »

Поскольку байт в 8 раз больше 1 бита, важно разделить их и понять разницу.

Примеры:

• МБ означает мегабайт
• КБ означает килобайт
• Мб или Мбит означает Мегабит
• Гб или Гбит означает Гигабит

Как упоминалось ранее, люди часто не знают о разнице между битами и байтами. В большинстве случаев используется неправильный термин. Это может привести к неправильному представлению о размерах файлов и скорости передачи. Люди чаще знают размеры файлов, чем скорости передачи, поскольку вы часто работаете с файлами, но редко сталкиваетесь с пропускной способностью или пропускной способностью.

Иногда вы можете видеть, как кто-то публикует в Интернете, потому что он недоволен скоростью загрузки. У них может быть подключение к Интернету со скоростью 20 Мбит / с, но они могут « загружать файлы только со скоростью около 2,4 МБ в секунду!». Некоторые программы, которые вы используете для загрузки файлов, сообщают о скорости загрузки, используя биты в секунду , тогда как другие программы могут сообщать количество байтов в секунду . Если вы не знаете разницу, вы даже не сможете определить разницу между «МБ» и «МБ».

Исходя из вышесказанного, должны ли они быть недовольны своим интернет-соединением? Нет, напротив, они получают действительно хорошие результаты! Каждый байт составляет 8 бит. Итак, сколько мегабит (Мбит) составляет 2,4 мегабайта (МБ)? Это более или менее просто, чем вычисление 2,4 МБ х 8 = 19,2 МБ.

Таким образом, в приведенном выше примере разница между неудовлетворенностью и удовлетворением находится в верхнем и нижнем регистре B!

Но куда делись последние 0,8 Мбит / с? У нас есть интернет-соединение со скоростью 20 Мбит / с, но мы загружаем со скоростью 19,2 Мбит / с. Вы получите ответ на этот вопрос ниже.

Почему это сочетание битов и байтов?

Мы уже затронули эту тему, но для хранения и для выражения пространства на жестких дисках было гораздо проще выразить размеры файлов с помощью байтов. Файлы большие, и большинство файлов были текстовыми, содержащими текст. А поскольку текст состоит из символов и каждый символ занимает 8 бит памяти, было проще выразить пространство памяти в количестве байтов, которое может хранить память.

Однако для передачи данных и компьютерных сетей имеет смысл измерять количество передаваемых битов в секунду. Это связано с тем, что сетевое оборудование обычно может передавать только один бит за раз.

Пропускная способность, упрощенная версия

В этой упрощенной версии мы пропускаем объяснение того, что называется «накладными расходами», но поднимаем его еще ниже.

Допустим, у нас есть интернет-соединение, обрабатывающее 50 Мбит / с. Мбит / с означает Мегабит в секунду и часто записывается как «Мбит / с», «Мбит / с» или «Мбит / с». Теперь вы заметите нижний регистр b, который обозначает бит .

Сейчас мы загружаем файл размером 6,25 МБ.

• 6,25 МБ - 50 Мбит (6,25 x 8)

Таким образом, при оптимальных условиях загрузка большого файла размером 6,25 МБ может занять секунду, если ваше подключение к Интернету составляет 50 Мбит / с.

Как насчет того, чтобы вместо этого загрузить файл размером 4,5 ГБ?

• 4,5 ГБ - это около 4600 МБ (4,5 х 1024). 4600 МБ - это около 36800 Мбит (4600 x 8)

В лучшем случае для загрузки файла потребуется 736 секунд (36800 Мбит / 50 Мбит / с).

В Интернете есть много хороших онлайн-калькуляторов, которые могут помочь вам конвертировать между байтами и битами. Некоторые из них также могут помочь вам рассчитать такие вещи, как скорость загрузки.

Как вы можете сказать, есть веские причины, по которым часто возникает путаница вокруг битов и байтов. Даже сами производители не могут договориться о том, как они должны выполнять расчеты.

Жесткие диски, например, являются областями хранения файлов, и их емкость сегодня измеряется в ГБ или ТБ. Но производители жестких дисков измеряют емкость жесткого диска на основе десятичной базы 1000. Так, по словам производителей жестких дисков, 100 000 МБ равны 100 ГБ. Однако операционная система компьютера использует двоичную базу 1024 для расчета емкости жесткого диска. Поэтому, когда вы пытаетесь хранить файлы на жестком диске, вы не можете разместить там 100 ГБ.

Вот как производители жестких дисков делают математику:

• 100 000 000 000 байтов = 100 000 000 КБ (разделено на 1000) = 100 000 МБ (разделено на 1000) = 100 ГБ (разделено на 1000)

Но вот как много места для хранения вы получаете, как сообщает ОС:

• 100 000 000 000 байт = 97 656 250 КБ (разделено на 1024) = 95 367 МБ (разделено на 1024) = 93,1 ГБ (разделено на 1024)

Пропускная способность, расширенная версия

К сожалению, недостаточно утверждать, что подключение к Интернету с пропускной способностью 50 Мбит / с может передавать 50 Мбит данных в секунду. Эти 50 Мбит / с включают в себя все данные, которые должны быть переданы. Не только данные, которые вы хотите передать, но и все остальное.

Эта полоса пропускания должна охватывать еще несколько вещей, включая, например, следующее:

• накладные расходы
• Настройка сеанса
• Данные приложения и данные управления
• Адаптивные скорости передачи

Накладные расходы и настройка сеанса

Накладные расходы означают информацию, которая не является данными, которые вы и я на самом деле хотите отправить, но которые в любом случае должны быть переданы.

Когда вы отправляете письмо кому-то по почте, вы пишете письмо на листе бумаги. Затем вы кладете бумагу в конверт и вводите адрес получателя на конверте.

Весь конверт должен быть отправлен по почте, даже если важное сообщение, которое вы хотите передать, это просто текст на бумаге внутри конверта. Адрес, который вы положили на конверт, должен быть там, но он не содержит никакой важной информации, которую вы хотели передать.

Конверт является почтовым эквивалентом накладных расходов. Обязательная информация, которая необходима для передачи сообщения, но не относится к самому сообщению.

При компьютерной связи накладные расходы состоят, например, из IP-адресов в IP-пакетах, MAC-адресов, номеров портов, информации TCP или UDP и т. Д. Все из которых должны быть переданы с каждым пакетом, но которые не являются фактическими данными, которые вы хотите передать.

Когда сообщение отправляется в сеть, отправляются все части сообщения, включая служебную информацию. Интернет-соединение со скоростью 50 Мбит / с может передавать только 50 Мбит / с, включая эти дополнительные служебные данные.

Если файл, который мы хотим передать, большой, его также нужно разрезать на более мелкие части, а затем эти части помещают в разные IP-пакеты. Каждый из этих пакетов затем нуждается в однотипной служебной информации с адресами.

Обычно каждый пакет может содержать максимум 1460 байт информации. Затем некоторые дополнительные 40 байтов используются для служебной адресации и тому подобного. Таким образом, около 2,7% (40/1500) доступной полосы пропускания используется для передачи служебной информации, и это только при оптимальных обстоятельствах.

И если вы прочитали пример трафика в разделе специализации вы можете вспомнить трехстороннее рукопожатие TCP, которое мы там продемонстрировали. Сетевое взаимодействие часто должно быть настроено с использованием сеансов, которые также используют пропускную способность для обмена сообщениями.

Не говоря уже о том, что многие приложения работают в фоновом режиме без остановки, даже если вы об этом даже не подозреваете. Если вы выполняете передачу файлов с помощью Windows Explorer, ваш компьютер будет отправлять сотни сообщений в фоновом режиме для проверки данных, проверять файловую систему на другом компьютере, выбирать правильное место назначения, выяснять, сколько места доступно, и так далее. Все это информация, которую вы никогда не увидите в проводнике Windows, но которая по-прежнему потребляет доступную полосу пропускания. Эти сообщения содержат управляющие данные и различные типы фоновых данных приложения.

Адаптивная скорость передачи

Большинство передач файлов используют протокол TCP. TCP всегда старается помочь, будучи хорошим и не отправляя больше данных, чем может обработать получатель, поэтому TCP пытается найти точку опоры для того, как быстро отправить данные. Не слишком быстро и не слишком медленно.

Это означает, что часто компьютер, который будет отправлять файл, начинает работать немного медленнее, в то время как TCP проверяет, насколько быстро скорость передачи данных может обрабатывать соединение и другой компьютер. Затем скорость будет постепенно увеличиваться, пока TCP не найдет то, что он считает максимальной скоростью передачи. Но это не идеальная система. Скорость передачи будет изменяться вверх и вниз из-за небольших настроек здесь и там.

В результате редко при передаче одного файла можно использовать всю доступную полосу пропускания.

Однако есть некоторые приложения, такие как BitTorrent, которые работают с использованием нескольких одновременных загрузок из нескольких разных источников, и различные загруженные биты затем собираются после их полной загрузки. Это облегчает достижение более высоких скоростей даже при довольно плохих интернет-соединениях с высокой задержкой.