バイト

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バイト
単位系ビットから派生した単位
の単位デジタル情報、データサイズ
シンボルBまたは o(8ビットの場合)

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した[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可能な最小のメモリユニットです一般的な8ビット定義から任意のサイズのバイトを明確にするために、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] オクテット内のこれらのビットは、通常、ビットの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。最初のビットは0番で、8番目のビットは7番になります。

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ませんでした。1〜48ビットのサイズが使用されています。[4] [5] [6] [7] 6ビット文字コードは初期のエンコーディングシステムで頻繁に使用される実装であり、6ビットおよび9ビットバイトを使用するコンピュータは1960年代に一般的でした。これらのシステムには、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が含まれていることがよくあります。この時代では、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グループは音節[a]またはスラブと呼ばれることがよくありました。

ISO / IEC 2382-1:1993に記載されている8ビットの最新のデファクトスタンダードは、2の便利な累乗であり、1バイトに対して0〜255のバイナリエンコード値を許可します。2の8乗は256です。[ 8]国際規格IEC80000-13は、この一般的な意味を体系化したものです。多くのタイプのアプリケーションは、8ビット以下で表現可能な情報を使用し、プロセッサ設計者は通常、この使用法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は、8ビットバイトのユビキタスな受け入れに役立っています。[9]現代のアーキテクチャは通常、それぞれ4バイトまたは8バイトで構築された32ビットまたは64ビットのワードを使用します。

バイトの単位記号は、国際電気標準会議(IEC)および米国電気電子学会(IEEE)によって大文字のBとして指定されました。[10]国際的には、単位オクテット、シンボルo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あいまいさを排除します。[11] [12]

語源と歴史

バイトという用語は、1956年6月にWernerBuchholzによって造られました[4] [13] [14] [b] IBMStretchの初期の設計段階[15] [16] [1] [13] [14] [17 ] [18]コンピューター。バイトサイズが命令にエンコードされたビットおよび可変フィールド長(VFL)命令へのアドレス指定がありました。[13]ビットへの偶発的な突然変異を避けるために、バイトを 意図的にはじくのです[1] [13] [19] [c]

コンピューターのワードサイズよりも小さいビットグループ、特に4ビットのグループのバイトのもう1つの起源は、ジュールスシュワルツとディックビーラーと防空システムで作業しているときにこの用語を作り出したと主張したルイG.ドゥーリーによって記録されています。 1956年または1957年にMITリンカーン研究所でSAGEと呼ばれ、 Rand、MIT、およびIBMによって共同開発されました。[20] [21]その後、シュワルツの言語JOVIALは実際にこの用語を使用しましたが、著者はそれがAN / FSQ-31から派生したことを漠然と思い出しました[22] [21]

初期のコンピューターは、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)および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記号が含まれていました。これらのセットは、1963年に連邦情報処理標準としての情報交換のための米国標準コード(ASCII)と呼ばれる7ビットのコーディングに拡張され、1960年代に米国政府や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と一連の書記言語の送信を容易にするための制御文字、およびページ送りや改行などの印刷デバイス機能、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。[18] 1960年代初頭、ASCII標準化にも積極的に取り組んでいる間、IBMはSystem / 360の製品ラインに、 6ビットの2進化10進交換コード(EBCDIC)の拡張版である8ビットの拡張2進化10進交換コードを同時に導入しました。以前のカードパンチで使用されていた10進数(BCDIC)表現[d] 。[23] System / 360の卓越性により、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りました[18] [16][13]詳細には、EBCDICとASCIIのエンコード方式は異なります。

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。これらは8ビットのμ-lawエンコーディングを使用していました。この大規模な投資により、8ビットデータの伝送コストを削減することが約束されました。

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。初期のパーソナルコンピュータで使用されていた、 8080および8086の直接の前身であるIntel 8008などのマイクロプロセッサは、10進数の追加調整(decimal-add-adjust DAA)命令。4ビットの量は、ニブルと呼ばれることもあり、ニブルとも呼ばれます。これは、1つの16進数で表すのが便利です。

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するために使用されます。[18] [12]プロトコル定義 で広く使用されています。

歴史的に、オクタ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。[24] [25]ただし、この使用法はもはや一般的ではありません。この用語の正確な由来は不明ですが、1960年代と1970年代の英国、オランダ、ドイツの情報源、およびフィリップスのメインフレームコンピュータのドキュメント全体で見つけることができます。

単位記号

バイトの単位記号は、IEC 80000-13IEEE 1541、およびメートル法交換フォーマット[10]で大文字のBとして 指定されています。

国際量体系(ISQ)では、Bはベルの記号であり、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であり、IEC仕様との矛盾を引き起こします。ただし、ベルはめったに使用されないユニットであるため、混乱の危険性はほとんどありません。これは主に、信号強度音圧レベルの測定のために10分の1の分数であるデシベル(dB)で使用されますが、10分の1バイト、デシベル、およびその他の分数の単位は、次のような派生単位でのみ使用されます。伝送速度として。

オクテットの小文字のoは、IEC 80000-13でオクテットの記号として定義され、フランス語[26]ルーマニア語などの言語で一般的に使用され、倍数のメトリックプレフィックス(koやMoなど)とも組み合わされます。

マルチバイト単位

マルチバイト単位
10進数
価値 メトリック
1000 kB キロバイト
1000 2 MB メガバイト
1000 3 GB ギガバイト
1000 4 TB テラバイト
1000 5 PB ペタバイト
1000 6 EB エクサバイト
1000 7 ZB ゼタバイト
1000 8 YB ヨタバイト
バイナリ
価値 IEC 遺産
1024 KiB キビバイト KB キロバイト
1024 2 MiB メビバイト MB メガバイト
1024 3 GiB ギビバイト GB ギガバイト
1024 4 TiB テビバイト TB テラバイト
1024 5 PiB ペビバイト
1024 6 EiB エクスビバイト
1024 7 ZiB ゼビバイト
1024 8 YiB ヨビバイト
データの桁数

バイトに基づいてより大きな単位を定義するために、複数のシステムが存在します。一部のシステムは10の累乗に基づいています。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の対象となっています。10の累乗に基づくシステムは、標準のSIプレフィックスキロメガギガ、...)とそれに対応する記号(k、M、G、...)を確実に使用します。ただし、2の累乗に基づくシステムでは、バイナリプレフィックス(kibimebigibi、...)とそれに対応する記号(Ki、Mi、Gi、...)を使用する、プレフィックスK、M、およびを使用する場合があります。 G、あいまいさを作成します。

10進数と2進数の解釈の数値の違いは、キロバイトでは比較的小さいですが(キビバイトよりも約2%小さい)、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(3桁ごとに相対偏差は2.4%大きくなります)。たとえば、10の累乗ベースのヨタバイトは2の累乗ベースのヨビバイトよりも約17%小さくなります。

10の累乗に基づく単位

10の累乗を使用したプレフィックスの定義(1キロバイト(記号kB)は1,000バイトに等しいと定義されています)は、国際電気標準会議(IEC)によって推奨されています。[27] IEC規格は、最大1ヨタバイト(YB)、10008バイトに等しい8つのそのような倍数を定義しています

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、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の容量[28]フラッシュベースのストレージ[29]に最も一般的に使用されます。およびDVD [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[30] iOS[30] Ubuntu[31]Debianが含まれます。[32] また、 CPUクロック速度パフォーマンスの測定値など、コンピューティングでのSIプレフィックスの他の使用法とも一致しています

2の累乗に基づく単位

1キロバイト(KiB)が1,024(つまり、2 10 )バイトに等しい2の累乗に基づくユニットのシステムは、国際標準IEC 80000-13によって定義され、国内および国際標準化団体(BIPMIECNIST)。IEC規格では、このような8つの倍数、最大1ヨビバイト(YiB)、10248バイトを定義しています。

1キロバイト(KB)が1,024バイトに等しい、同じ単位の別の命名法システム(ここでは通常の規則と呼ばれます) [33] [34] [35] 1メガバイト(MB)は1024に等しい2バイトおよび1ギガバイト(GB)は1024に相当します。3バイトは1990年代のJEDEC規格で言及されています。JEDEC規格では、最初の3つの倍数(GBまで)のみが言及されており、TB以上については言及されていません。通常の規則は、MicrosoftWindowsオペレーティングシステム[36] [より適切なソースが必要]およびメインメモリや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[37] AT&T[38] Orange [39]Telstraなどの通信会社によるマーケティングおよび請求[40]

この定義は、Mac OS X SnowLeopardおよびiOS10より前のAppleInc。オペレーティングシステムで、10の累乗に基づくユニットに切り替える前に使用されていました。[30]

教区単位

さまざまなコンピューターベンダーが、さまざまなサイズのデータ​​の用語を作成しました。単一のベンダー内であっても、同じ用語のサイズが異なる場合があります。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ワッドワードスラブスーパーワード、音節が含まれます。非公式の用語もあります。たとえば、4ビットの場合はハーフバイトニブル、 10008の場合は8進数のK。

矛盾する定義の履歴

単位プレフィックスの10進数と2進数の解釈の割合の差は、ストレージサイズの増加とともに大きくなります

現代の[e]コンピュータメモリはバイナリアーキテクチャを備えており、2の累乗に基づくメモリユニットの定義が最も実用的です。1,024は約1,000であるため、2進数の倍数にメートル法の接頭辞キロを使用するのが便利です。[41]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で人気があり、 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)のような製品は、1,024バイトの規則に従って「360KB」として宣伝されていました。しかし、それは普遍的ではありませんでした。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109,375バイトを保持し[42]、1000の規則を使用して「110Kバイト」としてアドバタイズされました。[43] 同様に、8インチのDEC RX01フロッピー(1975)は、256,256バイトのフォーマットを保持し、「256k」としてアドバタイズされました。[44]他のディスクは、2つの定義の混合を使用してアドバタイズされました:特に、 3+「1.44MB」と宣伝されている1/2インチのHDディスクの容量は、実際には1,440 KiBで、1.47MBまたは1.41MiBに相当します。

1995年、国際純正応用化学連合(IUPAC)の命名法と記号に関する部門間委員会は、キビ(キロビナリー)、メビ(メガバイナリー)を含む1024の累乗のバイナリプレフィックスのセットを提案することにより、このあいまいさを解決しようとしました。 、およびgibi(ギガバイナリ)。[45] [46]

1998年12月、IECは、IUPACが提案するプレフィックス(kibi、mebi、gibiなど)を採用して1024の累乗を明確に示すことにより、このような複数の使用法と定義に対処しました。[47]したがって、1キビバイト(1 KiB)は10241バイト  = 1024バイト、 1メビバイト(1 MiB)は10242  バイト= 1048576バイトなどです。

1999年、ドナルド・クヌースはキビバイトを「大きなキロバイト」(KKB)と呼ぶことを提案しました。[48]

最新の標準定義

IECはIUPAC提案を採用し、1999年1月に規格を公開しました。[49] [50] IECプレフィックスは、現在、国際数量システムの一部です。IECはさらに、キロバイトは1,000バイトを参照するためにのみ使用されるべきであると指定しました。

定義をめぐる訴訟

バイトの倍数の2進数および10進数の定義に関する消費者の混乱の申し立てから生じた訴訟は、一般に製造業者に有利に終了し、裁判所は、ギガバイトまたはGBの法的定義は1 GB = 1,000,000,000(10 9)バイト(10進数定義)、バイナリ定義(2 30 )ではなく具体的には、米国地方裁判所は、「米国議会は、ギガバイトの10進数の定義を、「米国の貿易と商取引」の目的で「好ましい」ものと見なしました[...]カリフォルニア州議会も同様に10進数を採用しました。この状態のすべてのトランザクションのシステム。 '" [51]

以前の訴訟は和解に終わり、ドライブメーカーのWestern Digitalに対する訴訟など、この問題に関する裁判所の判決はありませんでした[52] [53] Western Digitalは課題を解決し、使用可能な容量が宣伝されている容量と異なる可能性があるという明示的な免責事項を製品に追加しました。[52] Seagateは同様の理由で訴えられ、また解決した。[52] [54]

実例

単位 ほぼ同等
バイト 基本的なラテン文字。
キロバイト 「 Jabberwockyのテキスト
典型的なファビコン
メガバイト ハリーポッターと炎のゴブレットのテキスト[55]
ギガバイト 約30分のビデオ[56]
メロンコリーと無限の悲しみのCD品質のオーディオ[要出典]
テラバイト 2007年の最大の消費者向けハードドライブ[57]
1080p 4:3アバターのビデオ:最後のエアベンダーアニメテレビシリーズ、61話すべて[f]
ペタバイト 2000年のMP3エンコード音楽[58]
エクサバイト 2004年の世界の月間インターネットトラフィック[59]
ゼタバイト 2016年の世界の年間インターネットトラフィック[60]

一般的な使用法

多くのプログラミング言語は、データ型 バイトを定義します

CおよびC ++プログラミング言語は、バイトを「実行環境の基本文字セットのメンバーを保持するのに十分な大きさのデータストレージのアドレス可能な単位」(C標準の3.6節)として定義ますC標準では、整数データ型unsigned charは少なくとも256の異なる値を保持する必要があり、少なくとも8ビットで表されます(5.2.4.2.1節)。CおよびC ++のさまざまな実装では、バイトの格納用に8、9、16、32、または36ビットが予約されています。[61] [62] [g]さらに、CおよびC ++標準では、2バイト間にギャップがないことが要求されています。これは、メモリ内のすべてのビットがバイトの一部であることを意味します。[63]

Javaのプリミティブデータ型バイトは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あり、-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0〜255、および-128〜127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。伝送ユニットには、スタートビット、ストップビット、およびパリティビットが追加で含まれる場合があります。したがって、そのサイズは7ビットから12ビットまで変化し、単一の7ビットASCIIコードを含む場合があります。[64]

も参照してください

メモ

  1. ^ 音節という用語は、データバイトではなく、命令または命令の構成要素を含むバイトに使用されていました。
  2. ^ 多くの情報源は、 1956年7月にバイトという用語の誕生日を誤って示していますが、 Werner Buchholzは、この用語は1956年6月に造られたと主張しました。実際、これをサポートする最も古い文書は1956-06-11からのものです。ブッフホルツは、8ビットバイトへの移行は1956年8月に考案されたと述べていますが、この概念を使用して見つかった最も古い文書は1956年9月のものです。
  3. ^ 後のマシン、たとえばバロースB1700 CDC 3600、DEC PDP-6、 DEC PDP-10には、ワードサイズ以下の任意のバイトで動作する機能がありました。
  4. ^ 複数のBCDコードページがありました。
  5. ^ 1970年代まで、 10進アーキテクチャのマシンがありました。
  6. ^ ビデオは27.80Mbit / sのビットレートでエンコードされ、実行時間は1,403分[65](84180秒)で、およそ0.2925テラバイトのサイズになります。
  7. ^ 特定の実装の実際のビット数はCHAR_BIT、ファイルlimits.hに実装されているとおりに文書化されています。

参考文献

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    バイト文字のエンコードに使用されるビットのグループ、または入出力ユニットと並行して送受信されるビット数を示します。ここでは、文字以外の用語が使用されています。これは、特定の文字が異なるアプリケーションで複数のコードによって表される場合があり、異なるコードが異なるビット数(つまり、異なるバイトサイズ)を使用する場合があるためです。入出力伝送では、ビットのグループ化は完全に任意であり、実際の文字とは関係ありません。(この用語はバイトから造られていますが、ビットへの偶発的な変異を避けるためにリスペリングされています。)
    ワードは、1メモリサイクルでメモリと並行して送信されるデータビットの数で構成されますワードサイズしたがって、メモリの構造プロパティとして定義されます。カテナという用語は、この目的のためにBull GAMMA 60  [ fr ]コンピューターの設計者によって造られました。)
    ブロックとは、単一の入出力命令に応答して入出力ユニットとの間で送受信されるワードの数を指します。ブロックサイズは、入出力ユニットの構造プロパティです。設計によって修正されたか、プログラムによって変更される可能性があります。
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    60ビットワードを文字、つまり「バイト」に変換してAdderにシリアルに送信するために使用されるシフトマトリックスを示しています。60ビットはにダンプされます6つの異なるレベルの磁気コア。したがって、1が位置9から外れると、その下の6つのコアすべてに表示されます。対角線をパルスすると、その線に沿って格納されている6ビットが加算器に送信されます。加算器は、すべてまたは一部のビットのみを受け入れる場合があります。右から4ビットの10進数
    を操作することが望ましいと仮定します。0-対角線が最初にパルス化され、0から5までの6ビットが送信され、そのうちAdderは最初の4つ(0から3)のみを受け入れます。ビット4と5は無視されます。次に、4つの対角線がパルスされます。これにより、ビット4から9が送信され、そのうち最後の2つは再び無視されます。英数字で6ビットすべてを使用するのも同じくらい簡単です
    動作するか、論理分析のために1ビットのみのバイトを処理するか、バイトを任意の数のビットでオフセットします。これはすべて、適切なシフト対角線を引くことで実行できます。類似の行列配置を使用して、加算器の出力でシリアル動作からパラレル動作に変更します。[…]
  5. ^ 3600コンピュータシステム–リファレンスマニュアル(PDF)K.セントポール、ミネソタ、米国:コントロールデータコーポレーション(CDC)。1966-10-11 [1965]。60021300。2017年4月5日オリジナル(PDF)からアーカイブ2017年4月5日取得バイト–コンピュータワードのパーティション。 (注:12ビット、24ビット、および48ビットバイトについて説明します。)
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  8. ^ ISO / IEC 2382-1:1993、情報技術–語彙–パート1:基本用語1993. byte多数のビットで構成され、単位として扱われ、通常は文字または文字の一部を表す文字列。1バイトのビット数は、特定のデータ処理システムに対して固定されています。2 1バイトのビット数は通常8です。



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    特定の文字が異なるアプリケーションで複数のコードによって表される可能性があり、異なるコードが異なるビット数(つまり、異なるバイトサイズ)を使用する可能性があるため、ここで使用されます。入出力伝送では、ビットのグループ化は完全に任意であり、実際の文字とは関係ありません。(この用語はバイトから造られていますが、ビットへの偶発的な変異を避けるためにリスペリングされています。)
    System / 360は、2の累乗である基本的なバイトとワードサイズを含むStretchの概念の多くを引き継ぎました。サイズは最大8ビットに固定され、ビットレベルでのアドレス指定はバイトアドレス指定に置き換えられました。[…]
  14. ^ a b "IBM Stretch / Harvest時代(1956–1961)のタイムライン"コンピュータ歴史博物館1956年6月。2016年4月29日のオリジナルからアーカイブ2017年4月3日取得1956年夏:Gerrit BlaauwFred BrooksWerner BuchholzJohn Cocke、JimPomereneがStretchチームに加わりました。ロイドハンターはトランジスタのリーダーシップを提供します。1956年7月[原文のまま]:レポートの中で、Werner Buchholzは、Stretchの64ビット語長の利点をリストしています。NSAもサポートしています
    の8ビットバイトの要件。このメモで最初に普及したウェルナーの用語「バイト」。
    (注:このタイムラインでは、「バイト」という用語の誕生日が1956年7月と誤って指定されていますが、ブッフホルツは実際には1956年6月という用語を使用していました。)
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    64ビットワードの場合、入力と出力で6ビットバイトを処理するときに、ワード内で4ビットを未使用のままにするなど、妥協が必要になることがよくあります。ただし、LINKコンピュータは、これらのギャップを編集し、ワード間で分割されたバイトの処理を許可するように装備できます。[…]
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    フルワードサイズ未満のビットの論理セットを参照するために、ワードバイトを作成しました。当時、それは特にxビットとして定義されていませんでしたが、コード化されたデータ項目のほとんどのサイズであったため、通常は4ビットのセットと呼ばれていました。その後まもなく、私はSAGEから私を削除した他の責任に進みました。長年アジアで過ごした後、私はアメリカに戻り、バイトという言葉が新しいマイクロコンピューター技術で基本的なアドレス指定可能なメモリーユニットを指すために使用されていることに戸惑いました。
    (注:彼の息子によると、ドゥーリーは彼に次のように書いています。コンピューターが完成するのを待っていると、「バイト」という言葉を思いついたのですが、彼ら(ジュールス・シュワルツとディック・ビーラー)が気に入って、自分たちで使い始めました。コンピュータのワード長の一部のみを参照する必要がありますが、1ビットよりも大きい部分...多くのプログラムは、フルワードの特定の4ビットセグメントのみにアクセスする必要がありました...完全な単語のこの小さなセグメント。「ビット」という単語は「バイト」につながります。「(つまり、全体よりも少ない)が、固有のスペルの場合、「i」は「y」である可能性があるため、「byte」という単語が生まれました。」)
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    FRED BROOKS:話してもいいですか?Werner BuchholzはSTRETCHの定義の一部としてこの単語を作り出し、AN / FSQ-31はSTRETCHからそれをピックアップしましたが、Wernerは間違いなくその単語の作者です。
    シュワルツ:そうです。ありがとう。
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