Zrozumienie jednostek przechowywania danych w cyfrowym wszechświecie
Informacje cyfrowe są mierzone przy użyciu standardowych jednostek, które rosną wykładniczo. Podstawową jednostką jest bit (cyfra binarna), reprezentujący 0 lub 1. Osiem bitów tworzy bajt – podstawowy budulec większości pomiarów przechowywania danych. W miarę eksplozji ilości danych, do naszego słownika weszły nowe przedrostki:
- Eksa (E) oznacza kwintyliony ($10^{18}$ w systemie dziesiętnym)
- Zetta (Z) oznacza sekstyliony ($10^{21}$ w systemie dziesiętnym)
- Jotta (Y) reprezentuje septyliony ($10^{24}$)
Te przedrostki są stosowane różnie w dwóch systemach pomiarowych: dziesiętnym systemie SI używanym przez producentów pamięci i dostawców sieci oraz binarnym systemie IEC używanym przez systemy operacyjne i oprogramowanie. Zrozumienie tego rozróżnienia jest kluczowe dla dokładnych konwersji.
Podwójne systemy pomiarowe: SI vs IEC
System SI (dziesiętny)
Międzynarodowy System Jednostek (SI) używa przyrostków opartych na podstawie 10, gdzie:
- $1\ \text{ZB} = 10^{21}\ \text{bajtów}$
- $1\ \text{Ebit} = 10^{18}\ \text{bitów}$
Ten system jest preferowany w telekomunikacji, sieciach i przez producentów dysków twardych. Wszystkie przedrostki rosną o 1000x: kilobajt ($10^{3}$), megabajt ($10^{6}$), gigabajt ($10^{9}$), terabajt ($10^{12}$), petabajt ($10^{15}$), eksabajt ($10^{18}$), zettabajt ($10^{21}$).
System IEC (binarny)
System Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) używa przyrostków opartych na podstawie 2, gdzie:
- $1\ \text{ZiB} = 2^{70}\ \text{bajtów} = 1 180 591 620 717 411 303 424\ \text{bajtów}$
- $1\ \text{Eibit} = 2^{60}\ \text{bitów} = 1 152 921 504 606 846 976\ \text{bitów}$
Ten system jest zgodny z architekturą komputerów (binarną) i jest używany przez systemy operacyjne takie jak Windows i macOS. Przedrostki rosną o 1024x ($2^{10}$): kibibajt ($2^{10}$), mebibajt ($2^{20}$), gibibajt ($2^{30}$), tebibajt ($2^{40}$), pebibajt ($2^{50}$), eksbibajt ($2^{60}$), zebibajt ($2^{70}$).
Formuły konwersji wyjaśnione
Konwersje wymagają dwóch korekt: uwzględnienia różnicy między bitem a bajtem (8 bitów = 1 bajt) i czynników konwersji systemów.
Konwersje w ramach tego samego systemu
System SI (ZB na Ebit):
System IEC (ZiB na Eibit):
Konwersje między systemami
ZB na Eibit (SI na IEC):
ZiB na Ebit (IEC na SI):
Praktyczne przykłady konwersji
Zastosowanie w badaniach naukowych
Teleskop Kosmiczny Hubble’a wygenerował około 150 ZB danych w ciągu swojego istnienia. Aby przesłać te dane na Ziemię za pomocą połączenia o prędkości 40 Ebit/s:
- Przelicz dane na Ebit:
- Oblicz czas transmisji:
Planowanie infrastruktury w rzeczywistym świecie
Centrum danych przechowuje 5 ZiB danych archiwalnych. Aby określić wymaganą przepustowość sieci do ich przesyłu w ciągu 30 dni:
- Przelicz na Eibit:
- Przelicz na dzienny transfer:
- Oblicz wymaganą prędkość:
Porównanie między systemami
Porównaj 1 ZB (SI) i 1 ZiB (IEC) w Ebit:
- $1\ \text{ZB} = 8000\ \text{Ebit}$
- $1\ \text{ZiB} \approx 9444,73\ \text{Ebit}$
Jednostka IEC jest około 18,06% większa niż jej odpowiednik SI w tej skali.
Kompleksowa tabela referencyjna konwersji
Z | Na | Współczynnik konwersji | Uwagi |
---|---|---|---|
1 ZB (SI) | Ebit (SI) | 8000 | Bezpośrednia konwersja SI |
1 ZB (SI) | Eibit (IEC) | ≈6938,89 | Konwersja między systemami |
1 ZiB (IEC) | Eibit (IEC) | 8192 | Bezpośrednia konwersja IEC |
1 ZiB (IEC) | Ebit (SI) | ≈9444,73 | Konwersja między systemami |
1 Ebit (SI) | ZB (SI) | 0,000125 | $\frac{1}{8000}$ |
1 Eibit (IEC) | ZiB (IEC) | 0,0001220703125 | $\frac{1}{8192}$ |
Kontekst historyczny pomiaru danych
Termin “zettabajt” po raz pierwszy pojawił się w literaturze technicznej w 1991 roku, gdy pamięć cyfrowa była mierzona w terabajtach. Potrzeba standaryzacji przedrostków binarnych pojawiła się w 1998 roku, gdy IEC formalnie wprowadziło kibibajt, mebibajt, gibibajt i kolejne jednostki, aby wyeliminować zamieszanie między interpretacjami dziesiętnymi i binarnymi. To rozróżnienie stało się kluczowe, gdy pojemności pamięci przekroczyły ilości konsumenckie i weszły w skale przedsiębiorstw i nauki, gdzie małe różnice procentowe reprezentowały ogromne wartości bezwzględne.
Często zadawane pytania
Ile Ebit jest w 2,5 ZB danych?
Korzystając z konwersji systemu SI:
To jest równoważne ciągłemu przesyłaniu wideo 4K (15GB/godzinę) przez około 42 328 lat.
Dlaczego potrzebujemy dwóch systemów pomiarowych?
System SI jest zgodny z przedrostkami metrycznymi dla spójności między dyscyplinami naukowymi. System IEC pasuje do architektury komputerów, gdzie adresowanie pamięci jest binarne. Używanie SI dla urządzeń pamięciowych utrzymuje spójność produkcji, podczas gdy IEC zapewnia dokładną reprezentację tego, jak systemy operacyjne zarządzają pamięcią.
Jak przeliczyć ZiB na Eibit?
Pomnóż przez 8192:
Ta konwersja jest dokładna w systemie IEC, ponieważ obie jednostki mają tę samą podstawę binarną.
Jaka jest różnica procentowa między ZB a ZiB?
1 ZiB jest około 18,06% większy niż 1 ZB:
Ta różnica staje się znacząca w skali zetta, przekraczając 180 miliardów gigabajtów na odpowiednik zettabajta.
Jak obliczyć wymaganą prędkość transmisji dla 10 ZB w 24 godziny?
- Przelicz ZB na Ebit:
- Oblicz bity na sekundę:
Wymaga to infrastruktury równoważnej 92 592 jednoczesnym połączeniom 10 Gbit/s.