Az információ
Információ az informatikában#
Eredetileg jobb számológépet szerettek volna az emberek, később igény lett a hatékonyabb információ feldolgozásra és tárolásra is. Ez ihlette meg a számítógépet.
Az informatika az információ keletkezésével, továbbításával, tárolásával, feldolgozásával foglalkozó tudomány (számítógépes információfeldolgozás).
Ebben a fejezetben megnézzük mi is az az információ, és hogyan lehet azt mérni.
Az információ jelentése#
Fogalom
Az információ új ismeretet jelent.
Előzetes ismereteink, tudásunk alkalmazásával a befogadott adatot értelmezzük, jelentését megértjük, azaz ismerethez jutunk (ha valamilyen okból az "adatot" nem tudjuk dekódolni és jelentését megfejteni, akkor nem kapunk új ismeretet). Ha az előzetes ismereteinkhez képest a jelentés új ismeret, akkor információ, ha nem, akkor nem információ. Az információ mindig szubjektív, csakis az emberi agyban keletkezik és létezik, az a jelentés, amit a befogadó ember az objektív adatnak tulajdonít. Ugyanaz az adat két különböző befogadóban különböző információvá értelmeződhet.
Az információmennyiség#
Állítás
Az információmennyiség az esemény bekövetkezésének valószínűségétől függ, és független a jelentéstől.
Shannon definíciója szerint I = -log2 p, azaz egy megfigyelés, vagy mérés eredménye akkor jelent nagy információmennyiséget, ha a kérdéses esemény bekövetkezésének valószínűsége kicsiny (az információmennyiséget szokás a bizonytalanság mértékének is tekinteni). Ha egy megfigyelés eredménye csak kétféle lehet és mindkét eredmény valószínűsége ugyanakkora (50-50%), akkor bármelyik bekövetkezése pontosan 1 bit információmennyiséget jelent (-log2 1/2 = 1).
Állítás
Az információmennyiség egysége = 1 bit.
Bit és bájt#
Ahogyan fent olvastuk, az információ mennyisége az 1 bit.
A bit jele: b
Ezt kettes számrendszerben vizsgálva lehet 0, vagy 1.
Ez a legkisebb mértékegysége az információnak.
Bit#
Tehát 1 biten 1 darab 1-es vagy 1 darab 0-ás értéket tudunk eltárolni.
Ez nem túl sok.
Ha 2 bitet veszünk, akkor az két helyiértéket jelent a 2-es számrendszerből.
Az 1-esek helyiértékét, és a 2-esek helyiértékét.
Két helyiértéken (2 biten) már több számot is el tudunk tárolni:
| 21 = 2 | 20 = 1 | A szám binárisan és decimálisan |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 002 = 010 |
| 0 | 1 | 012 = 110 |
| 1 | 0 | 102 = 210 |
| 1 | 1 | 112 = 310 |
Ez az összes variáció, amit fel tudunk írni. Tehát 2 biten a 0, 1, 2 és 3 értékek tárolhatóak el.
És így tovább, ha még több bitet veszünk.
Bájt#
Viszont elég hosszú lenne mindent bitekben számolni, így van egy új mértékegység: a bájt.
Állítás
A bájt (byte) jele: B
8 bit = 1 bájt
Állítás
A számítógépes adattárolás szempontjából a legkisebb önállóan is értelmezhető egysége a bájt.
A 8 bit 8 helyiértéket jelent a 2-es számrendszerben. Mondhatnánk, hogy "a nyolc jegyű számok", ahogyan 10-es számrendszerben mondunk ilyesmit.
A jobb megértés érdekében nézzük meg ezt a 10-es számrendszerben 8 jegyű számokra.
Kérdés
A 10-es számrendszerben 4 helyiértéken melyik a legkisebb és legnagyobb érték, amit el tudunk tárolni?
Hétköznapiabban megfogalmazva:
Melyik a legkisebb szám, amit 4 jegyen tudunk ábrázolni, és melyik a legnagyobb 4 jegyű szám?
Tehát vesszük a 4 helyiértéket: 0000
A legkisebb, amit fel tudunk írni: 0
A legnagyobb, amit fel tudunk írni: 9999
Ugye 10-es számrendszerben a 9-es szám a bír a legnagyobb értékkel jelként egy helyiértéken.
Így a számok, amiket el tudunk 10-es számrendszerben 4 helyiértéken tárolni: 0-9999
Nézzük meg helyiértékes táblázatban a legnagyobb 4 helyiértékes (4 jegyű) számot:
| 103 = 1000 | 102 = 100 | 101 = 10 | 100 = 1 |
|---|---|---|---|
| 9 | 9 | 9 | 9 |
Az eredmény: 1000 * 9 + 100 * 9 + 10 * 9 + 1 * 9 = 9999
Kérdés
8 biten, azaz 1 bájton milyen értékeket tudunk eltárolni?
Tehát vesszük a 8 helyiértéket: 00000000
A legkisebb, amit fel tudunk írni: 0
A legnagyobb, amit fel tudunk írni: 111111112 = 25510
Nézzük meg egy helyiértékes táblázatban, ahol minden helyiértéket 1-re állítunk (ugye 2-es számrendszerben ez a legnagyobb helyiértékre írható jel):
| 27 = 128 | 26 = 64 | 25 = 32 | 24 = 16 | 23 = 8 | 22 = 4 | 21 = 2 | 20 = 1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Az eredmény: 128 * 1 + 64 * 1 + 32 * 1 + 16 * 1 + 8 * 1 + 4 * 1 + 2 * 1 + 1 * 1 = 255
Ez abból is látható, hogy a következő helyiérték a 256 lenne, tehát az annál eggyel kisebb értéket lehet eltárolni 8 helyiértéken.
Tehát 1 bájton 0-255-ig tudunk értéket tárolni.
Kérdés
Hogyan tudunk bármilyen információt is eltárolni bájtokban?
Az informatikában minden binárisan van ábrázolva és tárolva. A szövegek, képek, zenék, videók, játékok, minden.
Kérdés
Mire elegendő 1 bájt?
Hogy 1 bájt mire elegendő, erre később fogunk kitérni. Addig is röviden annyit, hogy például 1 bájton az ASCII kódtábla értelmében 1 karaktert tudunk eltárolni (egy számértéknek megfeleltetünk egy karaktert, így összesen 255 fajta karakter értelmezhető 1 bájton).
Mértékegységek#
A bájt sem túl nagy egység önmagában, így mértékegységekre lesz szükségünk, hogy egyszerűbben tudjunk számolni nagyobb adatokkal:
| Mértékegység | Adatmennyiség |
|---|---|
| 1 bájt (B) | 8 bit (b) |
| 1 kilobájt (KB) | 1024 bájt (B) |
| 1 megabájt (MB) | 1024 kilobájt (KB) |
| 1 gigabájt (GB) | 1024 megabájt (MB) |
| 1 terabájt (TB) | 1024 gigabájt (GB) |
| 1 petabájt (PB) | 1024 terabájt (TB) |
| 1 exabájt (EB) | 1024 petabájt (PB) |
| 1 zettabájt (ZB) | 1024 exabájt (EB) |
| 1 yottabájt (YB) | 1024 zettabájt (ZB) |
Láthatjuk, hogy szinte mindenhol 1024 a váltószám (kivéve a bit és bájt között).
Napjainkban egy átlagos ember maximum terabájttal találkozik. De általánosságban amit többen ismerhetnek már a hétköznapokból, az a kilobájt, megabájt és gigabájt.
Kérdés
Mihez lehet viszonyítani ezeket a mértékegységeket?
- Kilobájt: Egy szöveges adattípus, például szöveges fájl vagy Word dokumentum, Excel táblázat.
- Megabájt: A nagyobb felbontású képek, a zenék.
- Gigabájt: Videók, a "komolyabb" PC játékok.
Természetesen egy hatalmas Excel táblázat is lehet megabájt nagyságrendű, ahogyan egy egyszerű játék is lehet pár megabájtos. Egy videó fájlmérete is számtalan paramétertől függ (például a felbontás, hossz, tömörítés aránya, stb.).
Ezek csak általánosságban értendőek, hogy legyen viszonyítási alapunk.
Google adatközpont#
Az óriás tech vállalatoknak (például a Google) van exabájt adatmennyisége, amit hatalmas kialakított data center-ekben (adatközpontokban) tárolnak.
A Google Douglas-i adatközpontja.
A Google Douglas-i szerverközpont (kéréseket kiszolgáló számítógépek központja) vízvezetékei, amelyekkel a szervereket hűtik. A G-bike (kerékpár) segítségével az alkalmazottak könnyebben közlekedhetnek a hatalmas létesítményben.
Az alábbi videóban a Google 6 rétegből álló biztonsági intézkedéseit láthatjuk egy adatközpont esetében: