Bit คืออะไร? ทำความรู้จักหน่วยพื้นฐานที่สุดของข้อมูลดิจิทัล
Bit คืออะไร? ทำความรู้จักหน่วยพื้นฐานที่สุดของข้อมูลดิจิทัล Bit (บิต) เป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดของข้อมูลในการคำนวณและสื่อสารดิจิทัล คำว่า Bit เป็นคำผสม (portmanteau) มาจากคำว่า binary digit ซึ่งหมายถึงตัวเลขฐานสอง โดย
สรุปใจความสำคัญ
- Bit ย่อมาจาก Binary Digit และเป็นหน่วยข้อมูลที่เล็กที่สุดในระบบคอมพิวเตอร์
- ในทฤษฎีสารสนเทศ บิตมีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า 'shannon'
- 8 บิต รวมกันเท่ากับ 1 ไบต์ (Byte)
- บิตสามารถแทนค่าได้ด้วยสถานะทางกายภาพที่แตกต่างกันสองสถานะ เช่น แรงดันไฟฟ้าสูง/ต่ำ หรือ ขั้วแม่เหล็กเหนือ/ใต้
Bit (บิต) เป็นหน่วยพื้นฐานที่สุดของข้อมูลในการคำนวณและสื่อสารดิจิทัล คำว่า Bit เป็นคำผสม (portmanteau) มาจากคำว่า binary digit ซึ่งหมายถึงตัวเลขฐานสอง โดยบิตจะแทนสถานะทางตรรกะที่มีค่าที่เป็นไปได้เพียงสองค่าเท่านั้น
โดยทั่วไป ค่าเหล่านี้จะถูกแทนด้วย 1 และ 0 แต่ในบริบทอื่นๆ อาจใช้การแทนค่า เช่น จริง/เท็จ (true/false), ใช่/ไม่ใช่ (yes/no), เปิด/ปิด (on/off) หรือ บวก/ลบ (+/−)
การจัดกลุ่มของบิต
เมื่อบิตหลายๆ บิตมารวมกันเป็นกลุ่ม จะถูกเรียกว่า bit string, bit vector หรือ bit array ซึ่งมีการจัดกลุ่มที่สำคัญดังนี้:
- Nibble: กลุ่มของบิต 4 บิต
- Byte: กลุ่มของบิต 8 บิต (เป็นหน่วยมาตรฐานที่ใช้บ่อยที่สุด แม้ว่าในอดีตขนาดของไบต์อาจไม่คงที่)
- Word: จำนวนของไบต์ที่สัมพันธ์กับสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์ (เช่น half word, full word, double word) ซึ่งมักจะเป็นเลขยกกำลังของสอง
บิตในทฤษฎีสารสนเทศ (Information Theory)
ในทางทฤษฎีสารสนเทศ หนึ่งบิตคือเอนโทรปีของตัวแปรสุ่มแบบไบนารีที่มีโอกาสเกิด 0 หรือ 1 เท่าๆ กัน หรือคือข้อมูลที่ได้รับเมื่อเราทราบค่าของตัวแปรนั้น ในหน่วยนี้ บิตยังถูกเรียกว่า shannon เพื่อเป็นเกียรติแก่ Claude E. Shannon บิดาแห่งทฤษฎีสารสนเทศ
การบีบอัดข้อมูลและการตรวจจับข้อผิดพลาด
เป้าหมายของการบีบอัดข้อมูล (Data Compression) คือการหาตัวแทนของสตริงข้อมูลที่สั้นลง เพื่อให้ใช้จำนวนบิตน้อยลงในการจัดเก็บหรือส่งผ่านข้อมูล ส่วนในด้านการตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาด (Error Detection and Correction) จะเป็นการเพิ่มข้อมูลส่วนเกิน (redundant data) เข้าไปเพื่อให้สามารถตรวจสอบหรือแก้ไขความผิดพลาดที่เกิดขึ้นระหว่างการส่งข้อมูลได้
ประวัติความเป็นมา
Ralph Hartley ได้เสนอการใช้การวัดข้อมูลแบบลอการิทึมในปี 1928 ต่อมา Claude E. Shannon ได้ใช้คำว่า "bit" เป็นครั้งแรกในบทความวิชาการชื่อ "A Mathematical Theory of Communication" ในปี 1948 โดยเขาให้เครดิตแก่ John W. Tukey ผู้ซึ่งย่อคำว่า "binary digit" ให้เหลือเพียง "bit" ในบันทึกของ Bell Labs เมื่อวันที่ 9 มกราคม 1947
การแทนค่าทางกายภาพของบิต
บิตสามารถถูกจัดเก็บได้ด้วยอุปกรณ์ดิจิทัลหรือระบบทางกายภาพใดๆ ที่มีสองสถานะที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่น:
- สวิตช์ไฟฟ้า: สถานะ เปิด หรือ ปิด
- แรงดันไฟฟ้า: ระดับแรงดันสูง หรือ แรงดันต่ำ
- แม่เหล็ก: ทิศทางการจัดเรียงขั้วแม่เหล็ก (ใช้ในฮาร์ดดิสก์และแถบแม่เหล็ก)
- แสง: ระดับความเข้มของแสงที่แตกต่างกัน
- DNA: การจัดเรียงตัวของสาย DNA แบบย้อนกลับ
วิวัฒนาการของอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล
| ยุคสมัย | เทคโนโลยีที่ใช้แทนค่าบิต |
|---|---|
| ยุคแรก | บัตรเจาะรู (Punched Cards), เทปกระดาษเจาะรู |
| ยุคหลอดสูญญากาศ | รีเลย์ไฟฟ้า (Electrical Relays), หลอดสูญญากาศ |
| ยุคแม่เหล็ก | หน่วยความจำแกนแม่เหล็ก (Magnetic-core memory), เทปแม่เหล็ก, จานแม่เหล็ก |
| ยุคปัจจุบัน | เซมิคอนดักเตอร์, DRAM, SSD (ใช้ระดับประจุไฟฟ้า) |
คำถามที่พบบ่อย
ความแตกต่างระหว่าง bit (b) และ Byte (B) คืออะไร?
bit (ตัว b เล็ก) คือหน่วยข้อมูลที่เล็กที่สุดแทนค่า 0 หรือ 1 ส่วน Byte (ตัว B ใหญ่) คือกลุ่มของ 8 บิต ซึ่งมักใช้เป็นหน่วยวัดขนาดไฟล์หรือความจุของหน่วยความจำ
ใครเป็นผู้คิดค้นคำว่า 'bit'?
John W. Tukey เป็นผู้ย่อคำว่า 'binary digit' เป็น 'bit' และ Claude E. Shannon เป็นผู้นำคำนี้มาใช้ในงานเขียนทางวิชาการในปี 1948
นอกจาก 0 และ 1 แล้ว บิตสามารถแทนด้วยอะไรได้บ้าง?
บิตสามารถแทนด้วยคู่ของค่าที่ตรงข้ามกัน เช่น True/False, Yes/No, On/Off หรือแม้แต่สถานะทางกายภาพ เช่น การมีรูเจาะหรือไม่มีรูเจาะในบัตรเจาะรู