数据存储单位——真题详解

news2024/9/20 22:48:15

在计算机中，以下哪个选项描述的数据存储容量最小?( )

A. 字节(byte)

B. 比特(bit)

C. 字(word)

D. 千字节(kilobyte)

【答案】

【解析】

本题考查计算机数据存储容量单位的比较，这个题目看起来很简单，但有的老师甚至都会做错，因为这里面存在概念模糊的问题。

1．存储单位的定义

比特（bit）是计算机中最小的信息单元，也称为“位”。它指二进制数据中的一个数字，只能是0或1。论大小来说，1字节等于8比特（bit），显然比特这个单位更小。

但是我们在使用计算机时，数据都是以字节为单位进行存储的，正因如此，有些人（甚至有老师）认为比特根本不能算作存储单位，字节才是最小的存储单位。

可见，比特能不能算作存储单位是问题的关键。咱们都知道，计算机是按二进制存储的，存储的只有1和0（其实本质上存的是高、低电信号），每个最小的存储位置必然可以存1，也可以存0。这个最小的存储位置就是“位”（这也是命名为“位”的原因，“比特”这个词完全是音译词，不推荐使用）。

再看看内存的样子，它那么多金色的引脚（被称为金手指）正是对应着一个个二进制位。

所以，比特当然应该算作存储单位。既然能算作存储单位，那最小的存储单位无疑就是比特了。

但是，既然比特是最小的存储单位，为什么我们在实际存数据时不以它为单位来存储，而以字节为单位呢？这就涉及到单位的适用性问题，因为比特这个单位实在太小了，它只有0和1，只能区分出两个特征，就算存储最简单的十进制数字也要能区分出10个特征，因此以它为单位太不适用了。所以，我们总是以字节为单位存入数据，哪怕只存入1，它占的内存空间也是一个字节，在内存中存的实际上是00000001。

这样存不会造成内存的浪费吗？浪费是肯定有浪费的，但浪费并不大。1个字节能区分出256个特征，这就意味着，但凡要区分的特征数少于256个，都会存在内存浪费。比如占一个字节的ASCII码就只有128个字符，有个位是用不上的（实际未用上的是最高位，所有编码的最高位都是0。但是这个位也不是完全没用，可用作校验位，防止数据传输过程中出错）。但这种浪费是值得的，因为它换来的是找数据速度的加快。举个最简单的例子，你是一毫米一毫米的爬快，还是一步一步地走快？再举个例子，有的东西标价可能会小到角、分（当然这个年代分已成了珍惜物种），很多人嫌麻烦，就不找零了，本质上这也是通过浪费来提高效率。

2．基本单位和最小单位的区别

基本单位和最小单位并不是同一个概念，二者最根本的区别在于用途不同。基本单位是为了方便计算和测量而人为规定的基础单位，它是基于实用性和使用的广泛确定的。比如国际单位制中规定长度的基本单位是“米”，它最初是法国制定的，定义为“通过巴黎的地球子午线全长的四千万分之一”，虽然这个定义有强列的民族色彩，但是如果它不够实用，显然也是无法流行起来的。1米的距离大概就是一大步，用这个长度作为量尺显然是具有实用性的。试想，如果法国人当初任性地将米定义为“通过巴黎的地球子午线全长的四分之一”，它还能成为通用的长度基本单位吗？

基本单位之所以“基本”，就是它可以导出其他单位。不管是比米大的千米还是比米小的分米、厘米、毫米、微米都是基于米推导出来的。分米、厘米、毫米、微米都比米小，但都不能叫基本单位。从这一点也可以看出，基本单位与最小单位完全不同。

最小单位指的是不可再分的最小单位量。它通常是跟物理层面相关的，不是人为规定。比如数据存储的最小物理单元就是位，所以位是数据存储的最小单位。人为规定的单位一般都无法成为最小单位，比如前面说的微米，甚至纳米、榻榻米都不能算最小单位，既然都是规定的，说不定哪天就会搞出个更小的单位。

总结一下：字节是数据存储的基本单位，位（比特）是数据存储的最小单位。

此外，注意本题的问法：“数据存储容量最小”，其实已经从问题上规避掉了基本单位和最小单位这样的纯概念理解辨析，所以更没有理由选字节了。

3．其他导出单位

看名字就知道，千字节（kilobyte，简称KB）就像千米和米的关系一样，是在字节基础上推导出来的推导单位。与常识不大一样的是，1KB等于1024字节（而不是我们习惯性的1000字节，这是因为字节的计算是以二进制为基础的，1024等于2^10）。还有一些其他导出单位，关系是这样的：字节（Byte）<千字节（KB, Kilobyte）< 兆字节（MB, Megabyte）<吉字节（GB, Gigabyte）<太字节（TB, Terabyte），相邻单位的倍数关系都是1024。