Bit

Rozbalit box

Obsah boxu

Bit (značka b) je základní a nejmenší jednotkou informace, se kterou počítače a další digitální zařízení pracují. Název je zkratkou anglického výrazu binary digit (dvojková číslice). Bit může nabývat pouze dvou hodnot, které se obvykle označují jako 0 a 1. Tyto dvě hodnoty představují dva vzájemně se vylučující stavy, jako jsou například "pravda/nepravda", "zapnuto/vypnuto" nebo "ano/ne".

Všechna data v počítačích, od textu přes obrázky až po zvuk a video, jsou v konečném důsledku reprezentována jako sekvence bitů. Seskupením bitů do větších celků, jako jsou bajty (obvykle 8 bitů), lze reprezentovat složitější informace, například znaky abecedy nebo čísla. Rychlost přenosu dat se často měří v bitech za sekundu (b/s) a jejich násobcích (kb/s, Mb/s, Gb/s).

📜 Historie

Koncept použití dvou stavů k reprezentaci informací je starší než samotné počítače. Již v 17. století se Gottfried Wilhelm Leibniz zabýval dvojkovou soustavou. V 19. století George Boole vytvořil systém logiky, známý jako Booleova algebra, který pracuje s pravdivostními hodnotami (pravda/nepravda) a stal se matematickým základem moderních digitálních obvodů.

Zásadní zlom přišel v roce 1948, kdy Claude Shannon, považovaný za otce teorie informace, publikoval svou klíčovou práci "A Mathematical Theory of Communication". V ní formálně definoval bit jako základní jednotku informace a zavedl jej jako míru informační entropie.

Samotný termín "bit" poprvé použil americký matematik a statistik John Tukey v interním dokumentu Bellových laboratoří v roce 1947. Termín se rychle ujal a stal se standardem v nově se rodícím oboru informatiky.

⚙️ Definice a fyzická reprezentace

Bit je abstraktní koncept, ale v reálném světě musí být fyzicky reprezentován. V digitálních zařízeních se pro reprezentaci dvou stavů bitu (0 a 1) využívají různé fyzikální jevy:

Elektrické napětí: V integrovaných obvodech a tranzistorech je jeden stav (např. 1) reprezentován vysokou úrovní elektrického napětí a druhý stav (0) nízkou úrovní.
Magnetismus: Na pevných discích (HDD) jsou bity ukládány jako magnetická orientace malých oblastí na povrchu plotny (např. severní pól = 1, jižní pól = 0).
Světlo: V optických discích (CD, DVD, Blu-ray) jsou bity reprezentovány jako mikroskopické prohlubně (pity) a plošky (landy) na povrchu disku, které odlišně odrážejí laserový paprsek.
Elektrický náboj: V pamětech typu DRAM je bit uložen jako přítomnost nebo nepřítomnost elektrického náboje v malém kondenzátoru.

Bez ohledu na fyzickou podobu je logický princip vždy stejný: existence dvou jasně rozlišitelných stavů.

📊 Bit v teorii informace

Podle Clauda Shannona je množství informace v jedné zprávě definováno jako záporný logaritmus pravděpodobnosti této zprávy. Pokud máme systém se dvěma stejně pravděpodobnými stavy (např. hod mincí), pak informace získaná zjištěním výsledku je přesně jeden bit.

Matematicky vyjádřeno, množství informace I v bitech je: I = -log₂(p) kde p je pravděpodobnost daného stavu. Pro systém se dvěma stejně pravděpodobnými stavy (p = 0,5) platí: I = -log₂(0,5) = -(-1) = 1 bit.

Počet různých hodnot, které lze reprezentovat pomocí n bitů, je 2ⁿ. Například:

1 bit může reprezentovat 2¹ = 2 stavy (0, 1)
2 bity mohou reprezentovat 2² = 4 stavy (00, 01, 10, 11)
8 bitů (1 bajt) může reprezentovat 2⁸ = 256 stavů
32 bitů může reprezentovat 2³² ≈ 4,3 miliardy stavů

🔗 Vztah k jiným jednotkám

Bit je základní jednotka, ale v praxi se častěji pracuje s jejími násobky a odvozenými jednotkami.

Bajt (Byte)

Nejběžnější odvozenou jednotkou je bajt (anglicky byte, značka B), který je téměř vždy definován jako skupina 8 bitů. Bajt je základní adresovatelnou jednotkou paměti ve většině moderních počítačových architektur. Jeden bajt může reprezentovat například jeden znak v kódování ASCII.

Násobky bitu a bajtu

Pro vyjádření větších objemů dat se používají standardní předpony SI (kilo, mega, giga atd.). Zde však historicky vznikla nejednoznačnost:

Decimalní předpony (základ 10): Používají se především pro vyjádření přenosových rychlostí.

   *   1 kilobit (kb) = 10³ = 1 000 bitů
   *   1 megabit (Mb) = 10⁶ = 1 000 000 bitů
   *   1 gigabit (Gb) = 10⁹ = 1 000 000 000 bitů

Binární předpony (základ 2): Používají se pro vyjádření kapacity paměti a úložného prostoru, protože počítačová architektura je založena na mocninách dvou. Pro zamezení nejednoznačnosti zavedla Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) speciální binární předpony.

   *   1 kibibit (Kib) = 2¹⁰ = 1 024 bitů
   *   1 mebibit (Mib) = 2²⁰ = 1 048 576 bitů
   *   1 gibibit (Gib) = 2³⁰ = 1 073 741 824 bitů

V praxi se však často (a nesprávně) používají decimální předpony i pro binární kapacity (např. výrobci pevných disků udávají kapacitu v gigabajtech (GB, 10⁹ B), zatímco operační systém ji zobrazuje v gibibajtech (GiB, 2³⁰ B), což vede k zdánlivému rozdílu v kapacitě).

💻 Použití

Bity jsou základním stavebním kamenem celého digitálního světa.

Přenosové rychlosti: Rychlost internetového připojení nebo síťových karet se udává v bitech za sekundu (b/s, bps) a jejich násobcích (např. 100 Mb/s znamená přenos 100 milionů bitů za sekundu).
Kapacita úložiště: Velikost pevných disků, SSD disků, USB disků a dalších paměťových médií se udává v násobcích bajtu (GB, TB).
Počítačová architektura: Termíny jako 32bitový nebo 64bitový procesor se vztahují k šířce registrů procesoru a datové sběrnice, tedy kolik bitů dokáže procesor zpracovat v jednom taktu.
Kódování dat: Všechna digitální data jsou kódována pomocí bitů. Například v kódování UTF-8 je písmeno 'A' reprezentováno bajtem `01000001`.
Grafika a zvuk: Barevná hloubka obrázku (např. 24 bitů na pixel) udává, kolik bitů je použito k reprezentaci barvy jednoho bodu. Vzorkovací frekvence a bitová hloubka (např. 16 bitů) u zvuku určují jeho kvalitu.

⚛️ Budoucnost: Kvantový bit (Qubit)

S nástupem kvantových počítačů se objevuje nová jednotka informace – qubit (kvantový bit). Na rozdíl od klasického bitu, který může být pouze 0 nebo 1, může qubit díky principu kvantové superpozice existovat v jakékoli kombinaci obou stavů současně.

Navíc díky kvantovému provázání může stav jednoho qubitu okamžitě ovlivnit stav jiného, i když jsou od sebe vzdálené. Tyto vlastnosti umožňují kvantovým počítačům řešit určité typy úloh (např. faktorizace velkých čísel nebo simulace molekul) exponenciálně rychleji než nejvýkonnější klasické superpočítače. Qubit tak představuje další evoluční krok v reprezentaci a zpracování informací.

🧑‍🏫 Pro laiky

Představte si bit jako obyčejný vypínač světla. Má pouze dvě polohy: ZAPNUTO a VYPNUTO.

Stav VYPNUTO můžeme označit jako 0.
Stav ZAPNUTO můžeme označit jako 1.

S jedním vypínačem toho moc nesdělíme – jen jestli je světlo zapnuté, nebo ne. Když ale vezmeme více vypínačů a seřadíme je vedle sebe, můžeme vytvářet složitější zprávy.

Například s osmi vypínači (což odpovídá jednomu bajtu) můžeme vytvořit 256 různých kombinací zapnutí a vypnutí. Každé takové kombinaci můžeme přiřadit nějaký význam – třeba písmeno, číslo nebo barvu. Kombinace `VYPNUTO - ZAPNUTO - VYPNUTO - VYPNUTO - VYPNUTO - VYPNUTO - VYPNUTO - ZAPNUTO` (v řeči počítačů `01000001`) tak může znamenat písmeno 'A'.

Celý digitální svět, od textu, který čtete, přes fotky na sociálních sítích až po filmy, je ve své podstatě jen obrovské množství takových "vypínačů" (bitů) seřazených za sebou a interpretovaných počítačem.

⏰ Tento článek je aktuální k datu 29.12.2025