【自学嵌入式：计算机组成原理】7. 常见的容量单位

7. 常见的容量单位

一、电脑中的容量单位

（一）核心概念：bit与byte

• bit（位）：计算机中最小的信息单位，对应1个二进制状态（0 或 1），也称为“比特”。
• byte（字节）：计算机基本数据存储单位，满足 \(1 \text{byte} = 8 \text{bit}\)（即8个二进制位组成1个字节）。

（二）常用容量单位换算

计算机容量单位遵循 1024进制（源于二进制位权特性），换算关系如下：

容量单位	英文缩写	换算关系	说明
字节	byte	—	基础单位（\(8 \text{bit} = 1 \text{byte}\)）
千字节	KB	\(1 \text{KB} = 1024 \text{bytes}\)	—
兆字节	MB	\(1 \text{MB} = 1024 \text{KB}\)	—
吉字节	GB	\(1 \text{GB} = 1024 \text{MB}\)	常用硬盘/内存容量单位
太字节	TB	\(1 \text{TB} = 1024 \text{GB}\)	大容量存储（如服务器）
拍字节	PB	\(1 \text{PB} = 1024 \text{TB}\)	企业级数据中心
艾字节	EB	\(1 \text{EB} = 1024 \text{PB}\)	超大规模数据存储

（三）下载速度的实际换算

网络速度单位常以 Mbit/s（兆比特每秒）表示，但文件大小以 MB/s（兆字节每秒）计量，需通过 \(1 \text{byte} = 8 \text{bit}\) 换算：

• 示例1：若下载软件显示“10M/s”，实际为 \(10 \text{Mbit/s}\)，换算为字节速度：

  \[10 \text{Mbit/s} \div 8 = 1.25 \text{MB/s} \]

• 示例2：“100M宽带”的理论下载速度：

  \[100 \text{Mbit/s} \div 8 = 12.5 \text{MB/s} \]

二、32位与64位电脑的区别

（一）核心定义：“位数”的物理意义

计算机的“位数”指 CPU一次能处理的数据宽度（或地址总线位数），决定系统可表示的最大无符号整数范围。

（二）32位系统的限制

• 最大无符号整数：\(2^{32} - 1 = 4294967295\)（约43亿）。
• 含义：32位系统最多直接处理“约43亿”以内的数值；若数据超此范围，需分段运算，效率显著降低。

（三）64位系统的优势

• 最大无符号整数：\(2^{64} - 1 \approx 9.2 \times 10^{18}\)（约92亿亿）。
• 含义：64位系统支持更大数值的直接运算，且可寻址内存突破32位系统的4GB限制（如支持16GB、32GB内存）。

（四）实际应用差异

场景	32位系统	64位系统
数值运算	无法直接处理超过 \(2^{32} - 1\) 的整数	支持 \(2^{64} - 1\) 以内的整数直接运算
内存支持	最大可寻址约4GB内存（受限于位数）	支持超过4GB的大内存（如16GB、32GB）
软件兼容性	仅支持32位程序	兼容32位与64位程序

总结：

• 容量单位核心是 bit 与 byte 的8倍关系（\(1 \text{byte} = 8 \text{bit}\)），换算遵循1024进制；
• 系统位数决定数据处理能力与内存支持上限，64位系统更适配现代大规模数据与高内存需求。