字节、字、bit、bite的关系

计算机数据单位与传输速率为何
本文介绍了计算机科学中的基本数据单位,包括bit、byte、word及其相互转换关系,并解释了bps与Bps的区别,以及USB 2.0标准接口的理论传输速率。
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字word 
字节 byte 
位 bit 
字长是指字的长度

1字=2字节(1 word = 2 byte) 
1字节=8位(1 byte = 8bit) 
 
一个字的字长为16 
一个字节的字长是8

bps 是 bits per second 的简称。一般数据机及网络通讯的传输速率都是以「bps」为单位。如56Kbps、100.0Mbps 等等。 
Bps即是Byte per second 的简称。而电脑一般都以Bps 显示速度,如1Mbps 大约等同 128 KBps。 
bit 电脑记忆体中最小的单位,在二进位电脑系统中,每一bit 可以代表0 或 1 的数位讯号。 
Byte一个Byte由8 bits 所组成,可代表一个字元(A~Z)、数字(0~9)、或符号(,.?!%&+-*/),是记忆体储存资料的基本单位,至於每个中文字则须要两Bytes。当记忆体容量过大时,位元组这个单位就不够用,因此就有千位元组的单位KB出现,以下乃个记忆体计算单位之间的相关性:

1 Byte = 8 Bits

1 KB = 1024 Bytes

1 MB = 1024 KB

1 GB = 1024 MB

usb2.0标准接口传输速率。许多人都将“480mbps”误解为480兆/秒。其实,这是错误的,事实上“480mbps”应为“480兆比特/秒”或“480兆位/秒”,它等于“60兆字节/秒”,大家看到差距了吧。

这要从bit和byte说起:bit和byte同译为"比特",都是数据量度单位,bit=“比特”或“位”。 
byte=字节即1byte=8bits,两者换算是1:8的关系。 
mbps=mega bits per second(兆位/秒)是速率单位,所以正确的说法应该是说usb2.0的传输速度是480兆位/秒,即480mbps。 
mb=mega bytes(兆比、兆字节)是量单位,1mb/s(兆字节/秒)=8mbps(兆位/秒)。

我们所说的硬盘容量是40gb、80gb、100gb,这里的b指是的byte也就是“字节”。 
1 kb = 1024 bytes =2^10 bytes 
1 mb = 1024 kb = 2^20 bytes 
1 gb = 1024 mb = 2^30 bytes

比如以前所谓的56kb的modem换算过来56kbps除以8也就是7kbyte,所以真正从网上下载文件存在硬盘上的速度也就是每秒7kbyte。 
也就是说与传输速度有关的b一般指的是bit。 
与容量有关的b一般指的是byte。

最后再说一点: usb2.0 480mbps=60mb/s的传输速率还只是理论值,它还要受到系统环境的制约(cpu、硬盘和内存等),其实际读、取写入硬盘的速度约在11~16mb/s。但这也比usb1.1的12mbps(1.5m/s)快了近10倍。

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<think>嗯,用户这次询问的是CAN通信矩阵中报文字节长度(Msg Length)的来源。这个问题其实之前讨论的报文周期时间一样,都是通信矩阵设计的关键参数。不过Msg Length更偏向物理层数据链路层的约束。 从用户提供的引用材料看,[^1]提到CAN报文采用广播机制,所有节点都会收到报文但会根据ID进行过滤。这意味着报文长度直接影响总线负载,因为不管节点是否需要,整个报文都会被传输。[^2]特别提到DBC文件中校验计数器的位置问题,还提到空白位处理——这其实暗示了报文字节长度对数据完整性的影响。 用户可能正在设计汽车电子系统,需要精确计算总线负载。考虑到之前讨论过周期时间,现在问长度,可能是要做完整的带宽规划。ta应该需要知道这个长度是怎么确定的,而不是简单接受DBC文件里的数值。 报文字节长度来源主要有三方面: 第一是信号布局需求。比如某个报文要传输12个信号:4个8位信号8个1位开关量。简单相加是40位,但实际CAN帧数据场固定为8字节(64位),所以必须填满64位。这里就涉及信号在字节内的排列方式,小端序大端序会影响具体布局但不会改变总字节数。 第二是协议标准强制规定。经典CAN固定64位数据场,长度只能是0-8字节。而CAN FD就灵活得多,数据场可达64字节。用户如果看到某个报文定义超过8字节,那一定是CAN FD网络。 第三是预留设计冗余。比如某报文实际只用了48位,但工程师可能故意填满64位。为什么?因为未来升级可能要加信号,提前占位可以避免改动报文ID矩阵。这个在OEM设计规范里很常见。 对了,用户引用[^2]提到空白位填充的问题很有意思。DBC工具不会自动填满空白位,需要人工指定填充值(通常是0)。但接收方必须按完整长度校验,否则E2E保护会出错。这点在实际开发中经常被忽视。 </think>在CAN通信矩阵中,报文字节长度(**Msg Length**)的来源主要由以下三个核心因素决定,其设计需严格遵循物理层协议数据链路层约束: --- ### 一、数据帧结构规范(物理层约束) 1. **CAN协议标准强制定义** - **经典CAN(CAN 2.0)**:数据场长度固定为**0-8字节** $$ L_{\text{data}} \in \{0,1,2,3,4,5,6,7,8\} \text{ bytes} $$ - **CAN FD**:数据场长度可扩展至**0-64字节** $$ L_{\text{data}} \in [0,64] \text{ bytes} \quad (\text{步进1字节}) $$ 协议标准直接限定最大可用长度,不可突破[^1]。 2. **帧格式开销** | 段 | 长度(bit) | 说明 | |-----------------|-------------|--------------------------| | 帧起始(SOF) | 1 | 固定段 | | 标识符(ID) | 11/29 | 标准帧/扩展帧 | | 控制域(RTR/DLC) | 6 | 含DLC(数据长度码) | | CRC/ACK/帧结束 | 24 | 包含填充位 | **实际报文总长度** = 数据场 + 固定开销(最小44 bit) --- ### 二、信号布局需求(数据层来源) 1. **信号长度合成** DBC文件中定义的所有信号(Signal)的总比特数决定最小数据场长度: $$ L_{\text{min-data}} = \left\lceil \frac{\sum_{i=1}^{n} \text{Signal}_i^{\text{length}}}{8} \right\rceil \text{ bytes} $$ **例如**: - 需传输4个8-bit信号 + 8个1-bit开关量 → 总需求40 bit - 最小数据场长度 = $\lceil 40/8 \rceil = 5 \text{ bytes}$ 2. **字节对齐优化策略** | 信号布局场景 | 处理方案 | 长度影响 | |----------------------|------------------------------|------------------------| | 信号跨字节边界 | 插入填充位(Padding) | 增加无效字节 | | 未用低位(LSB) | 填充0 | 长度不变 | | 预留扩展空间 | 主动补0至8字节边界 | 延长报文 | 如引用[^2]所述,空白位需显式填0以保证E2E校验正确性。 --- ### 三、总线负载优化(系统级约束) 1. **带宽利用率公式** 总线负载率$\eta$与报文长度$L_i$、周期$T_i$的关系: $$ \eta = \sum_{i=1}^{n} \frac{L_{\text{frame},i}}{T_i} \times \frac{1}{B_{\text{rate}}} $$ 其中$L_{\text{frame},i}$包含**数据场+44位固定开销+位填充开销** **设计原则**:$\eta < 70\%$(经典CAN)或$<90\%$(CAN FD)[^1] 2. **长度-周期权衡策略** | 信号类型 | 典型长度 | 周期 | 优化目标 | |----------------|----------|-----------|------------------------| | 高实时控制信号 | 4-6字节 | 1-5 ms | 最小化传输延迟 | | 大批量传感器 | 8字节 | 10-20 ms | 单帧最大化数据吞吐 | | 诊断报文 | 1-2字节 | 1000 ms | 降低非关键负载 | --- ### 设计冲突示例分析 **场景**: - 需求:传输12个温度信号(每个10-bit) - 经典CAN限制:最大8字节(64 bit) **解决方案**: 1. 信号压缩:合并信号至$\lceil12 \times 10 /8 \rceil=15 \text{ bytes}$ → **超出8字节** 2. 拆分报文: - 报文A:8字节承载8个信号($8 \times 8\text{bit} = 64\text{bit}$) - 报文B:4字节承载剩余4信号($4 \times 10\text{bit}=40\text{bit}$) 3. 牺牲实时性:降低报文B发送周期至100ms --- ### 特殊场景处理 1. **混合长度网络** CAN FD与经典CAN共存时,网关需截断>8字节报文(如Autosar PDUR模块)。 2. **DBC文件定义** ```dbc BO_ 1000 ESP_Control: 5 ECU_ABS // 报文ID 1000,长度5字节,发送节点ECU_ABS SG_ WheelSpeed_FL : 0|12@1+ (0.1,0) [0|1500] "km/h" // 信号定义 SG_ Padding : 12|4@0+ (1,0) [0|0] "" // 显式填充位 ``` 长度值在`BO_`行直接定义,包含有效信号+填充位[^2]。 ---
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