计算机领域SI单位,为什么对计算机存储单位(K,M,G,T)换算，总是糊里又糊涂？

最新推荐文章于 2024-08-20 17:22:21 发布

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#计算机领域SI单位

本文探讨了计算机存储容量单位的混乱现象，包括GB与MiB的区别，历史上1GB=1024MB的由来，以及SI与二进制单位的区分。作者揭示了术语G/M的真正含义，并介绍了IEC提出的二进制词头解决办法。

转自：http://www.cnblogs.com/lumnm/archive/2012/02/08/2342374.html

对于计算机专业的童鞋来说，大概对计算机存储单位换转换不算陌生，但是往往有力不从心总是感到迷迷糊糊。原因是不同书本、不同领域对他们的定义不尽相同。比如，计算机网络中1Kb=1000b，而操作系统和计算机组成原理中却用1Kb=1024b，1Mb=1024Kb 。。。，一般来说软件厂商如微软用1024，硬件厂商用1000。词头加在SI单位(非SI单位也可以使用并通常遵循此用法)之前表示10的整数幂次，譬如k表示10^3=1000，M表示10^6=1,000,000，G则表示10^9=1,000,000,000。举些例子，1kg=1000g，1km=1000m,1GeV=1,000,000,000eV=1,0

先明确一个关键问题，什么是G，什么是M？

G和M是国际单位制(SI)中所规定的词头(prefix)。词头加在SI单位(非SI单位也可以使用并通常遵循此用法)之前表示10的整数幂次，譬如k表示10^3=1000，M表示10^6=1,000,000，G则表示10^9=1,000,000,000。举些例子，1kg=1000g，1km=1000m,1GeV=1,000,000,000eV=1,000MeV，都是大家所熟悉的用法。24K金那个K和SI可没关系，24K的K也不是词头，因为后面没有单位。回到正题上来，虽然B并不是SI单位，但考虑到SI前缀不应用于2的幂次的明确要求，此处1GB应该是10^9B=1000*10^6B=1000MB。从这个意义上来说，硬盘厂商的标注没有错。

那么经常听到的1GB=1024MB的说法是怎么来的？这就要从计算机的童年时代说起。

起先计算机的存储容量低到可怜，几千个Byte算是很奢侈的容量，由于计算机的二进制特性，这个容量通常是2的整数次幂，用起来不方便。IT工程师们发现 2^10=1024与k=10^3接近，相差不过2%。于是就有人偷懒以1kB表示2^10B也就是1024B，初看起来一切都好，2%的差距并不大，时间长了大家也就接受了。

但问题在于，随着计算机的存储容量依摩尔定律(Moore’s Law)以指数增长，这个差值会越来越大。1kB与1KiB(稍后解释)相差不过2%，1MB与1MiB相差近5%，1GB与1GiB相差7%，1TB和 1TiB足足差了10%。可以预见，随着硬盘容量的进一步扩大，希捷为了这几个字母复杂多变的含义所吃的官司会越来越多。

时至今日，在IT业中已经形成了如下的这种混乱局面：

CPU厂商计算频率时认为1GHz=10^9Hz，内存厂商认为1GB=2^30B，硬盘/闪存则是1GB=10^9B，微软则坚持认为1GB= 2^30B。通信工程师们认为千兆以太网的位速率是1Gbit/s=10^9bit/s，32bit 33.3MHz的 PCI在一个周期内可以传输4Byte，带宽也就成了133.3MB=133.3*10^6B。更有甚者还有混着用的：1.44MB软盘的容量是奇怪的 1474560B。80柱面*2磁头*18扇区一共是2880个512B的扇区，于是就被叫成了1.44MB。如果我买了一台电脑拥有2.4GHz的 CPU/2GB的内存/320GB的硬盘/双GbE，那么这4个G中，唯独第2个的含义与众不同。

看来当初的偷懒做法和造成千年虫问题的节约搞法一样愚蠢是么？确实如此。为了解决这个混乱的局面，还是有人做过努力。早在1998年SI手册中明确要求SI词头不应用于2的幂次。而同年国际电工委员会(IEC)推出了一套适用于2进制的词头，并且得到了IEEE的批准 (IEEE 1541)——不过这还是一个试用的标准。简单来说就是在SI词头后加"i"。比如说k就成了Ki，M成了Mi，G成了Gi。发音把原来SI词头的第二个音节换成[bi]。譬如Ki念 [kibi]，Mi念[mebi],Gi则是[Gibi]等等依此类推。这样，kMG之类的的SI词头回复原来的含义，表示2幂次重任就交给了Ki= 2^10=1024，Mi=2^20=1048576，Gi=2^30=1073741824等等。这么一来，当表述一台电脑是3.15GHz CPU/2GiB内存/320GB硬盘时，G/Gi的含义就不存在歧义。很简明易懂的解决方案，然而很不幸似乎买IEC帐的着实不多，目前支持IEC词头的软件屈指可数——可喜的是其中包括Linux核心。更糟糕的是1G= 1024M这种约定俗成的错误观念已经根深蒂固。如果说千年虫问题到2000年就基本告一段落，而kMGTP这几个普普通通的字母带来的混乱，还会持续多久呢？

硬盘厂商将1GB定义为1,000,000,000B的常规做法又一次成为了争论的焦点。为了帮助对此有疑惑的网友搞清楚一些容易混淆的背景情况，草成此短文。水平有限，如有错误或是火星之处还请口下留情。CPU厂商计算频率时认为1GHz=10^9Hz，内存厂商认为1GB=2^30B，硬盘/闪存则是1GB=10^9B，微软则坚持认为1GB= 2^30B。通信工程师们认为千兆以太网的位速率是1Gbit/s=10^9bit/s，32bit 33.3MHz的 PCI在一个周期内可以传输4Byte，带宽也就成了133.3MB=133.3*10^6B。更有甚者还有混着用的：1.44MB软盘的容量是奇怪的 1474560B。80柱面*2磁头*18扇区一共是2880个512B的扇区，于是就被叫成了1.44MB。如果我买了一台电脑拥有2.4GHz的 CPU/2GB的内存/320GB的硬盘/双GbE，那么这4个G中，唯独第2个的含义与众不同。