Mỗi ngày, chúng ta lướt qua hàng tá bức ảnh, xem vô số video, hay đọc biết bao tài liệu trên mạng. Tất cả những thứ đó đều là dữ liệu, và chúng chiếm một "không gian" nhất định trong thế giới số. Nhưng bạn có bao giờ thắc mắc làm sao để đo lường cái "không gian" ấy không? Giống như chúng ta dùng mét để đo chiều dài hay kilôgam để đo khối lượng, dữ liệu số cũng có những đơn vị đo riêng của nó, bắt đầu từ những "viên gạch" cực kỳ nhỏ bé. Từ cái Bit chỉ có hai trạng thái 0 hoặc 1, chúng kết hợp lại thành Byte, rồi lớn dần lên thành Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte… những con số khổng lồ mà bạn thấy khi kiểm tra dung lượng điện thoại hay ổ cứng. Làm thế nào mà chỉ với 0 và 1 đơn giản lại có thể tạo nên cả một thế giới kỹ thuật số phức tạp đến vậy? Hãy cùng nhau khám phá nhé.
Bit Viên Gạch Đầu Tiên
Bạn có bao giờ tự hỏi, thế giới số rộng lớn với đủ loại hình ảnh, âm thanh, văn bản phức tạp kia được xây dựng từ đâu không? Giống như một ngôi nhà đồ sộ bắt đầu từ viên gạch nhỏ nhất, mọi thông tin trong máy tính hay thiết bị số của bạn đều khởi nguồn từ một thứ cực kỳ đơn giản: Bit.
Hãy hình dung Bit như một công tắc đèn tí hon vậy. Nó chỉ có hai trạng thái duy nhất: bật hoặc tắt. Trong ngôn ngữ máy tính, hai trạng thái này được biểu diễn bằng hai con số "thần thánh": 0 và 1. Số 0 thường đại diện cho trạng thái "tắt", "không có điện", "sai", còn số 1 là "bật", "có điện", "đúng". Chỉ vỏn vẹn hai lựa chọn này thôi đấy!
Tại sao lại là 0 và 1 mà không phải số khác hay ký hiệu gì phức tạp hơn? Đơn giản là vì máy tính hoạt động dựa trên tín hiệu điện. Việc phân biệt hai trạng thái "có điện" và "không có điện" là cách đáng tin cậy và dễ dàng nhất để máy tính xử lý thông tin ở cấp độ cơ bản nhất. Từ hai trạng thái nhị phân này, mọi thứ bắt đầu.
Chính nhờ khả năng biểu diễn hai trạng thái đối lập này, Bit trở thành đơn vị đo lường thông tin nhỏ nhất. Một Bit có thể cho biết một câu trả lời "Có" hoặc "Không", một lựa chọn "Đúng" hoặc "Sai". Nghe có vẻ hạn chế nhỉ? Nhưng đừng vội! Khi hàng tỷ, hàng nghìn tỷ Bit kết hợp lại theo những quy tắc nhất định, chúng ta có thể tạo ra và lưu trữ mọi thứ: từ một ký tự văn bản đơn giản, một con số, đến những bức ảnh đầy màu sắc, đoạn nhạc du dương hay bộ phim hành động gay cấn. Bit chính là DNA của thế giới kỹ thuật số, là nền tảng không thể thiếu cho mọi dữ liệu mà chúng ta tương tác hàng ngày.
Byte Viên Gạch Ý Nghĩa Của Dữ Liệu
Sau khi làm quen với Bit bé tí chỉ có hai trạng thái 0 và 1, chúng ta cùng tiến thêm một bước nữa trong thế giới số. Tưởng tượng Bit là những viên gạch đơn lẻ, thì Byte chính là bó gạch đầu tiên có thể xây nên một thứ gì đó có nghĩa. Đơn giản lắm, một Byte là tập hợp của 8 Bit ghép lại với nhau.
Tại sao lại là 8 Bit mà không phải số khác? Lý do rất hay ho và có tính lịch sử. Ngày xưa, khi máy tính còn sơ khai, người ta cần một cách để biểu diễn các ký tự văn bản, số, và các ký hiệu cơ bản khác. Hóa ra, 8 Bit cung cấp vừa đủ 256 tổ hợp khác nhau (từ 00000000 đến 11111111). Con số 256 này đủ để gán cho mỗi chữ cái (hoa, thường), số (0-9), dấu câu, và một vài ký hiệu đặc biệt khác một "mã" riêng. Đây chính là nền tảng của các bảng mã ký tự đầu tiên, nổi tiếng nhất có lẽ là ASCII.
Chính vì khả năng "đóng gói" thông tin thành những đơn vị có thể đại diện cho một ký tự, một con số nhỏ, hay một màu sắc cơ bản, Byte nhanh chóng trở thành đơn vị xử lý thông tin cơ bản nhất trong máy tính. Khi bạn gõ một chữ cái trên bàn phím, máy tính sẽ biến nó thành một Byte cụ thể. Khi bạn lưu một tệp văn bản, kích thước của nó thường được đo bằng số Byte. Bộ nhớ máy tính cũng được tổ chức thành từng Byte để dễ dàng truy cập và xử lý.
Nói cách khác, nếu Bit là ngôn ngữ nhị phân thô, thì Byte là những từ ngữ đầu tiên được tạo ra từ ngôn ngữ đó. Nó là bước nhảy vọt từ trạng thái đơn giản sang khả năng biểu diễn những thứ phức tạp hơn, mở đường cho mọi loại dữ liệu số mà chúng ta thấy ngày nay. Từ đây, mọi thứ sẽ được xây dựng dựa trên những viên gạch Byte này.
Từ KB Đến PB Những Con Số Khổng Lồ
Sau khi làm quen với Bit và Byte bé tí, bạn sẽ thấy thế giới dữ liệu số nhanh chóng phình to ra. Một Byte chỉ đủ để chứa một ký tự thôi, vậy làm sao lưu trữ cả cuốn sách, cả bộ phim? Đó là lúc chúng ta cần đến những đơn vị đo lường lớn hơn, như những bậc thang khổng lồ để leo lên đỉnh núi dữ liệu.
Đầu tiên là Kilobyte (KB). Nghe quen đúng không? Một KB thường được xem là khoảng 1000 Byte. Tưởng tượng một trang văn bản đơn giản, không hình ảnh gì cả, thì dung lượng của nó loanh quanh vài KB đấy.
Tiếp theo, chúng ta có Megabyte (MB). Một MB lớn hơn KB rất nhiều. Nó bằng khoảng 1000 KB (hoặc 1024 KB, lát nữa sẽ nói kỹ hơn vụ này). Một bài hát chất lượng trung bình thường có dung lượng vài MB. Một bức ảnh chụp bằng điện thoại cũng có thể vài MB.
Lớn hơn nữa là Gigabyte (GB). Đây là đơn vị mà bạn gặp hàng ngày khi mua điện thoại, máy tính hay USB. Một GB bằng khoảng 1000 MB. Một bộ phim chuẩn HD có thể ngốn vài GB. Dung lượng RAM của máy tính hay điện thoại cũng tính bằng GB.
Và khi dữ liệu cứ thế nhân lên, chúng ta chạm đến Terabyte (TB). Một TB bằng khoảng 1000 GB. Ổ cứng máy tính cá nhân bây giờ phổ biến là 1TB, 2TB. Dung lượng này đủ sức chứa hàng trăm bộ phim chất lượng cao hoặc hàng nghìn album nhạc.
Đi xa hơn nữa là Petabyte (PB). Một PB bằng khoảng 1000 TB. Đây là con số mà người dùng cá nhân ít khi đụng tới, nhưng lại rất quen thuộc với các trung tâm dữ liệu lớn, các dịch vụ lưu trữ đám mây khổng lồ như Google Drive, Dropbox hay các nền tảng mạng xã hội. Facebook, YouTube lưu trữ dữ liệu lên đến hàng Petabyte, thậm chí Exabyte (EB) và Zettabyte (ZB) nữa cơ!
Mối Bận Tâm Giữa 1000 Và 1024
À, có một chuyện nhỏ xíu nhưng hay gây nhầm lẫn nè. Khi nói về KB, MB, GB, TB… đôi khi bạn sẽ thấy cách quy đổi là nhân với 1000, nhưng có lúc lại là 1024. Tại sao lại thế?
Câu chuyện là thế này: Máy tính hoạt động dựa trên hệ nhị phân (chỉ có 0 và 1), nên các đơn vị đo lường tự nhiên của nó thường là lũy thừa của 2. Cụ thể, 210 = 1024. Con số này rất gần với 1000 (103). Vì sự gần gũi này, ban đầu người ta dùng các tiền tố thập phân (Kilo, Mega, Giga, Tera…) để chỉ các bội số nhị phân tương ứng (1024, 10242, 10243…).
- 1 Kilobyte (KB) = 1024 Byte
- 1 Megabyte (MB) = 1024 KB = 1024 * 1024 Byte
- 1 Gigabyte (GB) = 1024 MB = 1024 * 1024 * 1024 Byte
- …và cứ thế tiếp diễn.
Cách dùng 1024 này vẫn rất phổ biến, đặc biệt là trong hệ điều hành máy tính khi báo cáo dung lượng bộ nhớ RAM hay dung lượng thực tế của ổ đĩa.
Tuy nhiên, các nhà sản xuất thiết bị lưu trữ (ổ cứng, USB, thẻ nhớ) lại thích dùng chuẩn thập phân, tức là nhân với 1000 tròn trĩnh.
- 1 Kilobyte (KB) = 1000 Byte
- 1 Megabyte (MB) = 1000 KB = 1000 * 1000 Byte
- 1 Gigabyte (GB) = 1000 MB = 1000 * 1000 * 1000 Byte
- …
Việc này dẫn đến chuyện bạn mua một ổ cứng ghi 1TB, nhưng khi cắm vào máy tính chạy Windows, nó chỉ báo khoảng 931 GB thôi. Đừng lo, ổ cứng của bạn không bị thiếu dung lượng đâu. Chỉ là nhà sản xuất dùng chuẩn 1000, còn Windows dùng chuẩn 1024 để tính toán và hiển thị mà thôi. 1 TB (theo nhà sản xuất, 1012 Byte) = 1000.000.000.000 Byte. Khi chia cho 10243 (chuẩn nhị phân), ta được khoảng 931 GB.
Để phân biệt rõ ràng hơn, Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) đã đưa ra các tiền tố nhị phân riêng: KiB (Kibibyte), MiB (Mebibyte), GiB (Gibibyte), TiB (Tebibyte)…
- 1 KiB = 1024 Byte
- 1 MiB = 1024 KiB
- 1 GiB = 1024 MiB
- 1 TiB = 1024 GiB
Tuy nhiên, trong sử dụng hàng ngày, mọi người vẫn quen dùng KB, MB, GB, TB… và thường ngầm hiểu theo ngữ cảnh: khi nói về RAM hay dung lượng hiển thị trong hệ điều hành thì là 1024, còn khi nói về dung lượng ghi trên vỏ hộp ổ cứng thì là 1000.
Hiểu rõ các thang đo này giúp bạn dễ dàng hình dung kích thước của dữ liệu và chọn lựa thiết bị lưu trữ phù hợp với nhu cầu của mình. Từ những Bit nhỏ bé, chúng ta đã có cả một vũ trụ dữ liệu khổng lồ được đo đạc bằng những đơn vị ngày càng lớn hơn.
Bí mật ngôn ngữ 0 và 1 của máy tính
Bạn có bao giờ tự hỏi, tại sao những cỗ máy tính hiện đại, làm được bao nhiêu việc phức tạp, lại chỉ "nói chuyện" với nhau bằng hai con số vỏn vẹn: 0 và 1? Nghe có vẻ đơn giản đến khó tin phải không? Nhưng đây chính là nền tảng, là bí mật đằng sau mọi hoạt động của thế giới số đấy.
Lý do cốt lõi nằm ở phần cứng. Máy tính được xây dựng từ các linh kiện điện tử tí hon, mà bản chất của điện tử là làm việc với các trạng thái. Trạng thái đơn giản và đáng tin cậy nhất mà các linh kiện này có thể nhận biết và xử lý chính là có điện hoặc không có điện. Tưởng tượng như một công tắc đèn vậy, nó chỉ có thể ở hai trạng thái: BẬT hoặc TẮT.
Trong thế giới máy tính, trạng thái "có điện" hoặc mức điện áp cao thường được gán cho giá trị 1, còn trạng thái "không có điện" hoặc mức điện áp thấp được gán cho giá trị 0. Việc chỉ có hai trạng thái rõ ràng như vậy giúp các mạch điện tử hoạt động cực kỳ nhanh chóng và quan trọng nhất là đáng tin cậy. Sẽ ít xảy ra nhầm lẫn hơn rất nhiều so với việc phải phân biệt nhiều mức điện áp khác nhau.
Và đây chính là lúc hệ nhị phân (hệ đếm cơ số 2) tỏa sáng. Hệ nhị phân sử dụng duy nhất hai chữ số là 0 và 1. Điều này hoàn toàn khớp với hai trạng thái vật lý (có/không có điện) mà phần cứng máy tính có thể xử lý. Mọi loại thông tin trên máy tính – từ những con số bạn tính toán, những dòng chữ bạn gõ, bức ảnh bạn xem, bài hát bạn nghe, hay video bạn lướt – đều được mã hóa, biểu diễn dưới dạng các chuỗi dài chỉ gồm 0 và 1.
Mỗi 0 hoặc 1 này chính là một Bit, viên gạch nền tảng mà chúng ta đã nói đến. Bằng cách kết hợp hàng tỷ, hàng nghìn tỷ Bit này theo những quy tắc phức tạp, máy tính có thể thực hiện mọi phép tính logic và lưu trữ mọi loại dữ liệu. Chính sự đơn giản ở cấp độ vật lý (hai trạng thái điện) kết hợp với sự linh hoạt của hệ nhị phân đã tạo nên sức mạnh phi thường của máy tính ngày nay. Nó giống như việc xây dựng cả một tòa nhà chọc trời chỉ bằng những viên gạch giống hệt nhau, nhưng được sắp xếp theo vô vàn cách khác biệt.
Dữ liệu quanh ta đo thế nào
Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao chiếc điện thoại hay máy tính bảng của mình lại báo "gần hết dung lượng"? Hay khi mua một chiếc USB mới, bạn lại phân vân không biết nên chọn loại 32GB hay 64GB? Tất cả những con số đó chính là cách chúng ta đo lường lượng thông tin kỹ thuật số mà các thiết bị đang lưu trữ hoặc xử lý đấy.
Hãy nhìn vào những thứ quen thuộc nhất. Một bức ảnh bạn chụp bằng điện thoại thường có kích thước vài Megabyte (MB). Một bài hát MP3 thì có thể khoảng 3-5 MB. Còn một bộ phim chất lượng cao ư? Dễ dàng ngốn vài Gigabyte (GB) bộ nhớ. Ngay cả một tài liệu văn bản đơn giản cũng chiếm một lượng nhỏ Kilobyte (KB).
Việc hiểu những đơn vị này giúp ích rất nhiều trong cuộc sống số. Khi bạn tải một ứng dụng, bạn sẽ biết nó cần bao nhiêu không gian trên máy. Khi bạn muốn sao chép một tập tin lớn, bạn sẽ ước lượng được mất bao lâu và cần thiết bị lưu trữ có dung lượng bao nhiêu.
Chọn mua ổ cứng ngoài, thẻ nhớ cho máy ảnh hay USB cũng vậy. Nếu bạn chỉ cần lưu trữ tài liệu văn bản và ít ảnh, một chiếc USB vài GB có thể là đủ. Nhưng nếu bạn là người thích quay video 4K hay lưu trữ cả kho phim, bạn chắc chắn sẽ cần đến những chiếc ổ cứng có dung lượng Terabyte (TB) mới đủ sức chứa.
Nắm được cách đo lường dữ liệu giống như việc bạn biết đo lường cân nặng hay chiều dài vậy. Nó giúp bạn quản lý không gian lưu trữ trên các thiết bị của mình hiệu quả hơn, đưa ra quyết định mua sắm thông minh hơn và không còn bỡ ngỡ trước những con số MB, GB, TB hiển thị khắp mọi nơi trong thế giới kỹ thuật số nữa.