| Référence | Bits (bit) | Gigabits (Gbit) |
|---|---|---|
| A plain text message (160 characters) | 1280 bit | 0.00000128 Gbit |
| A three-minute MP3 | 24000000 bit | 0.024 Gbit |
| A smartphone photo | 32000000 bit | 0.032 Gbit |
| A high-definition film | 3.2 × 1010 bit | 32 Gbit |
| A dual-layer Blu-ray disc | 4 × 1011 bit | 400 Gbit |
Le bit est l’unité fondamentale d’information. Son symbole est bit, et son nom est une contraction de l’anglais binary digit, chiffre binaire, forgée par le statisticien John Tukey et imprimée par Claude Shannon dans son article de 1948 Une théorie mathématique de la communication, le travail qui fonda la théorie de l’information.
Un bit est la quantité d’information qu’apporte un seul choix entre deux possibilités également probables. Une pièce qui tombe sur pile ou face, un interrupteur ouvert ou fermé, une tension haute ou basse : chacune de ces choses tranche un bit. Cette définition est ce qui fait du bit une unité et non une simple convention d’écriture. Elle mesure combien d’incertitude une réponse supprime, et cela indépendamment de l’objet de la question.
L’intuition de Shannon fut que cela pouvait se compter. Un message tiré d’un alphabet de trente-deux symboles également probables porte cinq bits par symbole, car trente-deux vaut deux puissance cinq. Si les symboles ne sont pas également probables — comme ne le sont pas les lettres d’une langue — la moyenne baisse, et cet écart entre le compte naïf et la vraie moyenne est exactement ce qu’exploite la compression. Un fichier bien comprimé est celui dont les bits redondants ont été ôtés.
Dans le matériel, le bit est un état physique : une charge piégée sur une grille flottante de mémoire flash, le sens d’aimantation d’un domaine sur le plateau d’un disque dur, un creux ou un plat sur un disque optique, une impulsion lumineuse présente ou absente dans une fibre. Tous codent la même grandeur abstraite, et c’est pourquoi les données passent de l’un à l’autre sans perte.
Dans le stockage, les bits ne se comptent presque jamais un à un. Ils se groupent en octets de huit, et la capacité s’exprime en octets ou en leurs multiples. La transmission est autre chose : les débits de réseau et d’interface se donnent en bits par seconde, si bien qu’une liaison annoncée à 100 mégabits par seconde livre environ 12,5 mégaoctets par seconde. Confondre les deux est l’erreur d’arithmétique la plus répandue de tout le domaine.
Là où des bits isolés se comptent vraiment, c’est dans les spécifications de finesse et d’étendue. Un canal de couleur de 8 bits tient 256 niveaux ; un de 10 bits en tient 1 024. Le son à 16 bits par échantillon offre environ 96 décibels de dynamique, et à 24 bits environ 144. Une adresse de 64 bits peut nommer quelque 18 trillions d’emplacements. Dans chaque cas, chaque bit ajouté double ce qu’on peut distinguer.
Un bit équivaut à 0,125 octet, à 0,001 kilobit ou à environ 0,0009766 kibibit.
Le gigabit est une unité d’information numérique valant un milliard de bits. Son symbole est Gbit. C’est l’unité qui nomme la norme actuelle des réseaux filaires, et le mot gigabit est devenu le raccourci d’un certain niveau de capacité plutôt qu’une simple quantité.
L’Ethernet gigabit, normalisée en 1998 et 1999, porte un gigabit par seconde sur le câblage ordinaire à paires torsadées de cuivre jusqu’à cent mètres. Elle remplaça la norme à cent mégabits qui la précédait et demeure la connexion intégrée à la plupart des ordinateurs, commutateurs et routeurs. Cette seule décision fixa le sens du mot gigabit pour toute une génération d’ingénieurs.
En octets, un gigabit fait 125 mégaoctets. Une liaison à un gigabit par seconde déplace donc environ 125 mégaoctets par seconde dans des conditions idéales, si bien qu’un film de deux gigaoctets se transfère en une seizaine de secondes. Les transferts réels sont plus lents, car la charge du protocole, la vitesse du disque et l’autre bout de la liaison imposent chacun leurs limites, et il est rare que le stockage suive le réseau à ces débits.
Les offres domestiques de fibre annoncent désormais couramment le gigabit, et dans bien des pays ce chiffre est devenu un seuil commercial plutôt que technique. Très peu de foyers peuvent l’employer : une liaison au gigabit suffit à diffuser quelque deux cents flux vidéo en haute définition à la fois. Son vrai bénéfice n’est pas la vitesse de pointe mais la marge, car une liaison jamais proche de sa capacité garde une latence basse et régulière.
Les puces de mémoire se spécifient en gigabits pour la même raison que les plus petites se spécifient en mégabits : le compte reflète le nombre de cellules de stockage sur la pastille. Une puce de 8 gigabits tient un gigaoctet, et huit puces de ce genre forment un module de 8 gigaoctets. La mémoire flash suit le même usage, si bien qu’une pastille flash de 512 gigabits tient 64 gigaoctets.
Au-dessus du gigabit l’échelle se poursuit par milliers. L’Ethernet à dix gigabits est la norme dans les centres de données, les liaisons à quarante et à cent gigabits relient bâtiments et villes, et l’ossature de l’internet fonctionne à des multiples de celles-ci. Chaque échelon garde le même rapport à l’octet, et chaque échelon s’exprime en bits par seconde parce que c’est ce que l’optique et le cuivre portent réellement.
Un gigabit équivaut à 1 000 000 000 de bits, à 1 000 mégabits, à 125 mégaoctets ou à environ 0,9313 gibibit.