深入理解数字存储单位：IEC、SI 与 JEDEC 标准详解

基本概念：Bit 与 Byte

在数字存储领域，最基础的两个单位是 Bit（位）和 Byte（字节）。Bit 是计算机中最小的数据单位，只能存储 0 或 1 两种状态。而 Byte 由 8 个 Bit 组成，是计算机处理数据的基本单位。

Bit 与 Byte 换算关系

单位	符号	等价关系	计算公式
1 Byte	B	8 Bits	1 B = 8 b
1 Kilobyte	KB	8,000 Bits	1 KB = 8 × 1000 b
1 Megabyte	MB	8,000,000 Bits	1 MB = 8 × 10⁶ b
1 Gigabyte	GB	8,000,000,000 Bits	1 GB = 8 × 10⁹ b
1 Terabyte	TB	8,000,000,000,000 Bits	1 TB = 8 × 10¹² b

备注：小写 b 表示 bit，大写 B 表示 Byte

标准化之争：IEC、SI 与 JEDEC

IEC 标准（二进制前缀）

国际电工委员会（IEC）在 IEC 60027-2 标准中定义了二进制前缀，使用 1024 (2¹⁰) 作为进制基数。这些单位以 “i” 结尾，如 KiB、MiB、GiB 等。

单位	符号	数值	计算公式
Kibibyte	KiB	1,024 Bytes	2¹⁰ B
Mebibyte	MiB	1,048,576 Bytes	2²⁰ B
Gibibyte	GiB	1,073,741,824 Bytes	2³⁰ B
Tebibyte	TiB	1,099,511,627,776 Bytes	2⁴⁰ B
Pebibyte	PiB	1,125,899,906,842,624 Bytes	2⁵⁰ B

SI 标准（十进制前缀）

国际单位制（SI）使用十进制前缀，以 1000 (10³) 作为进制基数。这些是传统的 KB、MB、GB 等单位在 SI 标准下的定义。

单位	符号	数值	计算公式
Kilobyte	KB	1,000 Bytes	10³ B
Megabyte	MB	1,000,000 Bytes	10⁶ B
Gigabyte	GB	1,000,000,000 Bytes	10⁹ B
Terabyte	TB	1,000,000,000,000 Bytes	10¹² B
Petabyte	PB	1,000,000,000,000,000 Bytes	10¹⁵ B

JEDEC 标准

固态技术协会（JEDEC）在其标准中继续使用传统的 KB、MB、GB 等符号，但采用二进制计算方式（1024 进制）。这导致了符号上的混淆，因为相同的符号在不同标准下代表不同的数值。

IEC 与 SI 标准对比与换算示例

容量差异对比表

IEC 单位	IEC 数值 (Bytes)	SI 单位	SI 数值 (Bytes)	差异百分比
1 KiB	1,024	1 KB	1,000	+2.4%
1 MiB	1,048,576	1 MB	1,000,000	+4.86%
1 GiB	1,073,741,824	1 GB	1,000,000,000	+7.37%
1 TiB	1,099,511,627,776	1 TB	1,000,000,000,000	+9.95%

备注：差异百分比 = (IEC数值 - SI数值) / SI数值 × 100%

GiB 转换为 MiB 和 MB

以 4 GiB 为例进行换算：

转换类型	计算过程	结果	计算公式
4 GiB → MiB	4 × 1024	4,096 MiB	GiB × 2¹⁰
4 GiB → MB	4 × 1,073,741,824 ÷ 1,000,000	4,294.97 MB	GiB × 2³⁰ ÷ 10⁶

常用换算关系表

源单位	目标单位	换算系数	计算公式	示例
GiB	MiB	× 1024	GiB × 2¹⁰	2 GiB = 2,048 MiB
GiB	MB	× 1073.741824	GiB × 2³⁰ ÷ 10⁶	2 GiB = 2,147.48 MB
GB	MiB	× 953.674	GB × 10⁹ ÷ 2²⁰	2 GB = 1,907.35 MiB
GB	MB	× 1000	GB × 10³	2 GB = 2,000 MB
TiB	GiB	× 1024	TiB × 2¹⁰	1 TiB = 1,024 GiB
TB	GB	× 1000	TB × 10³	1 TB = 1,000 GB

精确换算公式

对于不同标准间的换算，可以使用以下通用公式：

IEC 到 SI 换算：

• 结果 = IEC值 × (2^(n×10)) ÷ (10^(n×3))
• 其中 n 为单位级数（K=1, M=2, G=3, T=4）

SI 到 IEC 换算：

• 结果 = SI值 × (10^(n×3)) ÷ (2^(n×10))
• 其中 n 为单位级数（K=1, M=2, G=3, T=4）

网络传输速率单位

基本概念：bps 与 B/s

网络传输速率通常以每秒传输的比特数（bps, bits per second）或字节数（B/s, Bytes per second）来表示。需要注意的是，网络设备制造商通常使用 SI 标准的十进制前缀。

网络速率单位层级表

单位	符号	数值 (bps)	计算公式
bit per second	bps	1	基础单位
Kilobit per second	Kbps	1,000	10³ bps
Megabit per second	Mbps	1,000,000	10⁶ bps
Gigabit per second	Gbps	1,000,000,000	10⁹ bps
Terabit per second	Tbps	10¹²	10¹² bps
Petabit per second	Pbps	10¹⁵	10¹⁵ bps
Exabit per second	Ebps	10¹⁸	10¹⁸ bps
Zettabit per second	Zbps	10²¹	10²¹ bps

字节传输速率单位层级表

单位	符号	数值 (B/s)	计算公式
Byte per second	B/s	1	基础单位
Kilobyte per second	KB/s	1,000	10³ B/s
Megabyte per second	MB/s	1,000,000	10⁶ B/s
Gigabyte per second	GB/s	1,000,000,000	10⁹ B/s
Terabyte per second	TB/s	10¹²	10¹² B/s
Petabyte per second	PB/s	10¹⁵	10¹⁵ B/s
Exabyte per second	EB/s	10¹⁸	10¹⁸ B/s
Zettabyte per second	ZB/s	10²¹	10²¹ B/s

IEC 标准字节传输速率

单位	符号	数值 (B/s)	计算公式
Kibibyte per second	KiB/s	1,024	2¹⁰ B/s
Mebibyte per second	MiB/s	1,048,576	2²⁰ B/s
Gibibyte per second	GiB/s	1,073,741,824	2³⁰ B/s
Tebibyte per second	TiB/s	1,099,511,627,776	2⁴⁰ B/s
Pebibyte per second	PiB/s	1,125,899,906,842,624	2⁵⁰ B/s
Exbibyte per second	EiB/s	1,152,921,504,606,846,976	2⁶⁰ B/s
Zebibyte per second	ZiB/s	1,180,591,620,717,411,303,424	2⁷⁰ B/s

网络速率换算关系表

源单位	目标单位	换算系数	计算公式	示例
Mbps	MB/s	÷ 8	Mbps ÷ 8	100 Mbps = 12.5 MB/s
Mbps	MiB/s	÷ 8.388608	Mbps ÷ (8 × 2²⁰ ÷ 10⁶)	100 Mbps = 11.92 MiB/s
Gbps	GB/s	÷ 8	Gbps ÷ 8	1 Gbps = 125 MB/s
Gbps	GiB/s	÷ 8.589934592	Gbps ÷ (8 × 2³⁰ ÷ 10⁹)	1 Gbps = 116.42 MiB/s
MB/s	Mbps	× 8	MB/s × 8	10 MB/s = 80 Mbps
MiB/s	Mbps	× 8.388608	MiB/s × 8 × 2²⁰ ÷ 10⁶	10 MiB/s = 83.89 Mbps

常见网络速率对比表

bps 单位	等效 B/s (SI)	等效 B/s (IEC)	计算公式
100 Mbps	12.5 MB/s	11.92 MiB/s	Mbps ÷ 8, Mbps ÷ 8.388608
1 Gbps	125 MB/s	119.21 MiB/s	Gbps × 125, Gbps × 119.209
10 Gbps	1.25 GB/s	1.164 GiB/s	Gbps × 0.125, Gbps × 0.11642
100 Gbps	12.5 GB/s	11.64 GiB/s	Gbps × 1.25, Gbps × 0.11642

备注：网络设备通常标注 bps 速率，实际文件传输速度需要除以 8 并考虑协议开销