Les unités de stockage de données expliquées : bits, octets, Ko, Mo, Go et To

Presque tout le monde a déjà acheté un disque annoncé à 1 To, l'a branché, et a vu l'ordinateur afficher quelque chose de plus proche de 931 Go. On a l'impression de s'être fait avoir, mais personne ne vous a réellement trompé. L'écart provient de deux façons différentes mais tout aussi valables de compter les octets, superposées à des étiquettes confuses que l'industrie a utilisées de manière incohérente pendant des décennies. Une fois que vous comprenez les bits, les octets et les deux familles de préfixes, tout devient limpide.

Ce guide passe en revue les briques de base du stockage numérique, du simple bit jusqu'au téraoctet, explique les systèmes de préfixes décimaux et binaires et pourquoi les deux existent, et dissipe les confusions quotidiennes autour des tailles de disque et des débits Internet. L'objectif est que vous n'ayez plus jamais à douter d'un chiffre de stockage.

Bits et octets : les fondations

La plus petite unité d'information numérique est le bit, abréviation de l'anglais « binary digit » (chiffre binaire). Un bit contient une seule valeur : 0 ou 1. À lui seul, un bit ne peut pas représenter grand-chose, alors les ordinateurs les regroupent. Le regroupement standard est l'octet, qui vaut exactement 8 bits. Avec 8 bits, vous pouvez former 2 à la puissance 8, soit 256, combinaisons différentes, ce qui suffit pour représenter un seul caractère de texte dans les anciens encodages, l'une de 256 nuances de gris, ou un nombre de 0 à 255.

Deux conventions causent une quantité surprenante de confusion, il vaut donc la peine de les ancrer dans votre esprit dès le début :

• Un B majuscule signifie presque toujours octets (bytes en anglais), tandis qu'un b minuscule signifie bits. Ainsi KB désigne les kilo-octets et Kb les kilobits.
• 1 octet = 8 bits. Pour convertir des bits en octets, on divise par 8 ; pour convertir des octets en bits, on multiplie par 8.
• Les tailles de fichiers sont exprimées en octets (et leurs multiples), tandis que les débits de transfert de données comme la vitesse Internet sont généralement exprimés en bits par seconde.
• Un quartet (nibble) est la moitié d'un octet, soit 4 bits, et apparaît occasionnellement lorsqu'on parle de chiffres hexadécimaux isolés.

Préfixes décimaux : Ko, Mo, Go, To

Les préfixes métriques familiers kilo, méga, giga et téra proviennent du Système international d'unités (SI), maintenu par le BIPM, où ils signifient toujours des puissances de 1000. Appliquée aux octets, cette convention décimale donne des nombres ronds et nets :

• 1 kilo-octet (Ko) = 1000 octets = 10 puissance 3 octets
• 1 mégaoctet (Mo) = 1000 Ko = 1 000 000 octets = 10 puissance 6 octets
• 1 gigaoctet (Go) = 1000 Mo = 1 000 000 000 octets = 10 puissance 9 octets
• 1 téraoctet (To) = 1000 Go = 1 000 000 000 000 octets = 10 puissance 12 octets

C'est le système utilisé par les fabricants de stockage lorsqu'ils impriment une capacité sur la boîte. Un disque étiqueté 1 To contient bien mille milliards d'octets, exactement comme le promet la définition SI de téra. C'est aussi le système utilisé par macOS et la plupart des équipements réseau et de télécommunication. Comme les préfixes correspondent au reste du monde métrique, les unités décimales sont faciles à mettre à l'échelle : chaque palier vers le haut multiplie par 1000, de la même façon que pour les mètres et les grammes.

Préfixes binaires : Kio, Mio, Gio, Tio

Les ordinateurs, cependant, adressent la mémoire en puissances de deux, si bien qu'une unité de 1024 (soit 2 à la puissance 10) leur est bien plus naturelle que 1000. Pendant des décennies, les programmeurs ont simplement emprunté les préfixes métriques et les ont discrètement redéfinis, de sorte qu'un kilo-octet signifiait souvent 1024 octets plutôt que 1000. Cette surcharge est à la racine de la confusion. Pour y remédier, la Commission électrotechnique internationale (CEI) a introduit des préfixes binaires distincts en 1998 :

• 1 kibioctet (Kio) = 1024 octets = 2 puissance 10 octets
• 1 mébioctet (Mio) = 1024 Kio = 1 048 576 octets = 2 puissance 20 octets
• 1 gibioctet (Gio) = 1024 Mio = 1 073 741 824 octets = 2 puissance 30 octets
• 1 tébioctet (Tio) = 1024 Gio = 1 099 511 627 776 octets = 2 puissance 40 octets

Le schéma est le même que pour le décimal, mais chaque palier multiplie par 1024 au lieu de 1000. Les noms sont délibérément laids pour qu'on ne puisse pas les confondre avec les versions métriques : kibi mêle kilo et binaire, mébi mêle méga et binaire, et ainsi de suite. À proprement parler, lorsque vous voulez dire 1024 octets, vous devriez écrire Kio, et lorsque vous voulez dire 1000 octets, vous devriez écrire Ko. En pratique, de nombreux systèmes d'exploitation et applications affichent encore Go tout en calculant en réalité en gibioctets, ce qui est précisément là que naît le fameux écart de taille de disque.

Pourquoi votre disque de 1 To affiche environ 931 Go

Voici le mystère résolu. Le fabricant compte en décimal, donc un disque de 1 To contient 1 000 000 000 000 octets. Windows, en revanche, indique la capacité en binaire mais l'étiquette avec le Go d'apparence décimale. Pour obtenir son chiffre, il divise le nombre réel d'octets par 1 073 741 824 (le nombre d'octets dans un gibioctet) :

1. Partez de la capacité réelle : 1 000 000 000 000 octets.
2. Divisez par 1 073 741 824 pour l'exprimer en gibioctets : 1 000 000 000 000 / 1 073 741 824 = environ 931,32.
3. Windows affiche ce résultat comme 931 Go, alors qu'il s'agit en réalité de 931 Gio.

Aucun espace de stockage ne manque. Le disque contient exactement les mille milliards d'octets promis ; le système d'exploitation mesure simplement ces octets avec une règle basée sur 1024 tout en affichant une étiquette basée sur 1000. Le même effet explique pourquoi un téléphone de 256 Go affiche environ 238 Gio d'espace total avant même que le système d'exploitation ne prenne sa part, et pourquoi une carte mémoire de 64 Go se formate à environ 59,6 Gio.

Bande passante : des bits, pas des octets

Les vitesses Internet et réseau ajoutent une dernière subtilité : elles se mesurent en bits par seconde, et non en octets. Une connexion annoncée à 100 Mbps transfère 100 mégabits chaque seconde, mais les fichiers que vous téléchargez se mesurent en mégaoctets. Pour estimer la vitesse de téléchargement réelle, divisez le débit en bits par 8 :

• 100 Mbps / 8 = 12,5 Mo/s, donc un fichier de 1,25 Go prend environ 100 secondes à pleine vitesse.
• 1 Gbps / 8 = 125 Mo/s en théorie, avant les pertes du monde réel.
• Une connexion à 25 Mbps fournit environ 3,125 Mo/s.
• Les pertes dues aux protocoles, au Wi-Fi et aux limites des serveurs font que vous verrez généralement un peu moins que le maximum théorique.

C'est pourquoi un gestionnaire de téléchargement affichant 12 Mo/s sur une ligne à 100 Mbps fonctionne exactement comme prévu, et non au huitième de la vitesse que vous avez payée. Surveillez si un chiffre utilise un B majuscule ou un b minuscule, car cette seule lettre change le sens d'un facteur de huit.

Erreurs courantes et conseils pratiques

La plupart des erreurs de stockage et de vitesse remontent à une poignée d'habitudes. Surveillez celles-ci et vos chiffres resteront fiables :

• Confondre bits et octets. Mbps signifie mégabits par seconde ; Mo/s signifie mégaoctets par seconde. Divisez les bits par 8 pour obtenir des octets.
• Supposer que Ko signifie toujours 1024 octets. Cela dépend du contexte : les étiquettes de stockage et macOS utilisent 1000, tandis que les tailles de fichiers Windows et la RAM utilisent 1024.
• Croire qu'un disque a perdu de la capacité. Les octets sont tous là ; seule l'unité utilisée pour les afficher a changé.
• Mélanger les familles de préfixes dans un même calcul. Choisissez le décimal (Ko, Mo, Go) ou le binaire (Kio, Mio, Gio) et restez cohérent du début à la fin.
• Oublier que la RAM est toujours binaire. Les modules de mémoire sont dimensionnés en puissances de deux, donc 8 Go de RAM représentent réellement 8 Gio.

Pour les estimations quotidiennes, la différence entre décimal et binaire est faible au niveau du kilo-octet, où elle est d'environ 2,4 pour cent, mais elle croît avec l'échelle : elle atteint environ 4,9 pour cent au niveau du mégaoctet, environ 7,4 pour cent au niveau du gigaoctet, et près de 10 pour cent au niveau du téraoctet. Pour le travail professionnel comme le provisionnement de stockage, la facturation des données ou la planification de capacité, vérifiez quelle définition un outil ou un contrat utilise, car ces 10 pour cent peuvent se traduire en argent réel ou en sauvegarde échouée.

Lorsque vous devez passer des octets aux kilo-octets, mégaoctets, gigaoctets et à leurs cousins binaires sans calculer les puissances de deux de tête, notre convertisseur de stockage de données gère à la fois les systèmes décimal et binaire afin que vous puissiez les comparer côte à côte et voir exactement où les chiffres divergent.