Unidades de Armazenamento de Dados Explicadas: Bits, Bytes, KB, MB, GB e TB

Quase toda a gente já comprou um disco anunciado como 1 TB, ligou-o e viu o computador indicar algo mais próximo de 931 GB. Parece que ficou a perder, mas ninguém o enganou de facto. A diferença resulta de duas formas distintas, mas igualmente válidas, de contar bytes, sobrepostas a rótulos confusos que a indústria usou de forma inconsistente durante décadas. Assim que perceber os bits, os bytes e as duas famílias de prefixos, todo o quadro fica claro.

Este guia percorre os blocos de construção do armazenamento digital, desde o único bit até ao terabyte, explica os sistemas de prefixos decimal e binário e porque é que ambos existem, e esclarece as confusões do dia a dia em torno do tamanho dos discos e das velocidades da Internet. O objetivo é que nunca mais tenha de duvidar de um número de armazenamento.

Bits e bytes: a base

A unidade mais pequena de informação digital é o bit, abreviatura de dígito binário (binary digit). Um bit guarda um único valor: 0 ou 1. Por si só, um bit não consegue representar grande coisa, por isso os computadores agrupam-nos. O agrupamento padrão é o byte, que tem exatamente 8 bits. Com 8 bits é possível formar 2 elevado a 8, ou seja, 256 combinações diferentes, o suficiente para representar um único caráter de texto em codificações mais antigas, um de 256 tons de cinzento, ou um número de 0 a 255.

Duas convenções causam uma quantidade surpreendente de confusão, por isso vale a pena fixá-las desde cedo:

• Um B maiúsculo significa quase sempre bytes, enquanto um b minúsculo significa bits. Assim, KB é kilobytes e Kb é kilobits.
• 1 byte = 8 bits. Para converter bits em bytes divide-se por 8; para converter bytes em bits multiplica-se por 8.
• Os tamanhos de ficheiros são indicados em bytes (e nos seus múltiplos), enquanto as taxas de transferência de dados, como a velocidade da Internet, são normalmente indicadas em bits por segundo.
• Um nibble é meio byte, ou 4 bits, e surge ocasionalmente ao falar de dígitos hexadecimais isolados.

Prefixos decimais: KB, MB, GB, TB

Os prefixos métricos familiares quilo, mega, giga e tera vêm do Sistema Internacional de Unidades (SI), mantido pelo BIPM, onde significam sempre potências de 1000. Aplicada aos bytes, esta convenção decimal dá números redondos e limpos:

• 1 kilobyte (KB) = 1000 bytes = 10 elevado à 3.ª potência bytes
• 1 megabyte (MB) = 1000 KB = 1 000 000 bytes = 10 elevado à 6.ª potência bytes
• 1 gigabyte (GB) = 1000 MB = 1 000 000 000 bytes = 10 elevado à 9.ª potência bytes
• 1 terabyte (TB) = 1000 GB = 1 000 000 000 000 bytes = 10 elevado à 12.ª potência bytes

É este o sistema usado pelos fabricantes de armazenamento quando imprimem uma capacidade na caixa. Um disco rotulado como 1 TB contém mesmo um bilião de bytes, exatamente como a definição SI de tera promete. É também o sistema usado pelo macOS e pela maioria dos equipamentos de rede e telecomunicações. Como os prefixos correspondem ao resto do mundo métrico, as unidades decimais são fáceis de escalar: cada passo para cima multiplica por 1000, tal como acontece com os metros e os gramas.

Prefixos binários: KiB, MiB, GiB, TiB

Os computadores, no entanto, endereçam a memória em potências de dois, por isso uma unidade de 1024 (que é 2 elevado à 10.ª potência) é-lhes muito mais natural do que 1000. Durante décadas, os programadores limitaram-se a tomar emprestados os prefixos métricos e a redefini-los discretamente, de modo que um kilobyte significava muitas vezes 1024 bytes em vez de 1000. Essa sobreposição é a raiz da confusão. Para a resolver, a Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) introduziu prefixos binários separados em 1998:

• 1 kibibyte (KiB) = 1024 bytes = 2 elevado à 10.ª potência bytes
• 1 mebibyte (MiB) = 1024 KiB = 1 048 576 bytes = 2 elevado à 20.ª potência bytes
• 1 gibibyte (GiB) = 1024 MiB = 1 073 741 824 bytes = 2 elevado à 30.ª potência bytes
• 1 tebibyte (TiB) = 1024 GiB = 1 099 511 627 776 bytes = 2 elevado à 40.ª potência bytes

O padrão é o mesmo que no decimal, mas cada passo multiplica por 1024 em vez de 1000. Os nomes são deliberadamente feios para não poderem ser confundidos com as versões métricas: kibi combina quilo com binário, mebi combina mega com binário, e assim por diante. A rigor, quando quer dizer 1024 bytes deve escrever KiB, e quando quer dizer 1000 bytes deve escrever KB. Na prática, muitos sistemas operativos e aplicações ainda mostram GB enquanto calculam, na verdade, em gibibytes, e é precisamente aí que nasce a famosa discrepância no tamanho dos discos.

Porque é que o seu disco de 1 TB mostra cerca de 931 GB

Eis o mistério resolvido. O fabricante conta em decimal, por isso um disco de 1 TB contém 1 000 000 000 000 bytes. O Windows, por outro lado, indica a capacidade em binário mas rotula-a com o GB de aspeto decimal. Para obter o seu número, divide a contagem real de bytes por 1 073 741 824 (o número de bytes num gibibyte):

1. Comece com a capacidade real: 1 000 000 000 000 bytes.
2. Divida por 1 073 741 824 para a exprimir em gibibytes: 1 000 000 000 000 / 1 073 741 824 = cerca de 931,32.
3. O Windows mostra esse resultado como 931 GB, embora seja, na realidade, 931 GiB.

Não falta armazenamento nenhum. O disco contém exatamente o bilião de bytes prometido; o sistema operativo está apenas a medir esses bytes com uma régua de base 1024 enquanto imprime um rótulo de base 1000. O mesmo efeito explica porque é que um telemóvel de 256 GB mostra cerca de 238 GiB de espaço total antes mesmo de o sistema operativo ficar com a sua parte, e porque é que um cartão de memória de 64 GB fica formatado com cerca de 59,6 GiB.

Largura de banda: bits, não bytes

As velocidades de Internet e de rede acrescentam mais uma reviravolta: são medidas em bits por segundo, não em bytes. Uma ligação anunciada de 100 Mbps move 100 megabits por segundo, mas os ficheiros que descarrega são medidos em megabytes. Para prever a velocidade real de descarregamento, divida a taxa de bits por 8:

• 100 Mbps / 8 = 12,5 MB/s, por isso um ficheiro de 1,25 GB demora cerca de 100 segundos à velocidade máxima.
• 1 Gbps / 8 = 125 MB/s em teoria, antes da sobrecarga do mundo real.
• Uma ligação de 25 Mbps fornece cerca de 3,125 MB/s.
• A sobrecarga dos protocolos, do Wi-Fi e dos limites do servidor significa que normalmente verá um pouco menos do que o máximo teórico.

É por isto que um gestor de descarregamentos que mostra 12 MB/s numa linha de 100 Mbps está a funcionar exatamente como esperado, e não a um oitavo da velocidade que pagou. Preste atenção a se um valor usa um B maiúsculo ou um b minúsculo, porque essa única letra altera o significado por um fator de oito.

Erros comuns e dicas práticas

A maioria dos erros de armazenamento e de velocidade resulta de um punhado de hábitos. Tenha atenção a estes e os seus números manter-se-ão fiáveis:

• Confundir bits e bytes. Mbps é megabits por segundo; MB/s é megabytes por segundo. Divida os bits por 8 para obter bytes.
• Assumir que KB significa sempre 1024 bytes. Depende do contexto: os rótulos de armazenamento e o macOS usam 1000, enquanto os tamanhos de ficheiros no Windows e a RAM usam 1024.
• Pensar que um disco perdeu capacidade. Os bytes estão todos lá; só mudou a unidade usada para os mostrar.
• Misturar famílias de prefixos no mesmo cálculo. Escolha decimal (KB, MB, GB) ou binário (KiB, MiB, GiB) e mantenha-se consistente do início ao fim.
• Esquecer que a RAM é sempre binária. Os módulos de memória são dimensionados em potências de dois, por isso 8 GB de RAM são genuinamente 8 GiB.

Para estimativas do dia a dia, a diferença entre decimal e binário é pequena ao nível do kilobyte, onde ronda os 2,4 por cento, mas cresce com a escala: chega a cerca de 4,9 por cento ao nível do megabyte, a cerca de 7,4 por cento ao nível do gigabyte, e a perto de 10 por cento ao nível do terabyte. Para trabalho profissional, como aprovisionar armazenamento, faturar dados ou planear capacidade, verifique qual a definição que uma ferramenta ou contrato usa, já que esses 10 por cento podem traduzir-se em dinheiro real ou numa cópia de segurança falhada.

Quando precisar de passar entre bytes, kilobytes, megabytes, gigabytes e os seus primos binários sem fazer as potências de dois de cabeça, o nosso conversor de armazenamento de dados lida com ambos os sistemas, o decimal e o binário, para que possa compará-los lado a lado e ver exatamente onde os números divergem.