Čo je binárne? [Vysvetlenie technológie]

Reklama

Vzhľadom na to, že binárne údaje sú pre existenciu počítačov absolútne nevyhnutné, zdá sa zvláštne, že sme ich nikdy nevyriešili tému predtým - tak som si dnes myslel, že dám stručný prehľad toho, čo v skutočnosti binárny znamená a ako sa používa počítačov. Ak ste sa vždy pýtali, aký je rozdiel medzi nimi 8-bit, 32-bita 64-bit naozaj je, a prečo je to dôležité - potom čítajte ďalej!

Čo je binárne? Rozdiel medzi základňou 10 a základňou 2

Väčšina z nás vyrástla v základnom svete 10 čísel, čo znamená, že máme 10 , Základ ' čísla (0-9), z ktorého odvodzujeme všetky ostatné čísla. Keď ich vyčerpáme, presunieme sa na vyššiu úroveň jednotky - 10, 100, 1 000 - táto forma počítania sa od narodenia kladie do našich mozgov. V skutočnosti sme začali počítať od základne 10 až od rímskeho obdobia. Predtým bola základňa 12 najjednoduchšia a ľudia počítali pomocou svojich kĺbov.

Keď sa učíme základňu 10 na základnej škole, často napíšeme tieto jednotky:

Takže číslo 1990 v skutočnosti pozostáva z 1 x 1 000, 9 x 100, 9 x 10a 0 x 1. Určite už nemusím vysvetľovať základňu 10.

Ale čo keby namiesto úplného výberu 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 pracovať ako základné čísla - čo keby sme len mali 0a 1. Toto sa volá základňa 2; a bežne sa tiež označuje ako dvojitý. V binárnom svete môžete počítať iba 0,1 - potom musíte prejsť na ďalšiu úroveň jednotky.

Počítanie v binárnom formáte

Nesmierne to pomáha, keď napíšeme jednotky, keď sa učíme binárne. V tomto prípade sa namiesto každej ďalšej jednotky vynásobenej desiatkou vynásobí dvoma, čo nám poskytne 1,2,4,8,16,32,64... Aby sme vám pomohli vypočítať, môžeme ich napísať takto:

Inými slovami, najvhodnejšia hodnota v binárnom čísle predstavuje počet 1. Ďalšia číslica vľavo od toho predstavuje počet 2. Ďalší predstavuje počet 4 a podobne.

Na základe týchto vedomostí môžeme napísať tabuľku počítania v binárnom formáte, pričom vľavo je uvedená ekvivalentná hodnota základnej hodnoty 10.

Tráviť chvíľku tým, že až uvidíte, prečo presne 25 je napísané ako 11001. Mali by ste byť schopní rozdeliť ich na 16 + 8 + 1 = 25.

Práca dozadu - základňa 10 na binárne

Teraz by ste mali byť schopní zistiť, akú hodnotu má binárne číslo nakreslením podobnej tabuľky a vynásobením každej jednotky. Ak chcete prepnúť bežné číslo základne na binárne, vyžaduje to trochu viac úsilia. Prvým krokom je nájsť najväčšiu binárnu jednotku, ktorá „zapadá“ do čísla. Ak by sme napríklad robili 35, potom najväčší počet z tejto tabuľky, ktorý sa zmestí do 35, je 32, takže by sme mali v tomto stĺpci 1. Potom máme zvyšok 3 - ktorý by potreboval 2 a nakoniec 1. Tak sa dostaneme 100011.

8 bitov, bajtov a oktetov

Tabuľka uvedená vyššie je 8-bitová, pretože pre naše binárne číslo máme najviac 8 núl a núl. Maximálny počet, ktorý môžeme predstaviť, je teda 11111111, alebo 255. To je dôvod, prečo reprezentovať akékoľvek číslo z 0-255, potrebujeme najmenej 8 bitov. Octet a Byte je jednoducho ďalším spôsobom, ako povedať 8 bitov. teda 1 bajt = 8 bitov.

32 vs 64-bitové výpočty

V dnešnej dobe často počujete podmienky 32-bitové a 64-bitové verzie systému Windows a možno viete, že 32-bitový systém Windows môže podporovať iba až 4 GB pamäte RAM. Prečo je to tak?

Všetko sa to týka adresovania pamäte. Každá bitová pamäť potrebuje jedinečnú adresu, aby k nej mala prístup. Keby sme mali 8-bit pamäťového adresného systému, mohli by sme mať iba maximum 256 bajtov pamäte. S 32-bit systém adresovania pamäte (Predstavte si rozšírenie tabuľky vyššie na 32 stĺpcov binárnych jednotiek), môžeme ísť kamkoľvek 4,294,967,296? 4 miliardy bajtovalebo inými slovami - 4 GIGAbajtov.64-bit výpočtová technika v podstate odstraňuje tento limit tým, že nás vzdáva 18 kvintiliónov rôzne adresy - číslo, ktoré väčšina z nás jednoducho nedokáže pochopiť.

Adresovanie IPv4

Najnovšie starosti vo svete výpočtovej techniky sú všetky o IP adresách IPv6 a prichádzajúci ARPAgeddon [Vysvetlenie technológie] Čítaj viac najmä IPv4 adresy, ako sú tieto:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

V skutočnosti pozostávajú zo 4 čísel, z ktorých každé predstavuje hodnotu do 255. Vieš uhádnuť prečo? Áno, celú adresu predstavuje symbol 4 oktety (Celkom 32 bitov). Vyzeralo to ako hrozné množstvo možných adries (v skutočnosti okolo 4 miliárd) v čase, keď sa prvýkrát objavil internet, ale teraz sa rýchlo míňame všetko, čo je potrebné prepojiť so všetkým v našom živote. Na vyriešenie tohto problému používa nový protokol IPv6 128 bitov celkovo, čo nám dáva približne 340 undecillion (na konci dajte 38 núl) s adresami, s ktorými sa dá hrať.

Nechám to tam dnes, aby som sa mohol vrátiť k svojmu pôvodnému cieľu, ktorým bolo napísať nasledujúci výukový program pre Arduino, v ktorom vo veľkej miere využívame register bitových posunov. Dúfam, že dnes som vám dal základné pochopenie toho, ako binárny je taký významný pre počítače, prečo sa stále objavujú rovnaké čísla a prečo sa počet bity, ktoré musíme reprezentovať, obmedzujú množstvo pamäte, veľkosť obrazovky, možné hodnoty farieb alebo jedinečné adresy IP, ktoré máme k dispozícii. Nabudúce sa na to pozrieme binárne logické výpočty, čo je skoro všetko, čo počítačový procesor robí, ako aj to, ako môžu počítače predstavovať záporné čísla.

Komentáre? Zmätok? Považujete moje vysvetlenie za zrozumiteľné? V každom prípade sa prosím spojte s komentármi. Nechám ťa binárny vtip!

Na svete existuje iba 10 druhov ľudí: tí, ktorí tomu rozumejú dvojitýa tí, ktorí to tak nie sú.

Obrázkový kredit: Shutterstock