Kas ir binārais? [Tehnoloģiju skaidrojums]

Reklāma

Ņemot vērā, ka binārā ir tik būtiska datoru pastāvēšanai, šķiet dīvaini, ka mēs nekad neesam pievērsušies šai problēmai tēma pirms tam - tāpēc šodien es biju domājis sniegt īsu pārskatu par to, ko patiesībā nozīmē binārs un kā tas tiek izmantots datori. Ja jūs vienmēr esat domājis, kāda ir atšķirība starp to 8 bitu, 32 bitu, un 64 bitu tiešām ir, un kāpēc tas ir svarīgi - tad lasiet tālāk!

Kas ir binārs? Atšķirība starp bāzi 10 un bāzi 2

Lielākā daļa no mums ir auguši 10 pasaules numuru pasaulē, ar ko es domāju, ka mums ir 10 'Bāze' cipari (0-9), no kuriem mēs atvasinām visus pārējos skaitļus. Kad mēs tos esam izsmēluši, mēs virzāmies augstāk par vienības līmeni - 10’s, 100’s, 1000’s - šāda veida skaitīšana mūsu smadzenēs tiek iespiesta jau kopš dzimšanas. Faktiski tikai sākot ar romiešu periodu mēs sākām skaitīt 10. bāzē. Pirms tam 12. bāze bija visvieglākā, un cilvēki skaitīšanai izmantoja savus šarnīrus.

Mācoties pamatskolā 10. bāzi, mēs bieži izrakstām šādas vienības:

Tātad skaitlis

1990 faktiski sastāv no 1 x 1000, 9 x 100, 9 x 10, un 0 x 1. Es esmu pārliecināts, ka man vairāk nav jāskaidro 10. bāze.

Bet kas būtu, ja tā vietā būtu pilna izvēle 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 strādāt ar bāzes numuriem - kas būtu, ja mums tikai būtu 0, un 1. To sauc 2. bāze; un to mēdz dēvēt arī par binārs. Binārā pasaulē var tikai rēķināties 0,1 - tad jums jāpāriet uz nākamo vienības līmeni.

Skaitīšana binārā

Tas ļoti palīdz, ja, mācoties bināros, mēs izrakstām vienības. Šajā gadījumā, tā vietā, lai katru papildu vienību reizinātu ar 10, to reizina ar 2, dodot mums 1,2,4,8,16,32,64 … Tātad, lai palīdzētu aprēķināt, mēs varam tos izrakstīt šādi:

Citiem vārdiem sakot, binārā skaitļa labākā vērtība norāda, cik daudz ir 1. Nākamais cipars, kas atrodas pa kreisi no tā, norāda, cik daudz ir 2. Nākamais attēlo, cik 4 ir… un tā.

Izmantojot šīs zināšanas, mēs varam izrakstīt skaitīšanas tabulu binārā formātā, kura kreisajā pusē ir norādīta līdzvērtīga bāzes vērtība 10.

Pavadiet brīdi, pārdomājot to, līdz jūs precīzi varat uzzināt, kāpēc 25 ir rakstīts kā 11001. Jums vajadzētu būt iespējai to sadalīt kā 16 + 8 + 1 = 25.

Darbs atpakaļ - bāze no 10 līdz binārai

Tagad jums vajadzētu spēt izdomāt, kāda ir binārā skaitļa vērtība, sastādot līdzīgu tabulu un reizinot katru vienību. Lai pārslēgtu parasto bāzes numuru 10 uz bināro, ir jāpieliek vairāk pūļu. Pirmais solis ir atrast lielāko bināro vienību, kas “iekļaujas” skaitlī. Piemēram, ja mēs darām 35, tad lielākais skaitlis no tabulas, kas iekļaujas 35, ir 32, tātad šajā kolonnā mums būtu 1. Pēc tam mums ir atlikušie 3 - kuriem būtu vajadzīgs 2, un tad visbeidzot - 1. Tātad mēs iegūstam 100011.

8 bitu, baiti un okteti

Iepriekš redzamā tabula ir 8 bitu, jo mūsu binārajam skaitlim ir ne vairāk kā 8 nulles un viena. Tādējādi maksimālais skaits, ko mēs, iespējams, varam pārstāvēt, ir 11111111, vai 255. Tāpēc, lai attēlotu jebkuru numuru no 0-255, mums ir nepieciešami vismaz 8 biti. Oktets un baits ir vienkārši vēl viens veids, kā pateikt 8 bitus. Tāpēc 1 baits = 8 biti.

32 un 64 bitu skaitļošana

Mūsdienās jūs bieži dzirdat noteikumus 32 bitu un 64 bitu versijas un jūs, iespējams, zināt, ka 32 bitu Windows var tikai atbalstīt līdz 4 gigabaitiem operatīvās atmiņas. Kāpēc tas tā ir?

Tas viss notiek līdz atmiņas adresēšanai. Katram atmiņas bitam ir nepieciešama unikāla adrese, lai tai piekļūtu. Ja mums būtu 8 bitu atmiņas adresēšanas sistēma, mums būtu tikai maksimālais skaits 256 baiti atmiņas. Ar 32 bitu atmiņas adresēšanas sistēma (iedomājieties paplašināt iepriekš esošo tabulu, lai tajā būtu 32 bināro vienību kolonnas), mēs varam doties jebkur līdz 4,294,967,296? 4 miljardi baituvai citiem vārdiem sakot - 4 GIGAbaiti.64 bitu skaitļošana būtībā noņem šo robežu, atsakoties no 18 kvintili dažādas adreses - daudzi no mums to vienkārši nespēj uztvert.

IPv4 adresēšana

Viss jaunākais satraukums skaitļošanas pasaulē ir viss par IP adresēm IPv6 un nākamais ARPAgeddon [skaidrojums par tehnoloģiju] Lasīt vairāk , it īpaši IPv4 adreses, piemēram:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

Tie faktiski sastāv no 4 skaitļiem, katrs no kuriem norāda vērtību līdz 255. Vai varat uzminēt, kāpēc? Jā, visu adresi attēlo 4 okteti (Kopā 32 biti). Tas šķita šausmīgi daudz iespējamo adrešu (ap 4 miljardiem faktiski) laikā, kad pirmo reizi tika izgudrots internets, bet tagad, kad viss mūsu dzīvē ir jāsaista, mēs ātri beidzamies. Lai to atrisinātu, tiek izmantots jaunais IPv6 128 biti kopumā, dodot aptuveni 340 undecillion (beigās likt 38 ​​nulles) adreses, ar kurām spēlēties.

Es to atstāšu šodienai, tāpēc es varētu atgriezties pie sava sākotnējā mērķa, kas bija uzrakstīt nākamo Arduino apmācību - kurā mēs plaši izmantojam bitu nobīdes reģistru. Es ceru, ka šodien esat devis jums pamatzināšanu par to, cik binārs ir tik nozīmīgs datoriem, kāpēc turpina parādīties tie paši skaitļi un kāpēc biti, kas mums ir jāatspoguļo, nosaka ierobežotu atmiņas daudzumu, ekrāna izmēru, iespējamās krāsu vērtības vai unikālas mums pieejamās IP adreses. Nākamreiz mēs to apskatīsim binārās loģikas aprēķini, kas ir gandrīz viss, ko dara datora procesors, kā arī tas, kā datori var attēlot negatīvos skaitļus.

Komentāri? Apjukums? Vai jums mans skaidrojums bija viegli saprotams? Jebkurā gadījumā, lūdzu, sazinieties ar komentāriem. Es atstāšu jūs ar bināru joku!

Pasaulē ir tikai 10 cilvēku veidi: tie, kas saprot binārs, un tie, kas to nedara.

Attēla kredīts: Shutterstock