Co to jest binarny? [Technologia wyjaśniona]

Reklama

Biorąc pod uwagę, że pliki binarne są tak absolutnie fundamentalne dla istnienia komputerów, wydaje się dziwne, że nigdy nie zajmowaliśmy się nimi temat wcześniej - więc dzisiaj pomyślałem, że dam krótki przegląd tego, co tak naprawdę oznacza plik binarny i jak jest używany komputery. Jeśli zawsze zastanawiałeś się, jaka jest różnica 8 bitowy, 32-bitowy, i 64-bitowy naprawdę jest i dlaczego ma to znaczenie - czytaj dalej!

Co to jest binarny? Różnica między bazą 10 a bazą 2

Większość z nas dorastała w podstawowym świecie liczb 10, co oznacza, że ​​mamy 10 'baza' liczby (0-9), z którego otrzymujemy wszystkie inne liczby. Po ich wyczerpaniu przechodzimy na wyższy poziom jednostki - 10, 100, 1000 - ta forma liczenia jest wbijana w nasze mózgi od urodzenia. W rzeczywistości dopiero od czasów rzymskich zaczęliśmy liczyć w bazie 10. Wcześniej baza 12 była najłatwiejsza, a ludzie używali kłykci do liczenia.

Kiedy uczymy się podstawy 10 w szkole podstawowej, często wypisujemy takie jednostki:

Więc liczba 1990 faktycznie składa się z 1 x 1000, 9 x 100, 9 x 10, i 0 x 1. Jestem pewien, że nie muszę wyjaśniać podstawy 10 dalej.

Ale co, jeśli zamiast mieć pełny wybór 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 pracować z liczbami podstawowymi - co gdybyśmy tylko mieli 0, i 1. To się nazywa podstawa 2; i jest również powszechnie nazywany dwójkowy. W świecie binarnym można tylko liczyć 0,1 - następnie musisz przejść do następnego poziomu jednostki.

Liczenie w formacie binarnym

Ogromnie pomaga, jeśli wypisujemy jednostki podczas nauki binarnej. W takim przypadku zamiast każdej dodatkowej jednostki pomnożonej przez 10, jest ona mnożona przez 2, co daje nam 1,2,4,8,16,32,64 … Aby pomóc obliczyć, możemy zapisać je w następujący sposób:

Innymi słowy, najbardziej prawostronna wartość w liczbie binarnej reprezentuje liczbę 1. Kolejna cyfra po lewej stronie reprezentuje liczbę 2. Następny pokazuje, ile 4… i tak dalej.

Dzięki tej wiedzy możemy napisać tabelę liczenia w formacie binarnym, z równoważną wartością podstawową 10 wskazaną po lewej stronie.

Poświęć chwilę na zastanowienie się, aż zobaczysz, dlaczego 25 jest zapisane jako 11001. Powinieneś być w stanie rozbić go na 16 + 8 + 1 = 25.

Praca wstecz - podstawa 10 do binarnej

Powinieneś być w stanie dowiedzieć się, jaką wartość ma liczba binarna, rysując podobną tabelę i mnożąc każdą jednostkę. Przełączenie zwykłej liczby podstawowej 10 na binarną wymaga nieco więcej wysiłku. Pierwszym krokiem jest znalezienie największej jednostki binarnej, która „pasuje” do liczby. Na przykład, jeśli robimy 35, to największą liczbą z tej tabeli, która pasuje do 35, jest 32, więc mielibyśmy 1 w tej kolumnie. Mamy wtedy resztę 3 - co wymagałoby 2, a następnie 1. Więc rozumiemy 100011.

8-bitów, bajtów i oktetów

Tabela, którą pokazałem powyżej, jest 8-bitowa, ponieważ mamy maksymalnie 8 zer i jedynek do wykorzystania dla naszej liczby binarnej. Zatem maksymalna liczba, jaką możemy reprezentować, to 11111111, lub 255. Dlatego w celu reprezentowania dowolnej liczby z 0-255, potrzebujemy co najmniej 8 bitów. Oktet i bajt to po prostu inny sposób na powiedzenie 8-bitów. W związku z tym 1 bajt = 8 bitów.

Komputery 32-bitowe i 64-bitowe

W dzisiejszych czasach często słyszysz warunki Wersje 32-bitowe i 64-bitowe systemu Windows i być może wiesz, że 32-bitowy system Windows może obsługiwać tylko do 4 gigabajtów pamięci RAM. Dlaczego tak jest?

Wszystko sprowadza się do adresowania pamięci. Każdy bit pamięci wymaga unikalnego adresu, aby uzyskać do niego dostęp. Gdybyśmy mieli 8 bitowy system adresowania pamięci, moglibyśmy mieć maksymalnie 256 bajtów pamięciowy. Z 32-bitowy system adresowania pamięci (wyobraź sobie rozszerzenie tabeli powyżej o 32 kolumny jednostek binarnych), możemy iść gdziekolwiek do 4,294,967,296? 4 miliardy bajtówlub innymi słowy - 4 GIGAbajty.64-bitowy informatyka zasadniczo usuwa ten limit, poddając się 18 kwintylionów różne adresy - wielu z nas po prostu nie może pojąć.

Adresowanie IPv4

Ostatnie zmartwienie w świecie komputerów to wszystko o adresach IP IPv6 i nadchodzący ARPAgeddon [technologia wyjaśniona] Czytaj więcej , w szczególności IPv4 adresy, takie jak te:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

W rzeczywistości składają się z 4 liczb, z których każda reprezentuje wartość do 255. Czy wiesz, dlaczego? Tak, cały adres jest reprezentowany przez 4 oktety (Łącznie 32 bity). Wydawało się, że to bardzo dużo możliwych adresów (w rzeczywistości około 4 miliardów) w momencie, gdy pierwszy raz wynaleziono Internet, ale teraz szybko się kończy, że wszystko w naszym życiu musi być połączone. Aby rozwiązać ten problem, wykorzystuje nowy IPv6 128 bitów w sumie, co daje nam około 340 undecillion (umieść 38 zer na końcu) adresy do zabawy.

Zostawię to na dziś, więc mogę wrócić do mojego pierwotnego celu, którym było napisanie następnego samouczka Arduino - w którym szeroko wykorzystujemy rejestr z przesunięciem bitowym. Mam nadzieję, że dzisiaj zrozumiałem, jak duże znaczenie mają dane binarne dla komputerów, dlaczego wciąż pojawiają się te same liczby i dlaczego liczba bity, które musimy reprezentować, ograniczają ilość pamięci, rozmiar ekranu, możliwe wartości kolorów lub unikalne dostępne adresy IP. Następnym razem przyjrzymy się obliczenia logiki binarnej, co jest prawie wszystkim, co robi procesor komputerowy, a także jak komputery mogą reprezentować liczby ujemne.

Komentarze? Dezorientacja? Czy moje wyjaśnienie było dla ciebie łatwe do zrozumienia? W każdym razie prosimy o kontakt w komentarzach. Zostawię cię binarnym żartem!

Na świecie jest tylko 10 rodzajów ludzi: tych, którzy rozumieją dwójkowyi ci, którzy tego nie robią.

Źródło obrazu: Shutterstock