Mikä on binaari? [Teknologia selitetty]

Mainos

Koska binaari on niin ehdottoman välttämätöntä tietokoneiden olemassaololle, vaikuttaa outolta, että emme ole koskaan puutuneet asiaan aihetta aiemmin - joten tänään ajattelin antaa lyhyen yleiskuvan siitä, mitä binaari todella tarkoittaa ja miten sitä käytetään tietokoneissa. Jos olet aina miettinyt, mikä ero on 8-bittinen, 32-bittinenja 64-bittinen todella on, ja miksi sillä on merkitystä - lue sitten!

Mikä on binaari? Ero Base 10: n ja Base 2: n välillä

Suurin osa meistä on kasvanut kymmenessä peruslukujen maailmassa, tarkoitan, että meillä on 10 ’Base’ numerot (0-9), josta johdetaan kaikki muut numerot. Kun olemme käyttäneet ne, siirrymme yksikkötasolle - 10, 100 ja 1000 - tämä laskentamuoto lyödään aivoihimme syntymästä lähtien. Itse asiassa vasta Rooman ajalta aloitimme laskea tukikohdassa 10. Ennen sitä pohja 12 oli helpoin, ja ihmiset laskivat sormensa.

Kun opimme peruskoulun 10, kirjoitamme usein yksiköt näin:

Joten numero 1990 koostuu oikeastaan 1 x 1000, 9 x 100, 9 x 10ja 0 x 1. Olen varma, että minun ei tarvitse selittää perustaa 10 enempää.

Mutta entä jos sen sijaan, että sinulla olisi täysi valikoima 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 työskennellä perustunnuksina - entä jos meillä vain olisi 0ja 1. Tätä kutsutaan pohja 2; ja sitä kutsutaan myös yleisesti binääri. Binaarimaailmassa voit vain laskea 0,1 - sitten sinun on siirryttävä seuraavalle yksikkötasolle.

Laskeminen binaarina

Se auttaa erittäin paljon, jos kirjoitamme yksiköt binaarin opiskeluun. Tässä tapauksessa sen sijaan, että jokainen lisäyksikkö kerrotaan 10: llä, se kerrotaan kahdella, jolloin saadaan meille 1,2,4,8,16,32,64 … Joten laskeaksemme voimme kirjoittaa ne näin:

Toisin sanoen binaariluvun oikea-suurin arvo edustaa kuinka monta 1: tä on. Seuraava numero, vasemmalla puolella, edustaa kuinka monta 2: ta. Seuraava edustaa kuinka monta 4: tä on... ja niin.

Tämän tiedon avulla voimme kirjoittaa laskentataulukon binaarina, jonka vasen pohja-arvo 10 on merkitty vasemmalla.

Vietä hetki sen yli, kunnes näet tarkalleen miksi 25 kirjoitetaan numerolla 11001. Sinun pitäisi pystyä jakamaan se siten, että se on 16 + 8 + 1 = 25.

Työskentely taaksepäin - alusta 10 binääriseksi

Sinun pitäisi nyt pystyä selvittämään, mikä arvo binaariluvulla on, piirtämällä samanlainen taulukko ja kertomalla jokainen yksikkö. Normaalin 10 perusnumeron vaihtaminen binääriseksi vie hieman enemmän vaivaa. Ensimmäinen askel on löytää suurin binaarinen yksikkö, joka “sopii” numeroon. Joten esimerkiksi jos tekisimme 35, niin taulukon suurin lukumäärä, joka sopii 35: ksi, on 32, joten meillä olisi 1 siinä sarakkeessa. Sitten meillä on jäljellä 3 - joka tarvitsisi 2 ja sitten lopulta 1. Joten saamme 100011.

8-bittiset, tavut ja oktetit

Yllä oleva taulukko on 8-bittinen, koska meillä on korkeintaan 8 nollaa ja yhtä binaarinumeroa varten. Siten enimmäismäärä, jota voimme mahdollisesti edustaa, on 11111111, tai 255. Siksi voidakseen edustaa mitä tahansa numeroa 0-255, tarvitsemme vähintään 8 bittiä. Oktetti ja tavu on yksinkertaisesti toinen tapa sanoa 8-bittinen. Siksi 1 tavu = 8 bittiä.

32 vs. 64-bittinen tietojenkäsittely

Nykyään kuulet usein termejä 32- ja 64-bittiset versiot ja saatat tietää, että 32-bittinen Windows voi vain tukea jopa 4 gigatavua RAM-muistia. Miksi se kuitenkin on?

Kaikki johtuu muistin osoittamisesta. Jokainen muistin bitti tarvitsee yksilöivän osoitteen päästäkseen siihen. Jos meillä olisi 8-bittinen muistinosoitusjärjestelmä, meillä voisi olla vain korkeintaan 256 tavua muistista. Kanssa 32-bittinen muistiosoitejärjestelmä (kuvittele, että laajennat yllä olevaa taulukkoa niin, että siinä on 32 binaariyksikkösaraketta), voimme mennä minne tahansa 4,294,967,296? 4 miljardia tavuatai toisin sanoen - 4 GIGAtavua.64-bittinen laskenta pohjimmiltaan poistaa tämän rajan antamalla meille jopa 18 kvintillion eri osoitteet - useimmat meistä eivät yksinkertaisesti ymmärrä.

IPv4-osoitteet

Tietokonemaailman viimeisin huolenaihe on kaikki IP-osoitteista IPv6 ja tulossa oleva ARPAgeddon [Technology Explained] Lue lisää , erityisesti IPv4 osoitteet, kuten nämä:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

Ne koostuvat tosiasiassa 4 numerosta, joista kukin edustaa arvoa enintään 255. Voitko arvata miksi? Jep, koko osoitetta edustaa 4 oktettia (32 bittiä yhteensä). Tämä vaikutti hirvittävältä paljon mahdollisilta osoitteilta (tosiasiassa noin 4 miljardia) silloin, kun Internet keksittiin ensimmäisen kerran, mutta meillä on loppumassa nopeasti nyt, kun kaikki elämämme täytyy olla yhteydessä toisiinsa. Tämän ratkaisemiseksi uusi IPv6 käyttää 128 bittiä yhteensä antaa meille noin 340 undecillion (laita 38 nollaa loppuun) osoitteet, joiden kanssa pelata.

Jätän sen tähän päivään, joten voin palata takaisin alkuperäiseen tavoitteeseeni, joka oli kirjoittaa seuraava Arduino-opetusohjelma - jossa hyödynnämme laajasti bittivaihtorekisteriä. Toivon tänään antaneen sinulle perustiedot siitä, kuinka binaarinen on niin merkittävä tietokoneille, miksi samat numerot ilmestyvät jatkuvasti ja miksi bittiä, joita meidän on edustettava jotain, asettaa rajallisen rajan käytettävissä olevalle muistimäärälle, näytön koosta, mahdollisille väriarvoille tai yksilöllisille IP-osoitteille. Seuraavan kerran katsotaan asiaa binaarilogiikkalaskelmat, mikä on melkein kaikki tietokoneen prosessorin tekemä, samoin kuinka tietokoneet voivat edustaa negatiivisia lukuja.

Kommentteja? Sekaannusta? Löysitkö selitykseni helppo ymmärtää? Olipa tapaus mikä tahansa, ota yhteyttä kommentteihin. Jätän teille binaarivirheen!

Maailmassa on vain 10 tyyppiä ihmisiä: ymmärtäviä binääri, ja ne, jotka eivät.

Kuvaluotto: Shutterstock