Da binær er så helt afgørende for eksistensen af computere, forekommer det mærkeligt, at vi aldrig har tacklet emnet før - så i dag tænkte jeg, at jeg ville give et kort overblik over, hvad binært faktisk betyder og hvordan det bruges i computere . Hvis du altid har spekuleret på, hvad forskellen er mellem 8-bit, 32-bit og 64-bit virkelig, og hvorfor det betyder noget - læs så videre!
Hvad er binært? Forskellen mellem Base 10 og Base 2
De fleste af os er vokset op i en base 10 verden af tal, hvor jeg mener, at vi har 10 "base" tal ( 0-9 ), hvorfra vi udlede alle andre tal. Når vi har opbrugt dem, bevæger vi os op på et enhedsniveau - 10'erne, 100'erne, 1000'erne - denne form for tælling er hamret i vores hjerner fra fødslen. Faktisk var det kun fra den romerske periode, at vi begyndte at tælle i base 10. Før det var base 12 det nemmeste, og folk brugte deres knuckler til at tælle.
Når vi lærer base 10 i grundskolen, skriver vi ofte enhederne som denne:
Så tallet 1990 består faktisk af 1 x 1000, 9 x 100, 9 x 10 og 0 x 1 . Jeg er sikker på, at jeg ikke behøver at forklare base 10 længere end det.
Men hvad hvis i stedet for at have et komplet udvalg af 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 til at arbejde med som basenumrene - hvad hvis vi kun havde 0 og 1 . Dette kaldes base 2 ; og det kaldes også almindeligvis som binært . I en binær verden kan du kun tælle 0, 1 - så skal du flytte til det næste enhedsniveau.
Tæller i binær
Det hjælper uhyre, hvis vi skriver ud enhederne, når de lærer binære. I dette tilfælde bliver i stedet for hver ekstra enhed multipliceret med 10 multipliceret med 2, hvilket giver os 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 ... Så for at hjælpe med at beregne kan vi skrive dem ud som dette:
Med andre ord repræsenterer den højeste værdi i et binært tal hvor mange 1 er. Det næste ciffer, til venstre for det, repræsenterer hvor mange 2 er. Den næste repræsenterer, hvor mange 4 er ... og så.
Med den viden kan vi skrive en tabel med tæller i binær, med den tilsvarende base 10 værdi angivet til venstre.
Tilbring et øjeblik over det, indtil du kan se præcis, hvorfor 25 er skrevet som 11001. Du skal kunne nedbryde den som 16 + 8 + 1 = 25.
Arbejder baglæns - base 10 til binær
Du skal nu kunne finde ud af, hvilken værdi et binært tal har ved at tegne et lignende bord og multiplicere hver enhed. At skifte en almindelig base 10 nummer til binært tager lidt mere indsats. Det første skridt er at finde den største binære enhed, der "passer til" nummeret. Så for eksempel, hvis vi gjorde 35, så er det største nummer fra den tabel, der passer til 35, 32, så vi ville have en 1 der i den kolonne. Vi har så en rest på 3 - som ville have brug for en 2, og så endelig en 1. Så vi får 100011 .
8-bit, byte og oktetter
Tabellen jeg har vist ovenfor er 8-bit, fordi vi har maksimalt 8 nul og de der skal bruges til vores binære nummer. Således er det maksimale antal vi muligvis kan repræsentere 11111111 eller 255 . Derfor er vi nødt til mindst 8 bits for at kunne repræsentere et tal fra 0-255 . Octet og Byte er simpelthen en anden måde at sige 8-bits. Derfor 1 Byte = 8 bits .
32 vs 64-bit Computing
I dag hører du ofte 32-bit og 64-bit versioner af Windows, og du ved måske, at 32-bit Windows kun kan understøtte op til 4 gigabyte RAM . Hvorfor er det dog?
Det hele kommer ned til hukommelse adressering. Hver bit af hukommelse har brug for en unik adresse for at få adgang til den. Hvis vi havde et 8-bit hukommelsesadressesystem, ville vi kun kunne have maksimalt 256 bytes hukommelse. Med et 32-bit hukommelsesadressesystem ( forestil dig at udvide tabellen ovenfor til at have 32 binære enheds kolonner ), kan vi gå overalt op til 4.294.967.296 ? 4 milliarder bytes, eller med andre ord - 4 GIGA bytes. 64-bit computing fjerner i det væsentlige denne grænse ved at give os op til 18 quintillion forskellige adresser - et nummer de fleste af os simpelthen ikke kan forstå.
IPv4-adressering
Den seneste bekymring i computervirksomheden handler om IP-adresser IPv6 og kommende ARPAgeddon [Teknologi forklaret] IPv6 & Kommende ARPAgeddon [Teknologi forklaret] Læs mere, især IPv4- adresser, som disse:
- 192.168.0.1
- 200.187.54.22
De består faktisk af 4 tal, der hver repræsenterer en værdi på op til 255. Kan du gætte hvorfor? Ja, hele adressen er repræsenteret af 4 oktetter ( 32 bits i alt ). Det lignede en forfærdelig masse mulige adresser ( omkring 4 milliarder faktisk ) på det tidspunkt, hvor internettet blev opdaget, men vi løber hurtigt ud nu, at alt i vores liv skal forbindes. For at løse dette, bruger den nye IPv6 128 bits i alt, hvilket giver os ca. 340 undecillion ( sæt 38 nul i slutningen ) adresser til at spille med.
Jeg kommer til at forlade det der for i dag, så jeg kan komme tilbage til mit oprindelige mål, som skulle skrive den næste Arduino-tutorial - hvor vi udnytter et bitskiftregister meget ud. Jeg håber i dag har givet dig en grundlæggende forståelse for, hvordan binær er så vigtig for computere, hvorfor de samme tal stadig vises, og hvorfor antallet af bits vi skal repræsentere noget placerer en begrænset grænse for mængden af hukommelse, skærmstørrelse, mulig farve værdier eller unikke IP-adresser til rådighed for os. Næste gang tager vi et kig på binære logiske beregninger, hvilket stort set er alt, hvad en computerprocessor gør, og hvordan computere kan repræsentere negative tal.
Kommentarer? Forvirring? Har du fundet min forklaring let at forstå? Uanset hvad der er tilfældet, kontakt venligst kommentarerne. Jeg skal forlade dig med en binær joke!
Der er kun 10 typer mennesker i verden: dem der forstår binære, og dem der ikke gør det.
Billedkredit: Shutterstock