Che cos'è il binario? [Spiegazione della tecnologia]

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Dato che il binario è così assolutamente fondamentale per l'esistenza dei computer, sembra strano che non l'abbiamo mai affrontato argomento prima, quindi oggi avrei pensato di dare una breve panoramica di ciò che effettivamente significa binario e come viene utilizzato in computers. Se ti sei sempre chiesto quale sia la differenza tra 8-bit, 32-bit, e 64-bit lo è davvero e perché è importante - continua a leggere!

Che cos'è il binario? La differenza tra Base 10 e Base 2

Molti di noi sono cresciuti in un mondo di numeri di base 10, per cui intendo che ne abbiamo 10 'base' numeri (0-9) da cui deriviamo tutti gli altri numeri. Una volta esauriti quelli, saliamo di un livello unitario - 10 ", 100", 1000 " - questa forma di conteggio è martellata nel nostro cervello dalla nascita. In realtà, è stato solo dal periodo romano che abbiamo iniziato a contare nella base 10. Prima di ciò, la base 12 era la più semplice e le persone usavano le nocche per contare.

Quando impariamo la base 10 nella scuola elementare, spesso scriviamo le unità in questo modo:

Quindi il numero 1990 in realtà è costituito da 1 x 1000, 9 x 100, 9 x 10, e 0 x 1. Sono sicuro di non aver bisogno di spiegare la base 10 oltre.

Ma cosa succede se invece di avere una selezione completa di 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 lavorare con i numeri di base - e se solo avessimo 0, e 1. Questo è chiamato base 2; ed è anche comunemente indicato come binario. In un mondo binario, puoi solo contare 0,1 - quindi è necessario passare al livello di unità successivo.

Conteggio in binario

Aiuta immensamente se scriviamo le unità durante l'apprendimento binario. In questo caso, invece che ogni unità aggiuntiva venga moltiplicata per 10, viene moltiplicata per 2, dandoci 1,2,4,8,16,32,64... Quindi per aiutare a calcolare, possiamo scriverli in questo modo:

In altre parole, il valore più giusto in un numero binario rappresenta il numero di 1. La cifra successiva, a sinistra, rappresenta il numero di 2. Il prossimo rappresenta quanti 4... e così.

Con questa conoscenza, possiamo scrivere una tabella di conteggio in binario, con l'equivalente valore di base 10 indicato a sinistra.

Dedica un momento a quello fino a quando non vedi esattamente perché 25 è scritto come 11001. Dovresti essere in grado di scomporlo come 16 + 8 + 1 = 25.

Lavorare all'indietro - dalla base 10 al binario

Ora dovresti essere in grado di capire quale valore ha un numero binario disegnando una tabella simile e moltiplicando ogni unità. Per passare da un normale numero di base 10 a binario è necessario un po 'più di sforzo. Il primo passo è trovare la più grande unità binaria che “si adatta” al numero. Quindi, per esempio, se stessimo facendo 35, allora il numero più grande da quella tabella che si adatta a 35 è 32, quindi avremmo un 1 lì in quella colonna. Abbiamo quindi un resto di 3 - che avrebbe bisogno di un 2, e infine di un 1. Quindi otteniamo 100011.

8 bit, byte e ottetti

La tabella che ho mostrato sopra è di 8 bit, perché abbiamo un massimo di 8 zero e uno da utilizzare per il nostro numero binario. Pertanto, il numero massimo che possiamo eventualmente rappresentare è 11111111, o 255. Questo è il motivo per cui al fine di rappresentare qualsiasi numero da 0-255, abbiamo bisogno di almeno 8 bit. Octet e Byte è semplicemente un altro modo di dire 8 bit. Perciò 1 byte = 8 bit.

Informatica 32 vs 64 bit

Oggi ascolti spesso i termini Versioni a 32 e 64 bit di Windows e potresti sapere che Windows a 32 bit può solo supportare fino a 4 gigabyte di RAM. Perché è così?

Tutto si riduce all'indirizzamento della memoria. Ogni bit di memoria necessita di un indirizzo univoco per accedervi. Se avessimo un 8-bit sistema di indirizzamento della memoria, potremmo avere solo un massimo di 256 byte di memoria. Con un 32-bit sistema di indirizzamento della memoria (immagina di estendere la tabella sopra per avere 32 colonne di unità binarie), possiamo andare ovunque fino a 4,294,967,296? 4 miliardi di byteo in altre parole - 4 GIGAbyte.64-bit il calcolo essenzialmente rimuove questo limite dandoci fino a 18 quintilioni indirizzi diversi - un numero che molti di noi semplicemente non riescono a capire.

Indirizzamento IPv4

L'ultima preoccupazione nel mondo dell'informatica è tutto sugli indirizzi IP IPv6 & The Coming ARPAgeddon [Spiegazione della tecnologia] Leggi di più , in particolare IPv4 indirizzi, come questi:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

In realtà sono composti da 4 numeri, ognuno dei quali rappresenta un valore fino a 255. Riesci a indovinare perché? Sì, l'intero indirizzo è rappresentato da 4 ottetti (32 bit in totale). Sembrava un sacco di possibili indirizzi (circa 4 miliardi in effetti) al tempo in cui Internet è stato inventato per la prima volta, ma ci stiamo esaurendo rapidamente ora che tutto nella nostra vita deve essere collegato. Per risolvere questo, il nuovo IPv6 utilizza 128 bit in totale, dandoci approssimativamente 340 undecilioni (mettere 38 zeri alla fine) indirizzi con cui giocare.

Lo lascerò lì per oggi, quindi posso tornare al mio obiettivo originale che era quello di scrivere il prossimo tutorial di Arduino - in cui facciamo ampio uso di un registro bit-shift. Spero che oggi ti abbia dato una comprensione di base di come il binario è così significativo per i computer, perché continuano ad apparire gli stessi numeri e perché il numero di bit che dobbiamo rappresentare qualcosa pongono un limite finito alla quantità di memoria, alle dimensioni dello schermo, ai possibili valori di colore o agli indirizzi IP univoci a nostra disposizione. La prossima volta daremo un'occhiata calcoli di logica binaria, che è praticamente tutto ciò che fa un processore per computer, così come il modo in cui i computer possono rappresentare numeri negativi.

Commenti? Confusione? Hai trovato la mia spiegazione facile da capire? In ogni caso, ti preghiamo di contattarci nei commenti. Ti lascerò con una battuta binaria!

Esistono solo 10 tipi di persone al mondo: quelli che capiscono binarioe quelli che non lo fanno.

Credito immagine: Shutterstock