Двоичната система е система с две числа. База 2 означава, че има само две цифри - 1 и 0 - които съответстват на състоянията за включване и изключване, които компютърът ви може да разбере. Вероятно сте запознати с основата 10 - десетичната система. Дисциплината използва десет цифри, които варират от 0 до 9, след което се обвиват, за да формират двуцифрени числа, като всяка цифра е на стойност десет пъти повече от последната (1, 10, 100 и т.н.). Двоичното е подобно, като всяка цифра струва два пъти повече от последната.
Брой в двоичен
1111 (in binary) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (in decimal)
Като отчитаме 0, това ни дава 16 възможни стойности за четири бинарни бита. Преместете до 8 бита и имате 256 възможни стойности. Това отнема много повече място за представяне, тъй като четири цифри в десетичната запетая ни дават 10 000 възможни стойности. Може да изглежда, че преживяваме цялата тази неприятност да преоткриваме системата ни за преброяване, за да я направим по-крехка, но компютрите разбират двоично много по-добре, отколкото разбират десетичната. Разбира се, двоичното заема повече пространство, но ние сме задържани от хардуера. И за някои неща, като логиката обработка, двоичен е по-добре от десетичен.
Има още една базова система, която се използва и в програмирането: шестнадесетичен. Въпреки че компютрите не работят в шестнадесетичен режим, програмистите го използват, за да представят двоични адреси в човешки четиваем формат, когато пишат код. Това е така, защото две цифри от шестнадесетичен могат да представляват цял байт, осем цифри в двоичен. Шестнадесетичен използва 0-9 като десетичен знак, а буквите от А до F представляват допълнителните шест цифри.
Защо компютрите използват двоични?
Краткият отговор: хардуер и законите на физиката. Всяко число в компютъра ви е електрически сигнал, а в първите дни на изчисляването електрическите сигнали са много по-трудни за измерване и контрол много точно. Имаше повече смисъл само да се прави разлика между "на" състояние, представено чрез отрицателно заряд и "изключено" състояние, представлявано от положителна такса. За тези, които не са сигурни защо "изключването" е представено от положителна такса, това е така, защото електроните имат отрицателен заряд - повече електрони означават по-ток с отрицателен заряд.
Така че, ранните компютри с двойно пространство, които се използват двойно, за да изградят своите системи, и макар че използват много по-стари, по-обемисти хардуер, запазихме същите фундаментални принципи. Съвременните компютри използват това, което е известно като транзистор, за да извършват изчисления с двоични данни. Ето схема на това как изглежда транзисторът с полеви ефекти (FET):
Но защо само база 2?
Така че може би си мислите, "защо само 0 и 1? Не можете просто да добавите друга цифра? "Докато някои от тях се свеждат до традиция в това как се изграждат компютрите, добавянето на друга цифра би означавало, че ще трябва да разграничаваме различните нива на ток - не само" изключено "и", "Но също така заявява като" малко "и" много ".
Проблемът тук е, ако искате да използвате няколко нива на напрежение, ще ви е необходим начин лесно да извършвате изчисления с тях, а хардуерът за това не е приложим като заместител на двоичните изчисления. Наистина съществува; то се нарича троен компютър и се е случвало от 50-те години на миналия век насам, но това е доста, когато развитието му е спряло. Тройната логика е много по-ефективна от двоичната, но все още никой няма ефективна замяна на двоичния транзистор, или поне не е свършена никаква работа за разработването им на същите малки мащаби като двоичните.
Причината, поради която не можем да използваме тройната логика, се свежда до начина, по който транзисторите се подреждат на компютър - нещо, наречено "порти" - и как те се използват за извършване на математика. Гейтс взема два входа, изпълнява операция по тях и връща един изход.
Кой знае? В бъдеще бихме могли да започнем да виждаме тройните компютри да се превърнат в нещо, тъй като преместваме границите на двоичните до молекулярно ниво. Засега обаче светът ще продължи да работи на двоичен принцип.
Ключови думи: spainter_vfx / Shutterstock, Уикипедия, Уикипедия, Уикипедия, Уикипедия
