Kod binarny Jak liczą komputery
Kod binarny Jak liczą komputery może wydawać się małą genialną sztuczką. Opowiadam o tym na dobranoc. Najpierw mówię: wyobraź sobie prosty włącznik światła. Jest albo włączony, albo wyłączony. To włączone lub wyłączone to cały sekret binarny.
Dlaczego komputery używają binarnego
Komputery używają binarnego, ponieważ dwa stany są łatwe do wykrycia i przechowywania. Na przykład włączony/wyłączony lub wysokie/niskie napięcie działa niezawodnie. Według HowThingsWork.dev, komputery używają systemu binarnego (base-2), ponieważ ich układy logiczne reprezentują informacje za pomocą tylko dwóch stanów — włączony lub wyłączony — co niezawodnie mapuje się na 1 i 0, nawet w przypadku zakłóceń elektrycznych lub niedoskonałości produkcyjnych. Tranzystory działają jak małe włączniki/wyłączniki. Ponadto bramki logiczne przestrzegają jasnych zasad wynikających z tych przełączników. Dzięki temu maszyny zamieniają 1 i 0 w wybory i działania.
Krótka migawka historyczna
Leibniz pisał o tym pomyśle w 1703 roku, ale system liczbowy binarny (base-2) został faktycznie wynaleziony przez Gottfrieda Wilhelma Leibniza w 1689 roku, kładąc podwaliny pod kod binarny, jaki znamy dzisiaj. Następnie Claude Shannon pokazał, jak logika Boola mapuje się na układy w latach 30. XX wieku. Później Konrad Zuse zbudował wczesny komputer binarny w 1941 roku. Te momenty ukształtowały sposób, w jaki nowoczesne urządzenia liczą za pomocą bitów. Pierwszy komputer z przechowywanym programem, Manchester 'Baby’, wykonał swój pierwszy program o godzinie 11:00 21 czerwca 1948 roku, co oznaczało pierwsze udane użycie pamięci elektronicznej do przechowywania i wykonywania instrukcji zakodowanych binarnie, jak zauważa Wikipedia.
Bity, bajty i codzienne przykłady
Bit to pojedyncza cyfra binarna. Pojedyncza cyfra binarna — znana jako bit — może przyjąć jedną z dwóch wartości, 0 lub 1; grupowanie ośmiu bitów w bajt pozwala na reprezentację 2⁸ = 256 możliwych wartości (od 0 do 255). Osiem bitów tworzy bajt. Bajty dodają się do kilobajtów i megabajtów. Tekst, obrazy i dźwięk stają się liczbami pod maską. Na przykład wielka litera A to 65, co w 8-bitowym ASCII to 01000001.
Również obrazy to bity. Czarnobiałe zdjęcie może używać jednego bitu na piksel. Kolorowe zdjęcia często używają 24 bitów na piksel. Podobnie dźwięk używa próbek i głębokości bitowej. Na przykład dźwięk CD używa próbkowania 44,1 kHz i głębokości 16-bitowej.
Arytmetyka binarna i wzory
Arytmetyka binarna jest prosta i zabawna. Dodaj 1 plus 1, a otrzymasz 10 w systemie binarnym. Przenosisz 1 do następnej kolumny. Liczenie w trzech bitach pokazuje mały pokaz świateł: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. W liczeniu binarnym sekwencja postępuje w następujący sposób: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000 i tak dalej, ilustrując, jak działa liczenie binarne, co jest kluczowe dla zrozumienia, jak komputery przetwarzają informacje, jak wyjaśnia SparkFun Learn. Spróbuj i zobacz, jak pojawiają się wzory.
Szybka aktywność na dobranoc
Oto dwuminutowa gra, którą uwielbiam. Podnieś dwie ręce. Traktuj każdy palec jako bit: w dół to 0, a w górę to 1. Zacznij od 0 z wszystkimi palcami w dół. Następnie licz w górę i pokaż, jak palce się zmieniają. Przekonwertuj także małą liczbę, na przykład wiek dziecka, na bity. Świętuj z zabawnym dźwiękiem, gdy osiągniesz wiek. Dzieci śmieją się za każdym razem.
Nieco większe rzemiosło
Użyj dwóch kolorów koralików dla 0 i 1. Następnie zapisz krótkie imię w 8-bitowym ASCII. To wydaje się zabawne i dziwnie satysfakcjonujące. Co więcej, rzemiosło sprawia, że binarny wydaje się przyjazny i praktyczny.
Przeczytaj lub posłuchaj opowieści o Kodzie binarnym (Jak liczą komputery) teraz: Dla dzieci w wieku 3-5 lat, Dla dzieci w wieku 6-8 lat, Dla dzieci w wieku 8-10 lat, oraz Dla dzieci w wieku 10-12 lat.
Wnioski
Kod binarny Jak liczą komputery to prosty, potężny język. To mała sztuczka, która pozwala telefonom, grom, zdjęciom i opowieściom żyć wewnątrz chipa. Dziś wieczorem spróbuj gry z palcami. Następnie obserwuj, jak rośnie ciekawość.
Znajdź delikatne słuchowiska Storypie i zabawne przewodniki na Storypie, aby przedłużyć cud.
