Двійковий код Як рахують комп’ютери
Двійковий код Як рахують комп’ютери може здаватися маленьким геніальним трюком. Я розповідаю його перед сном. Спочатку я кажу: уявіть собі простий вимикач світла. Він або ввімкнений, або вимкнений. Це ввімкнено або вимкнено — весь секрет двійкового коду.
Чому комп’ютери використовують двійковий код
Комп’ютери використовують двійковий код, тому що два стани легко виявити та зберегти. Наприклад, ввімкнено/вимкнено або висока/низька напруга працює надійно. За даними HowThingsWork.dev, комп’ютери використовують двійкову (базу-2) систему, оскільки їхні логічні схеми представляють інформацію, використовуючи лише два стани — ввімкнено або вимкнено — що надійно відображається на 1 і 0, навіть при електричних перешкодах або виробничих недоліках. Транзистори діють як маленькі вимикачі. Також логічні ворота слідують чітким правилам від цих вимикачів. Завдяки цьому машини перетворюють 1 і 0 на вибори та дії.
Коротка історична довідка
Лейбніц написав про цю ідею в 1703 році, але система двійкових чисел (база-2) була фактично винайдена Готфрідом Вільгельмом Лейбніцем у 1689 році, заклавши основу для двійкового коду, який ми знаємо сьогодні. Потім Клод Шеннон показав, як булева логіка відображається на схемах у 1930-х роках. Пізніше Конрад Цузе побудував ранній двійковий комп’ютер у 1941 році. Ці моменти сформували те, як сучасні пристрої рахують за допомогою бітів. Перший комп’ютер зі збереженою програмою, Манчестерський ‘Малюк’, виконав свою першу програму о 11 годині ранку 21 червня 1948 року, що стало першим успішним використанням електронної пам’яті для зберігання та виконання двійково-кодованих інструкцій, як зазначено Вікіпедією.
Біти, байти та повсякденні приклади
Біт — це один двійковий знак. Один двійковий знак — відомий як біт — може приймати одне з двох значень, 0 або 1; групування восьми бітів у байт дозволяє представити 2⁸ = 256 можливих значень (від 0 до 255). Вісім бітів утворюють байт. Байти додаються в кілобайти та мегабайти. Текст, зображення та звук стають числами під капотом. Наприклад, велика літера A — це 65, що є 01000001 в 8-бітному ASCII.
Також зображення — це біти. Чорно-біле зображення може використовувати один біт на піксель. Кольорові фотографії часто використовують 24 біти на піксель. Аналогічно, звук використовує зразки та глибину бітів. Наприклад, аудіо CD використовує 44,1 кГц зразки та 16-бітну глибину.
Двійкова арифметика та шаблони
Двійкова арифметика проста та грайлива. Додайте 1 плюс 1, і ви отримаєте 10 у двійковій системі. Ви переносите 1 у наступний стовпець. Рахунок у трьох бітах показує маленьке світлове шоу: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. У двійковому рахунку послідовність прогресує наступним чином: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000 і так далі, ілюструючи, як працює двійковий рахунок, що є важливим для розуміння того, як комп’ютери обробляють інформацію, як пояснює SparkFun Learn. Спробуйте це і дивіться, як з’являються шаблони.
Швидка гра перед сном
Ось двохвилинна гра, яку я люблю. Підніміть дві руки. Розглядайте кожен палець як біт: вниз — це 0, а вгору — 1. Почніть з 0, коли всі пальці вниз. Потім рахуйте вгору і показуйте, як пальці перевертаються. Також перетворіть маленьке число, наприклад, вік вашої дитини, у біти. Відзначте це смішним звуком, коли досягнете віку. Діти завжди сміються.
Трохи більший виріб
Використовуйте два кольори бісеру для 0 і 1. Потім напишіть коротке ім’я в 8-бітному ASCII. Це відчувається грайливо і дивно задовольняє. Крім того, виріб робить двійковий код дружнім і практичним.
Читати або слухати історію про Двійковий код (Як рахують комп’ютери) зараз: Для 3-5 років, Для 6-8 років, Для 8-10 років, і Для 10-12 років.
Висновок
Двійковий код Як рахують комп’ютери — це проста, потужна мова. Це маленький трюк, який дозволяє телефонам, іграм, фотографіям і історіям жити всередині чіпа. Сьогодні ввечері спробуйте гру з пальцями. Потім дивіться, як зростає цікавість.
Знайдіть ніжні прослуховування Storypie та грайливі путівники на Storypie, щоб продовжити диво.
