Binární kód vysvětlen krok za krokem: jak funguje binární?
i když nejste odborníkem na programování nebo informatiku, pravděpodobně víte, že počítače mají pouze velmi omezenou slovní zásobu. Abeceda každý počítač na světě, chápe je binární kód, který tajemné, zdánlivě nikdy nekončící sled 1 a 0. Ale jak funguje binární kód práce?
v dnešním příspěvku sdílím to,co jsem se dozvěděl o tom, jak tyto jednoduché 1 a 0 dělají náš technicky naplněný svět.
Stručně řečeno, jsou páteří toho, co se ve vašem počítači děje po celou dobu. Základní pochopení toho, co je binární kód a jak to funguje, Vám proto pomůže pochopit, jak váš počítač funguje uvnitř.
takže pokud jste novým kódováním, spárujte tento příspěvek s mým bezplatným kódovacím průvodcem pro začátečníky a máte dobré jít!
čtěte dál!
zde je několik souvisejících článků, které vám mohou pomoci:
- výukové Počítačové Vědy Základy, Než Kódování
- Nejlepší webové Stránky, Naučit se Kódování pro Začátečníky
- 8 Věcí, které Vědět, Než se Učit Programování
upozornění: tento příspěvek obsahuje affiliate odkazy na produkty, které používám a doporučuji. Pokud se rozhodnete zakoupit pomocí těchto odkazů, mohu obdržet malou provizi za doporučení. Ale prosím, kupujte pouze produkty, o kterých si myslíte, že vám pomohou dosáhnout vašich cílů rychleji. Děkujeme za vaši podporu!
proč bych měl pochopit, jak binární kód funguje?
ale pokud binární kód je něco, co jen počítače pochopit, proč byste se měli dozvědět více o tom?
máte naprostou pravdu – budete (s největší pravděpodobností) nikdy psát počítačové programy v binárním kódu. Místo toho vývojáři jako vy a já používáme jiné, uživatelsky přívětivější programovací jazyky, které dávají pokyny počítačům.
nicméně binární kód je pravděpodobně nejzákladnějším pojmem, který je základem programování a informatiky. To je to, co dělá každý počítač, který používáte pracovat tak, jak to dělá.
Doporučeno: 6 Nejlepší online kurzy informatiky pro začátečníky
celkově nám binární kód umožňuje komunikovat s počítači a dávat jim pokyny. A i když programovací jazyky, které používáte pro psaní kódu, jsou snad daleko od binárního kódu, jsou stále přeloženy do binárních, aby je počítače mohly interpretovat a spouštět vaše programy.
tyto 1 a 0 definují, jak počítače přijímají vstupy, ukládají a zpracovávají informace, stejně jako vytvářejí výstupy pro své uživatele – to jste vy a já.
pochopení alespoň základů toho, co je binární a jak to funguje, je nejen zajímavé a docela fascinující, ale také docela užitečné.
ale nebojte se, pokud se koncept binárního kódu jeví jako abstraktní a obtížně pochopitelný. Důležité je, že jste si vědomi, jak takový jednoduchý jazyk, můžete přeložit do nejsložitějších počítačových programů a informačních struktur, které můžete vidět a používat na denní bázi.
Co je to Binární Kód?
Jak tedy binární funguje? Jak může složitý počítačový program sestávat pouze z 1 a 0?
Chcete-li věci trochu zjednodušit, můžete si myslet, že binární je způsob, jak říct počítači, zda má být přepínač zapnutý nebo vypnutý. 1 tedy znamená „zapnuto“, 0 znamená „vypnuto“.
ale počkejte chvíli – o jakém přepínači tu mluvíme?
Jak se přepínač, který je zapnutý nebo vypnutý, promítá do toho, co pro nás mohou počítače v těchto dnech udělat?
abychom na to vrhli více světla, pojďme se krátce zamyslet nad tím, co počítače dělají.
Jednoduše řečeno,
- počítače brát vstupy z jejich uživatele,
- obchod a zpracovat je jako informace, a
- konečně poskytovat svým uživatelům s výstupy různých druhů.
například, když píšete na počítači, vaše prsty bít na klávesnici poskytují počítači nějaký vstup. Poté váš počítač magicky ví, jak přeložit určité klíče do požadovaných písmen a textu. Nakonec je výstupem z počítače text, který se zobrazí na obrazovce.
Co to má společného s binárním kódem?
Přečtěte si také: Informatika 101: Co je to počítač?
binární v informatice: co dělají počítače s 1 a 0?
tyto 1 a 0 nebo přepínače, které jsem zmínil výše, jsou způsob, jakým váš počítač ukládá a zpracovává data.
zpět v den, kdy byly postaveny první počítače, měli skutečné žárovky, které poskytovaly výstupy svým uživatelům. Uživatel by tedy viděl zapnuté určité světlo, které by indikovalo určitý druh výstupu nebo zprávy z počítače.
totéž se děje v dnešní době, když řídíte auto a rozsvítí se kontrolka plynu. To je výstup z vašeho auta, říkat, že byste měli vystoupit z dálnice a najít čerpací stanici co nejdříve.
takže s počítačem mohou být tyto 1 a 0 v moderních počítačích téměř cokoli. Obecně však představují čísla, písmena a další symboly.
pointa je, že tento jednoduchý koncept zapnutí nebo vypnutí přepínače se může přeložit do něčeho opravdu složitého.
i ty nejsofistikovanější, moderní počítače pracují podle tohoto velmi základního, základního strojového jazyka, přičemž 1 a 0 představují dva stavy: buď Zapnuto nebo Vypnuto.
ale aby se to stalo, váš počítač se zjevně zabývá mnohem více než jen zapnutím nebo vypnutím jediného přepínače.
Přečtěte si také: Jak začít učit kódování? 6 tipů pro začátečníky
jak počítače ukládají informace?
než se ponoříme do toho, jak binární kód a binární čísla skutečně fungují a jak můžete dekódovat jednoduchou binární sekvenci, podívejme se nejprve na jeden základní bod o ukládání dat.
jak jsem již zmínil výše, počítače přijímají vstupy pro ukládání a zpracování informací. Tyto informace nebo data jsou základní složkou pro práci jakéhokoli počítače.
Nyní, když se podíváte dovnitř počítače, uvidíte spoustu obvodů a elektrických vodičů. Nesou všechny informace uvnitř počítače, dostat je na správné místo, které mají být buď uloženy nebo zpracovány.
ale jak ukládáte nebo reprezentujete informace pomocí elektřiny?
Nyní, 1 a 0, jen jsme diskutovali představují nejmenší jednotku dat, které počítač rozumí.
jeden přepínač, který je zapnutý nebo vypnutý, je to, co potřebujeme k uložení jednoho bitu dat.
proto je bit základní, základní jednotkou informací. Stačí uvést dvě různé možnosti, buď „Zapnuto“ nebo „Vypnuto“. Také by to mohlo znamenat „true“ nebo „false“, nebo jednoduše“ ano „nebo“ne“.
vím, že mít jen dvě možnosti nám nedává příliš mnoho možností opravdu… ale je to dobrý začátek!
s jednou žárovkou můžeme uložit 1 bit informací. S 10 žárovkami bychom mohli udělat 10 bitů. Takže pokud bychom měli dostatek žárovek, mohli bychom ukládat jakékoli množství dat, které jsme chtěli, v digitální podobě.
Přečtěte si také: Proč se učit kódování? 12 výhody učení programování
ukládání dat v bitech: Jednoduchý příklad
počítače samozřejmě používají k ukládání dat jiné metody a technologie než jednoduché žárovky. Použití žárovek by nejen zabíralo příliš mnoho místa, ale bylo by také obtížné ukládat data: vypnutí počítače pomocí pouze žárovek by znamenalo, že při vypnutí napájení bychom data ztratili.
počítače tedy místo žárovek ukládají bity dat například držením elektronů v kondenzátorech. Váš počítač používá tuto technologii ve své paměti DRAM.
kolik žárovek by se tedy přesně vešlo do vašeho dramatu?
předpokládejme, že váš počítač má například 4GB DRAM. Jeden GB je přibližně miliarda bajtů. Nebo přesněji, 1 GB je 230 bajtů. A 1 bajt = 8 bitů.
to znamená, že vaše 4GB DRAM pojme 230 x 4 x 8 = 34,359,738,368 bitů. To je 34 miliard žárovek-a mluvíme zde pouze o vašem DRAM, ne o vašem 1TB pevném disku!
je tedy zcela zřejmé, že moderní počítače mohou udělat mnohem víc, než se rozhodnout, zda zapnout jediné světlo nebo ne. I když se tedy binární kód skládá pouze z 1 a 0, může dnes představovat nejsložitější počítačové programy.
binární 101: Jak funguje binární kód?
Co to znamená mít 34 miliard bitů pro ukládání a reprezentaci informací?
abychom pochopili, co pro nás tyto bity mohou udělat, podívejme se blíže na systém binárních čísel. Používá pouze 0 a 1 k reprezentaci jakýchkoli dalších číselných hodnot – a dalších typů dat.
za Prvé, pojďme udělat rychlý opakovací na tom, jak „normální“ čísla, která jsme zvyklí…
čísla a naučil jsem se ve škole, v rozmezí od 0 do 9, tvoří desetinné číslo systému. Můžete použít libovolnou kombinaci těchto 10 číslic reprezentovat číselnou hodnotu. Navíc víte, jak provádět sčítání, odčítání a další základní Počet pomocí těchto čísel relativně rychle.
V desítkové soustavě, každá číslice v určité číslo představuje 1, 10, 100, a tak dále, počínaje od pravé straně.
Takže, s číslem „216“, například, máme 6 představuje 1, 1, představující 10, a konečně 2 se představují 100 je:
desítková soustava používá mocniny 10 rozlišovat mezi těmito třemi „úrovněmi“ číslic:
- 1: 1 je zastupovat kolikrát číselná hodnota zahrnuje 100
- 10: 10 stojan pro 101
- 100: 100 představuje 102
takže vidíte vzor zde? 10 na sílu 0, 1, 2 a tak dále. Jednoduše zvyšujeme síly 10, Jak se naše číslo zvětšuje. Proto se desetinný systém také nazývá systém základních deseti čísel.
A pro moji milí, drazí jazyk experty: slovo desetinná pochází z latinského slova prosinci pro „deset“, zatímco „binární“ je odvozen z latinského slova bi, což znamená „dvě“ jako prefix.
jak „dekódovat“ binární číslo?
v binárním systému namísto použití mocnin 10 používáme mocnin 2.
takže, podobně jako desetinný příklad výše, pojďme přemýšlet o tom, co znamenají různé pozice v čísle.
za Předpokladu, že máme binární číslo s několika číslic, můžeme začít z pravé strany znovu:
- První číslice stojí na 20, tak to jsou 1
- Druhá číslice: 21, to jsou 2
- Třetí číslice: 22, to jsou 4.
- Čtvrtá číslice: 23, jsou to 8,
- Pátá číslice: 24, jsou to 16,
- Šestá číslice: 25, to jsou 32
- Sedmé číslice: 26, jedná se o 64 ‚s
- osmá číslice: 27, jedná se o 128′ s
- Devátá číslice: 28, jedná se o 256 ‚ s
- atd.
Na rozdíl od desítkové soustavy nám zde v binárním systému každá z těchto číslic jednoduše říká, zda je číslice „Zapnuto“ nebo „Vypnuto“.
Když vidíte „1“, znamená to, že hodnota této číslice je zahrnuta v číselné hodnotě, kterou chceme reprezentovat.
binární čísla dekódována: jednoduchý příklad
jak bychom tedy reprezentovali číslo, které jsme právě viděli v desítkové notaci, 216, v binární?
pojďme to zkusit!
- nejprve se podívejme na síly 2 v seznamu výše. Musíme najít největší hodnotu, která je menší než hodnota 216.
- vidíme, že se jedná o 128, takže v tomto případě potřebujeme 8 binárních číslic, od 20 do 27. Můžete vidět těchto 8 míst na obrázku níže.
- vzhledem k tomu, že 128 je v našem čísle „zahrnuto“, označme to “ 1 “ na místě 128 na obrázku níže.
- pak uděláme jednoduché odčítání: 216-128 = 88.
- znovu zopakujeme první krok a najdeme největší hodnotu, která je menší než tento zbytek 88. Vidíme, že je to 64 let, takže jsme dali“ 1 “ v číslici pro 26.
- nyní odečteme znovu: 88-64 = 24.
- takže, když se vrátíme k prvnímu kroku, vidíme, že další číslice, pro kterou budeme muset použít „1“, je místo 16 nebo 24.
- tyto kroky jednoduše opakujeme, abychom zjistili, které binární číslice mají hodnotu „1“ nebo „0“.
nakonec skončíme s následující binární sekvencí: 11011000.
jako takový to pro vás a pro mě nic neznamená, protože nejsme zvyklí na binární systém.
Pojďme vypočítat hodnoty pro síly dva pro každou číslici a přidat je dohromady:
Tak jsme se nakonec s správné číslo, které jsme chtěli, aby se zobrazí v binární.
velký úspěch!
je zřejmé, že potřebujeme o několik číslic více než u desítkové soustavy, ale hodnota čísla je přesně stejná. A to je vše, na čem záleží!
myšlení a výpočet v binárních číslech je samozřejmě poněkud složité, protože jsme zvyklí na číselný systém založený na mocninách 10.
ale celkově vzato, i když základní myšlenka mít jen dva stavy představující dvě hodnoty, buď „Zapnuto“ nebo „Vypnuto“, binární systém je stejně dobrý jako desítkový systém pro zobrazování čísel.
ale jak funguje binární pro jiné druhy informací, jako je text, obrázky nebo zvuk?
No, jak se ukázalo, všechny tyto typy informací mohou být také reprezentovány v binárním kódu!
Text v binárním
s binárním, můžeme použít jednoduchá čísla reprezentovat různá písmena v abecedě. Takže „A“ může být „1“, “ B „může být“ 2 “ a tak dále.
tímto způsobem můžeme reprezentovat libovolné slovo nebo odstavec textu jako posloupnost těchto čísel. Počítač pak může tato čísla ukládat jako informace pomocí signálů“ zapnuto „nebo“ Vypnuto“.
takže kdykoli čtete text v telefonu nebo počítači, to, co vidíte na obrazovce, je založeno na binárním kódu, jako je tento.
obrázky a grafika v binárním
podobným způsobem jako reprezentace abecedy v číslech můžeme udělat totéž pro obrázky a další grafická média.
obrázek zobrazený na obrazovce se skládá z pixelů. Každý pixel v obraze má číselnou hodnotu, která určuje barvu, kterou by měl zobrazit.
vzhledem k tomu, že jeden obrázek může být vytvořen z milionů pixelů, mluvíme zde o obrovském množství informací!
Přečtěte si také: 10 důvodů, proč byste měli začít online kurz kódování
kde se naučit základy informatiky Online?
doufám, že jste stále se mnou!
pochopení toho, jak binární kód funguje, je skvělý začátek do učení základy informatiky!
Pokud se chcete naučit kódovat, vědět, co se děje uvnitř počítače, je učení programování mnohem efektivnější. Zjistíte, že je snazší pochopit, co vaše programy dělají, když kódujete určitou řadu pokynů pro spuštění počítače.
Chcete-li se dozvědět více o základech informatiky online, shromáždil jsem několik užitečných kurzů, které jsem absolvoval (a které nestydatě doporučuji!). Pokud právě začínáte s informatikou nebo se učíte, jak kódovat obecně, všechny tyto kurzy jsou ideální pro začátek!
1: Základy výpočetní techniky (Treehouse)
Pokud jste ve spěchu, Počítačové Základy, na Team Treehouse je ideální úvod do Počítačové Vědy.
za necelou hodinu se naučíte spoustu základů informatiky, včetně opakovacího kódu binárního kódu. Při spuštění počítačových programů se podíváte na základní koncepty fungování počítačů a na to, co se děje v zákulisí.
naučíte se základy zpracování dat, jak funguje paměť, co binární znamená V CS a jak funguje počítačový software.
Pokud ještě nejste obeznámeni s Treehouse, zkuste jejich bezplatnou 7denní zkušební verzi!
2: CS101 Bootcamp (Udemy)
CS101 Bootcamp je další krátký, ale silný začátečník-kurz na Udemy pro výuku informatiky základy.
k absolvování tohoto kurzu nepotřebujete žádné technické zkušenosti s informatikou, takže je ideální pro absolutní začátečníky. Pokud jste v minulosti používali smartphone nebo počítač, bude to stačit pro tento krátký 2hodinový kurz.
Na závěr pochopíte základy databází, mobilních aplikací a základy programování softwaru. Navíc vám dokonce napíšete vlastní základní softwarové programy a aplikace.
3: Computer Science 101 (Udemy)
Computer Science 101 na Udemy je více důkladné, komplexní CS základní kurz pro začátečníky.
to je určitě moje doporučení #1 pro základy informatiky pro začátečníky.
Pokud chcete zvládnout teorii CS – což je vysoce doporučeno pro každého programátora-tento kurz je ideální volbou. Až budete hotovi, budete obeznámeni s tím, jak binární kód funguje, a budete spokojeni s analýzou a používáním algoritmů různého druhu.
4: Computer Science E-50 (Harvard College)
Computer Science E-50 Harvard College je můj oblíbený bezplatný kurz základů CS pro začátečníky.
profesor dělá úžasnou práci vysvětlující všechno, takže nikdy nebudete mít pocit, že jste pozadu. Budete přesměrováni do přednáškových sálů Harvardu, kde si můžete vychutnat celovečerní přednášková videa a řešit cvičební sady, které vám pomohou aplikovat to, co se učíte.
5: Informatika E-75 (Harvard College)
Informatika E-75 od stejného profesora je další vynikající kurz pro začátečníky pro výuku základů informatiky.
v době psaní tohoto článku je nejnovější obsah starý několik let (od roku 2012). Základy témat jsou však stále přesné.
podívejte se například na první přednášku o tom, jak funguje HTTP provoz. Je nabitý užitečnými a užitečnými informacemi pro každého, kdo surfuje na webu.
6: Úvod do informatiky (Udacity)
Úvod do informatiky na Udacity je další jeden z mých oblíbených.
kurz je zaměřen na výuku základů informatiky pro začátečníky a zároveň vás seznámí s množstvím praktických projektů využívajících Python.
některé sady problémů se mohou zdát trochu obtížné, pokud jste začátečník.
Pokud však uvíznete, můžete se podívat na fórum, kde najdete pomoc od ostatních studentů.
Poslední Myšlenky: Binární kód vysvětlil
doufám, že jste stále se mnou!
vím, že toto téma je poněkud abstraktní a může být obtížné myslet na situaci, kdy byste potřebovali vědět, jak binární funguje.
Když píšete kód a programy pro váš počítač, nemáte co do činění s těmito binárními čísly přímo, opravdu. Budete se však zabývat tím, co pro vás mohou udělat všechny tyto 1 a 0. Píšete a čtete text, vytváříte a zobrazujete obrázky a sledujete videa a další média v počítači.
proto vědět, jak binární kód funguje a co binární systém skutečně znamená, vám může pomoci pochopit, jak počítače pracují uvnitř.
jsou základním stavebním kamenem všeho, co váš počítač dělá:
- vstup
- ukládání informací,
- zpracování informací
- produkovat výstupy.
Takže bez ohledu na to, jak složité nebo sofistikovaný počítačový program nebo systém, to všechno přijde jen 1 a 0.
Zde je několik souvisejících článků můžete najít užitečné, taky:
- 10 kódovacích mýtů měli byste ignorovat
- Jak získat peníze s online kurzy kódování