Binäärikoodi selitti askel-askeleelta: miten Binary toimii?

vaikka et olisi ohjelmoinnin tai tietojenkäsittelytieteen asiantuntija, tiedät todennäköisesti, että tietokoneilla on vain hyvin rajallinen sanavarasto. Aakkoset, jotka jokainen tietokone maailmassa ymmärtää, ovat binäärikoodeja, arvoituksellisia, näennäisesti päättymättömiä 1: n ja 0: n sekvenssejä, mutta miten binäärikoodi toimii?

tämän päivän viestissä kerron, mitä olen oppinut siitä, miten nämä yksinkertaiset 1: t ja 0: t saavat teknologiatäytteisen maailmamme pyörimään.

lyhyesti sanottuna ne ovat koko ajan tietokoneen selkäranka. Siksi, joilla on perustiedot siitä, mitä binäärikoodi on ja miten se toimii, auttaa ymmärtämään, miten tietokone toimii sisällä.

joten jos olet uusi koodaamisessa, yhdistä tämä viesti ilmaiseen Koodausoppaaseen aloittelijoille ja olet valmis menemään!

Jatka lukemista!

tässä on pari aiheeseen liittyvää artikkelia, joista voi olla sinullekin apua:

• tietotekniikan perusasiat ennen koodausta
• parhaat sivustot koodauksen oppimiseen aloittelijoille
• 8 asiaa, jotka kannattaa tietää ennen ohjelmoinnin oppimista

ilmainen e-kirja: Aloita koodauksen oppiminen

lataa ilmainen kopio, jossa on 15 käytännön vinkkiä verkkokehityksen ja koodauksen oppimiseen nopeammin ja helpommin.

huomaa: tämä postaus sisältää affiliate-linkkejä tuotteisiin, joita käytän ja suosittelen. Jos päätät ostaa käyttämällä näitä linkkejä, saatan saada pienen provision lähettämisestä sinulle. Mutta osta vain tuotteita, joiden uskot auttavan sinua saavuttamaan tavoitteesi nopeammin. Kiitos tuestanne!

miksi minun pitäisi ymmärtää, miten binäärikoodi toimii?

mutta jos binäärikoodi on asia, jonka vain tietokoneet ymmärtävät, miksi siitä pitäisi oppia lisää?

olet aivan oikeassa – et (mitä todennäköisimmin) koskaan kirjoita tietokoneohjelmia binäärikoodilla. Sen sijaan kehittäjät kuten sinä ja minä käyttävät muita, käyttäjäystävällisempiä ohjelmointikieliä antaakseen ohjeita tietokoneille.

kuitenkin binäärikoodi on luultavasti keskeisin ohjelmoinnin ja tietojenkäsittelytieteen taustalla oleva käsite. Se saa jokaisen käyttämäsi tietokoneen toimimaan niin kuin se toimii.

suositeltava: 6 Best Online Computer Science kurssit aloittelijoille

kaiken kaikkiaan binäärikoodin avulla voimme kommunikoida tietokoneiden kanssa ja antaa niille ohjeita. Ja vaikka ohjelmointikielet, joita käytät koodin kirjoittamiseen, ovat toivottavasti kaukana binäärikoodista, ne käännetään silti binääriksi, jotta tietokoneet voivat tulkita niitä ja ajaa ohjelmiasi.

nämä 1: t ja 0: t määrittelevät, miten tietokoneet ottavat syötteitä, tallentavat ja käsittelevät tietoa sekä tuottavat tuotoksia käyttäjilleen – se on sinä ja minä.

näin ollen ainakin perusasioiden ymmärtäminen siitä, mitä binary on ja miten se toimii, on paitsi kiinnostavaa ja varsin kiehtovaa, myös varsin hyödyllistä.

mutta ei hätää, jos binäärikoodin käsite tuntuu aluksi abstraktilta ja vaikeasti hahmotettavalta. Tärkeää on se, että olet tietoinen siitä, miten niin yksinkertainen kieli voi muuttua monimutkaisimmiksi tietokoneohjelmiksi ja tietorakenteiksi, joita näet ja käytät päivittäin.

mikä on binäärikoodi?

miten binääri sitten toimii? Miten monimutkainen tietokoneohjelma voi koostua vain 1: stä ja 0: sta?

yksinkertaistaakseen asioita hieman, voi ajatella binäärin olevan tapa kertoa tietokoneelle, pitäisikö Kytkimen olla päällä vai pois päältä. Siten 1 tarkoittaa ”päällä”, 0 tarkoittaa ”pois”.

mutta hetkinen – millaisesta kytkimestä tässä on kyse?

miten kytkin, joka on joko päällä tai pois päältä, kääntää sen, mitä tietokoneet voivat tehdä hyväksemme nykyään?

selvittääksemme asiaa tarkemmin, Mietitäänpä lyhyesti, mitä tietokoneet tekevät.

yksinkertaisesti sanottuna,

1. tietokoneet ottavat syötteitä käyttäjiltään,
2. tallentavat ja käsittelevät niitä informaationa ja
3. lopulta tarjoavat käyttäjilleen erilaisia ulostuloja.

esimerkiksi tietokoneella kirjoitettaessa näppäimistöön osuvat sormet antavat tietokoneelle jonkin verran syötettä. Sitten tietokone osaa maagisesti kääntää tietyt näppäimet halutuiksi kirjaimiksi ja tekstiksi. Lopuksi, lähtö tietokoneesta on teksti, jonka se näyttää näytöllä.

Mitä tekemistä tällä on binäärikoodin kanssa?

Lue myös: Computer Science 101: What is a Computer?

Binary in Computer Science: What Do Computers Do With the 1 ’s and 0’ s?

Ne 1: t ja 0: t, tai edellä mainitsemani kytkimet, ovat se, miten tietokoneesi tallentaa ja käsittelee tietoja.

jo silloin, kun ensimmäisiä tietokoneita rakennettiin, niissä oli varsinaiset valolamput, jotka tarjosivat tulosteita käyttäjilleen. Joten käyttäjä näkisi tietyn valon päällä osoittaakseen tietynlaisen lähdön tai viestin tietokoneelta.

sama tapahtuu nykyään, kun ajaa autoa ja Kaasuvalo syttyy. Se on ulostulo autostasi, joka kertoo, että sinun pitäisi poistua moottoritieltä ja etsiä Huoltoasema mahdollisimman pian.

joten tietokoneen kanssa nämä 1: t ja 0: t voivat olla aika lailla mitä tahansa nykytietokoneissa. Mutta yleensä ne edustavat numeroita, kirjaimia ja muita symboleja.

tärkeintä tässä on, että tämä yksinkertainen käsite kytkimen ollessa päällä tai pois päältä voi muuttua joksikin todella monimutkaiseksi.

kehittyneimmätkin, nykyaikaiset tietokoneet toimivat kaikki tämän hyvin alkeellisen konekielen mukaan, jossa 1: t ja 0: t edustavat kahta tilaa: joko päälle tai pois päältä.

mutta jotta tämä tapahtuisi, tietokone selvästikin käsittelee paljon muutakin kuin vain yhden kytkimen kytkemistä päälle tai pois päältä.

Lue myös: miten aloittaa koodauksen oppiminen? 6 vinkkiä aloittelijoille

miten tietokoneet tallentavat tietoa?

ennen kuin sukellamme siihen, miten binäärikoodi ja binääriluvut oikeasti toimivat ja miten yksinkertaisen binäärijakson voi purkaa, mietitään ensin yhtä perusasiaa tiedon tallennuksesta.

kuten edellä mainitsin, tietokoneet ottavat syötteitä tietojen tallentamiseen ja käsittelyyn. Nämä tiedot tai tiedot ovat perustavanlaatuinen ainesosa tahansa tietokoneen toimimaan.

nyt, kun katsoo tietokoneen sisälle, näkee kasan piirejä ja sähköjohtoja. Ne kuljettavat kaikki tiedot tietokoneen sisällä, saaden ne oikeaan paikkaan joko tallennettavaksi tai käsiteltäväksi.

mutta miten tietoa tallennetaan tai esitetään sähkön avulla?

nyt 1: t ja 0: t, joista juuri keskustelimme, edustavat pienintä datayksikköä, jonka tietokone ymmärtää.

yhden kytkimen ollessa joko päällä tai pois päältä meidän on tallennettava yksi databitti.

bitti on siis tiedon perusyksikkö. Riittää, että ilmoitetaan kaksi eri vaihtoehtoa, joko ”päälle” tai ”pois”. Se voi myös tarkoittaa ”tosi” tai ”epätosi” tai yksinkertaisesti ”kyllä”tai ” ei”.

tiedän, että vain kaksi vaihtoehtoa ei anna meille liikaa vaihtoehtoja oikeastaan… mutta se on hyvä alku!

yhdellä hehkulampulla voidaan tallentaa 1 bitti tietoa. 10 hehkulampulla voisimme tehdä 10 bittiä. Jos meillä olisi tarpeeksi lamppuja, voisimme tallentaa haluamamme määrän dataa digitaalisessa muodossa.

Lue myös: miksi opetella koodausta? 12 hyötyä ohjelmoinnin oppimisesta

datan tallentamisesta bitteihin: Yksinkertainen esimerkki

tietenkin tietokoneet käyttävät nykyään tietojen tallentamiseen muitakin menetelmiä ja tekniikoita kuin yksinkertaisia hehkulamppuja. Hehkulamppujen käyttö ei ainoastaan veisi liikaa tilaa, vaan tietojen tallentaminen olisi myös vaikeaa: pelkästään hehkulamppuja käyttävän tietokoneen sammuttaminen tarkoittaisi sitä, että menetämme tiedot, Kun virta katkeaa.

näin ollen tietokoneet tallentavat hehkulamppujen sijaan databittejä pitämällä elektroneja esimerkiksi kondensaattoreissa. Tietokoneesi käyttää tätä tekniikkaa DRAM-muistissaan.

joten, kuinka monta hehkulamppua mahtuisi DRAMIISI tarkalleen?

oletetaan, että tietokoneessa on esimerkiksi 4GB DRAM. Yksi GB on noin miljardi tavua. Tai tarkemmin sanottuna 1 GB on 230 tavua. Ja 1 tavu = 8 bittiä.

se tarkoittaa, että 4 Gt dramia pitää 230 x 4 x 8 = 34 359 738 368 bittiä. Se on 34 miljardia hehkulamppua – ja me puhumme tässä vain sinun DRAM, ei sinun 1TB kiintolevy!

on siis aivan selvää, että nykyaikaiset tietokoneet voivat tehdä paljon muutakin kuin päättää, kytketäänkö yksi valo päälle vai ei. Näin ollen, vaikka binäärikoodi koostuu vain 1: stä ja 0: sta, se voi edustaa monimutkaisinta tietokoneohjelmaa nykyään.

Binary 101: Miten binäärikoodi toimii?

nyt, mitä tarkoittaa se, että on 34 miljardia bittiä tallennettavana ja edustettavana informaationa?

ymmärtääksemme, mitä nämä bitit voivat tehdä hyväksemme, tarkastelkaamme lähemmin binäärilukujärjestelmää. Se käyttää vain 0: n ja 1: n edustamaan muita numeraalisia arvoja – ja muunlaisia tietoja, liian.

tehdään ensin nopea kertaus siitä, miten ”normaalit” numerot, joita olemme tottuneet…

koulussa oppimamme numerot 0: sta 9: ään muodostavat desimaalilukujärjestelmän. Voit käyttää mitä tahansa näiden 10 numeron yhdistelmää edustamaan numeraalista arvoa. Lisäksi osaat tehdä lisäyksiä, vähennyslaskuja ja muita peruslaskentaa käyttämällä näitä numeroita suhteellisen nopeasti.

kymmenjärjestelmässä jokainen tietyn luvun numero edustaa oikealta puolelta alkavaa 1-lukua, 10-lukua, 100-lukua ja niin edelleen.

joten esimerkiksi luvun ”216” kanssa meillä on 6 edustamassa 1: tä, a 1 edustamassa 10: tä, ja lopuksi 2 edustamaan 100-lukua:

kymmenjärjestelmä käyttää potensseja 10 erottaakseen nämä kolme ”tasoa” numeroista:

• 1: n: 1: n kuvaavat kuinka monta kertaa numeerinen arvo sisältää 100
• 10: n: 10: nnen: 10: n kannan 101: n
• 100: n: 100-luku edustaa 102

joten näet kuvion tässä? 10 potenssiin 0, 1, 2 ja niin edelleen. Lisäämme vain 10: n tehoa, kun määrämme kasvaa. Tämän vuoksi kymmenjärjestelmää kutsutaan myös kantakymmenlukujärjestelmäksi.

ja rakkaille kielinörteille: sana desimaali tulee latinan sanasta decem, joka tarkoittaa ”kymmentä”, kun taas ”binary” on johdettu latinan sanasta bi, joka tarkoittaa etuliitteenä ”kahta”.

miten ”purkaa” binääriluku?

binäärijärjestelmässä käytetään potenssien 10 sijasta potensseja 2.

joten, kuten yllä olevassa desimaaliesimerkissä, mietitään, mitä luvun eri kannat tarkoittavat.

olettaen, että meillä on binääriluku, jossa on useita numeroita, voimme aloittaa uudelleen oikealta puolelta:

1. ensimmäinen numero on 20, joten nämä ovat 1: n
2. toinen numero: 21, nämä ovat 2: n
3. kolmas numero: 22, nämä ovat 4: n
4. neljäs numero: 23, nämä ovat 8: n
5. viides numero: 24, nämä ovat 16: n
6. kuudes numero: 25, nämä ovat 32: n
7. seitsemäs numero: 26, nämä ovat 64: n
8. kahdeksas numero: 27, nämä ovat 128: n
9. yhdeksäs numero: 28, nämä ovat 256: n
10. jne.

toisin kuin kymmenjärjestelmässä, tässä binäärissä jokainen näistä numeroista kertoo yksinkertaisesti, onko numero ”on” vai ”off”.

kun näet ”1”, se tarkoittaa, että kyseisen numeron arvo sisältyy siihen numeeriseen arvoon, jota haluamme esittää.

binääriluvut dekoodattu: yksinkertainen esimerkki

Joten miten edustaisimme juuri näkemäämme lukua desimaalimerkinnässä, 216, binäärissä?

Let ’ s give it a go!

1. aloitetaan tarkastelemalla yllä olevan luettelon 2: n voimia. Meidän on löydettävä suurin arvo, joka on pienempi kuin arvo 216.
2. näemme, että se on 128: s, joten tarvitsemme 8 binäärilukua tässä tapauksessa, 20: stä 27: ään. Näet nämä 8 pilkkua alla olevassa kuvassa.
3. koska 128 on ”sisällytetty” meidän lukuumme, merkitään tämä 128: n paikalla alla olevassa kuvassa olevalla ”1”: llä.
4. tehdään sitten yksinkertainen vähennyslasku: 216 – 128 = 88.
5. Toistetaanpa taas ensimmäinen vaihe ja etsitään suurin arvo, joka on pienempi kuin tämä 88: n ylijäänne. Näemme, että se on 64: n, joten laitamme ”1” numerossa 26.
6. nyt vähennetään taas: 88-64 = 24.
7. niin, palataksemme ensimmäiseen vaiheeseen näemme, että seuraava numero meidän täytyy käyttää ”1” varten, on 16: n paikka eli 24.
8. me yksinkertaisesti toistamme näitä vaiheita selvittääksemme, mitkä binääriluvut saavat arvon joko ”1” tai ”0”.

lopulta päädytään seuraavaan binäärijaksoon: 11011000.

sellaisenaan se ei oikeastaan merkitse sinulle ja minulle mitään, koska emme ole tottuneet binäärijärjestelmään.

lasketaan kahden potenssien arvot kullekin numerolle ja lasketaan ne yhteen:

niin päädytään oikeaan lukuun, että halusimme näyttää binäärikielellä.

suuri menestys!

selvästi tarvitaan muutama numero enemmän kuin kymmenjärjestelmässä, mutta luvun arvo on täsmälleen sama. Ja vain sillä on väliä!

Binäärilukujen ajatteleminen ja laskeminen on tietysti hieman hankalaa, sillä olemme tottuneet lukujärjestelmään, joka perustuu 10: n potensseihin.

mutta kaiken kaikkiaan, vaikka perusajatuksena on, että on vain kaksi tilaa, jotka edustavat kahta arvoa, joko ”on” tai ”off”, binäärijärjestelmä on aivan yhtä hyvä kuin desimaalijärjestelmä numeroiden esittämiseen.

mutta miten binääri toimii muunlaiselle informaatiolle, kuten tekstille, kuville tai äänelle?

no, kuten käy ilmi, kaikki nämä informaatiotyypit voidaan esittää myös binäärikoodissa!

teksti binaarissa

binaarissa voidaan yksinkertaisilla numeroilla esittää aakkosten eri kirjaimia. Eli ” A ”voisi olla” 1″,” B ”voisi olla” 2 ” ja niin edelleen.

näin voimme esittää minkä tahansa tekstin sanan tai kappaleen näiden lukujen jonona. Tietokone voi sitten tallentaa nämä numerot informaationa käyttäen” päällä ”tai” pois päältä ” – signaaleja.

joten aina kun luet tekstiä puhelimellasi tai tietokoneellasi, se mitä näet näytölläsi perustuu tällaiseen binäärikoodiin.

kuvat ja grafiikka binäärimuodossa

vastaavalla tavalla aakkosten esittämistä numeroissa, voimme tehdä saman myös kuville ja muille graafisille medioille.

näytöllä näkyvä kuva koostuu pikseleistä. Jokaisella kuvan pikselillä on numeerinen arvo, joka määrittää sen värin.

kun otetaan huomioon, että yksittäinen kuva voi olla tehty miljoonista pikseleistä, puhutaan valtavasta määrästä tietoa!

Lue myös: 10 syytä, miksi kannattaa aloittaa online-koodauskurssi

missä voi opiskella tietojenkäsittelytieteen alkeita verkossa?

toivon, että olet vielä kanssani!

binäärikoodin toiminnan ymmärtäminen on loistava alku tietojenkäsittelytieteen perusteiden oppimiselle!

Jos haluat oppia koodaamaan, tieto siitä, mitä tietokoneen sisällä tapahtuu, tekee ohjelmoinnin oppimisesta paljon tehokkaampaa. Sinun on helpompi ymmärtää, mitä ohjelmasi tekevät, kun koodaat tietyn sarjan ohjeita tietokoneen suoritettavaksi.

oppiakseni lisää tietojenkäsittelytieteen perusteista verkossa, Olen koonnut muutamia hyödyllisiä kursseja, jotka olen itse ottanut (ja joita häpeämättömästi suosittelen!). Jos olet juuri aloittamassa tietojenkäsittelytiedettä tai opettelet koodaamaan yleensä, kaikki nämä kurssit ovat täydellisiä aloittamiseen!

1: Computer Basics (Treehouse)

Jos on kiire, tietokoneen perusteet Team Treehouse is täydellinen johdatus tietojenkäsittelytieteeseen.

vajaan tunnin aikana opit kasan tietojenkäsittelytieteen alkeita, mukaan lukien kertaus binäärikoodista. Voit tarkastella taustalla olevia käsitteitä siitä, miten tietokoneet toimivat ja mitä tapahtuu kulissien takana, kun suoritat tietokoneohjelmia.

opit tietojenkäsittelyn perusteet, miten muisti toimii, mitä binäärinen tarkoittaa CS: ssä ja miten tietokoneohjelmistot toimivat.

Jos et vielä tunne Treehousea, kokeile heidän ilmaista 7 päivän kokeilujaksoaan!

2: CS101 Bootcamp (Udemy)

CS101 Bootcamp on toinen lyhyt mutta tehokas aloittelija-TASOKURSSI UDEMYSTÄ tietojenkäsittelytieteen perusteiden oppimiseen.

et tarvitse mitään teknistä kokemusta tietojenkäsittelytieteestä päästäksesi kurssille, joten se sopii täydellisesti täysin aloittelijoille. Niin kauan kuin olet käyttänyt älypuhelinta tai tietokonetta aiemmin, se riittää tälle lyhyelle 2 tunnin kurssille.

lopussa ymmärrät tietokantojen perusteet, mobiilisovellukset ja ohjelmoinnin perusteet. Lisäksi, voit jopa kirjoittaa sinulle ikioma perusohjelmistoja ja sovelluksia.

3: Computer Science 101 (Udemy)

Computer Science 101 on Udemy is perusteellisempi ja kattavampi CS basics-kurssi aloittelijoille.

Tämä on ehdottomasti minun #1 suositus Computer Science fundamentals aloittelijoille.

Jos haluat hallita CS – teoriaa – mikä on erittäin suositeltavaa kenelle tahansa ohjelmoijalle-tämä kurssi on täydellinen valinta. Kun olet valmis, tunnet miten binäärikoodi toimii ja on mukava analysoida ja käyttää algoritmeja erilaisia.

ilmainen e-kirja: Aloita koodauksen oppiminen

lataa ilmainen kopio, jossa on 15 käytännön vinkkiä verkkokehityksen ja koodauksen oppimiseen nopeammin ja helpommin.

tarkista sähköpostisi ja kampanjat / Roskapostikansiot nyt vahvistaaksesi sähköpostisi ja saadaksesi latauslinkkisi.

no spam, no worries. Peru tilaus milloin tahansa.

4: Computer Science E-50 (Harvard College)

Computer Science E-50 Harvard Collegesta on suosikkini ilmainen CS basics-kurssi aloittelijoille.

professori tekee ihmeellistä työtä selittäessään kaiken, joten et koskaan tunne jääväsi jälkeesi. Sinut viedään Harvardin luentosaleihin, joissa voit nauttia täyspitkistä luentovideoista ja ratkaista harjoitussarjoja, jotka auttavat sinua soveltamaan oppimaasi.

5: tietojenkäsittelytiede e-75 (Harvard College)

saman professorin tietojenkäsittelytiede E-75 on toinen erinomainen alkeiskurssi tietojenkäsittelytieteen perusteiden oppimiseen.

tätä kirjoitettaessa viimeisin sisältö on muutaman vuoden takaa (vuodelta 2012). Aiheiden perusteet ovat kuitenkin edelleen tarkat.

Katso esimerkiksi ensimmäinen luento siitä, miten HTTP-liikenne toimii. Se on täynnä hyödyllistä, hyödyllistä tietoa kaikille, jotka surffaavat verkossa.

6: Intro tietojenkäsittelytieteeseen (Udacity)

Intro tietojenkäsittelytieteeseen Udacity is taas yksi suosikeistani.

kurssi keskittyy tietojenkäsittelytieteen perusteiden oppimiseen vasta-alkajille ja samalla tutustuu moniin käytännön projekteihin Pythonin avulla.

jotkut ongelmasarjat voivat tuntua hieman vaikeilta, jos olet aloittelija.

kuitenkin, Jos jäät jumiin, voit käydä hakemassa foorumilta apua opiskelutovereiltasi.

Final Thoughts: Binäärikoodi selitti

toivon, että olet vielä kanssani!

tiedän, että aihe on jossain määrin abstrakti, ja voisi olla vaikea ajatella tilannetta, jossa tarvitsisi tietää, miten binääri toimii.

kun kirjoitat koodia ja ohjelmia tietokoneellesi, et käsittele näitä binäärilukuja suoraan, oikeastaan. Kuitenkin, olet tekemisissä, mitä kaikki nämä 1: n ja 0: n voi tehdä sinulle. Kirjoitat ja luet tekstiä, luot ja näet kuvia sekä katsot videoita ja muuta mediaa tietokoneellasi.

siksi tieto siitä, miten binäärikoodi toimii ja mitä binäärijärjestelmä todella tarkoittaa, voi auttaa ymmärtämään, miten tietokoneet toimivat sisäisesti.

ne ovat kaiken tietokoneen toiminnan peruselementti:

1. saa syötettä,
2. tallentaa tietoa,
3. käsittelee tietoa ja
4. tuottaa tuotoksia.

joten, olipa tietokoneohjelma tai-järjestelmä kuinka monimutkainen tai hienostunut tahansa, kaikki tulee alas vain 1: n ja 0: n välillä.

tässä on pari aiheeseen liittyvää artikkelia, joista voi olla myös hyötyä:

• 10 Koodausmyyttiä kannattaa sivuuttaa
• miten Nettikoodauskursseilla saa rahoilleen vastinetta