Codice binario spiegato passo dopo passo:Come funziona il binario?
Anche se non sei un esperto in programmazione o Informatica, probabilmente sai che i computer possiedono solo un vocabolario molto limitato. L’alfabeto che ogni computer del mondo comprende è il codice binario, quella sequenza criptica, apparentemente infinita di 1 e 0. Ma come funziona il codice binario?
Nel post di oggi, sto condividendo ciò che ho imparato su come questi semplici 1 e 0 fanno girare il nostro mondo pieno di tecnologia.
In breve, sono la spina dorsale di ciò che sta accadendo nel tuo computer tutto il tempo. Pertanto, avere una comprensione di base di ciò che il codice binario è e come funziona ti aiuta a capire come funziona il computer all’interno.
Quindi, se siete nuovi alla codifica, accoppiare questo post con la mia guida di codifica gratuito per i principianti e siete a posto!
Continua a leggere!
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Perché dovrei capire come funziona il codice binario?
Ma se il codice binario è qualcosa che solo i computer capiscono, perché dovresti saperne di più?
Hai assolutamente ragione – non scriverai (molto probabilmente) mai programmi per computer in codice binario. Invece, gli sviluppatori come te e io uso altri linguaggi di programmazione più user-friendly per dare istruzioni ai computer.
Tuttavia, il codice binario è probabilmente il concetto più fondamentale alla base della programmazione e dell’informatica. È ciò che rende ogni computer che usi funziona come fa.
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Tutto sommato, codice binario ci permette di comunicare con i computer e dare loro istruzioni. E anche se i linguaggi di programmazione che usi per scrivere codice sono sperabilmente lontani dal codice binario, sono ancora tradotti in binario per consentire ai computer di interpretarli ed eseguire i tuoi programmi.
Questi 1 e 0 definiscono il modo in cui i computer prendono input, memorizzano ed elaborano le informazioni, oltre a produrre output per i loro utenti: siamo noi due.
Quindi, comprendere almeno le basi di ciò che è binario e come funziona non è solo interessante e piuttosto affascinante, ma anche abbastanza utile.
Ma non preoccuparti se il concetto di codice binario sembra astratto e difficile da afferrare all’inizio. Ciò che conta è che sei consapevole di come un linguaggio così semplice possa tradursi nei programmi per computer e nelle strutture di informazione più complesse che vedi e usi quotidianamente.
Che cos’è il codice binario?
Quindi come funziona il binario? Come può un programma per computer complesso consistere di soli 1 e 0?
Per semplificare un po ‘ le cose, puoi pensare a binary come a un modo per dire a un computer se uno switch deve essere acceso o spento. Quindi, 1 significa “on”, 0 significa “off”.
Ma aspetta un minuto – di che tipo di interruttore stiamo parlando qui?
Come si traduce un interruttore acceso o spento in ciò che i computer possono fare per noi in questi giorni?
Per far luce su questo, pensiamo brevemente a cosa fanno i computer.
In poche parole,
- i computer prendono input dai loro utenti,
- li memorizzano ed elaborano come informazioni e
- infine forniscono ai loro utenti output di vario tipo.
Ad esempio, quando stai digitando sul tuo computer, le dita che colpiscono la tastiera forniscono al tuo computer un input. Quindi, il tuo computer sa magicamente come tradurre determinati tasti nelle lettere e nel testo desiderati. Infine, l’output dal computer è il testo che visualizza sullo schermo.
Quindi cosa ha a che fare con il codice binario?
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Binario in informatica: cosa fanno i computer con gli 1 e gli 0?
Quegli 1 e 0, o gli switch che ho menzionato sopra, sono il modo in cui il tuo computer memorizza ed elabora i dati.
Indietro nel giorno in cui i primi computer sono stati costruiti, avevano luci reali lampadine per fornire uscite ai loro utenti. Quindi un utente vedrebbe una certa luce accesa per indicare un certo tipo di output o messaggio dal computer.
La stessa cosa accade al giorno d’oggi quando si guida l’auto e la luce del gas si accende. Questa è un’uscita dalla tua auto, dicendo che dovresti scendere dall’autostrada e trovare una stazione di servizio al più presto.
Quindi con un computer, questi 1 e 0 possono essere praticamente qualsiasi cosa nei computer moderni. Ma generalmente rappresentano numeri, lettere e altri simboli.
La linea di fondo qui è che questo semplice concetto di un interruttore acceso o SPENTO può tradursi in qualcosa di veramente complesso.
Anche i computer più sofisticati e moderni funzionano tutti secondo questo linguaggio macchina molto semplice e rudimentale con gli 1 e gli 0 che rappresentano due stati: ON o OFF.
Ma per far sì che ciò accada, il tuo computer ovviamente si occupa di molto più di un semplice interruttore acceso o spento.
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Come i computer memorizzano le informazioni?
Prima di approfondire come funzionano effettivamente il codice binario e i numeri binari e come è possibile decodificare una semplice sequenza binaria, consideriamo prima un punto fondamentale sull’archiviazione dei dati.
Come ho detto sopra, i computer prendono input per memorizzare ed elaborare le informazioni. Queste informazioni o dati sono l’ingrediente fondamentale per qualsiasi computer al lavoro.
Ora, quando guardi all’interno di un computer, vedrai un sacco di circuiti e fili elettrici. Portano tutte le informazioni all’interno di un computer, portandole nel posto giusto per essere archiviate o elaborate.
Ma come si memorizzano o rappresentano le informazioni utilizzando l’elettricità?
Ora, gli 1 e gli 0 di cui stavamo appena discutendo rappresentano la più piccola unità di dati che un computer comprende.
Un interruttore acceso o spento è ciò di cui abbiamo bisogno per memorizzare un bit di dati.
Quindi, un po ‘ è l’unità di informazione fondamentale e di base. È sufficiente indicare due diverse opzioni,” on “o”off”. Inoltre, potrebbe significare ” vero” o “falso”, o semplicemente “sì”o “no”.
Lo so, avere solo due scelte non ci dà troppe opzioni davvero… Ma è un buon inizio!
Con una lampadina siamo in grado di memorizzare 1 bit di informazioni. Con 10 lampadine, potremmo fare 10 bit. Quindi, se avessimo abbastanza lampadine, potremmo memorizzare qualsiasi quantità di dati che volevamo in forma digitale.
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Memorizzazione dei dati in bit: Un semplice esempio
Naturalmente, i computer utilizzano altri metodi e tecnologie rispetto alle semplici lampadine per memorizzare i dati in questi giorni. L’utilizzo di lampadine non solo richiederebbe troppo spazio, ma sarebbe anche difficile memorizzare i dati: spegnere un computer utilizzando solo lampadine significherebbe perdere i dati quando si spegne l’alimentazione.
Così, invece di lampadine, computer memorizzare bit di dati tenendo elettroni in condensatori, per esempio. Il computer utilizza questa tecnologia nella sua memoria DRAM.
Quindi, quante lampadine si adatterebbero esattamente nella tua DRAM?
Supponiamo che il tuo computer abbia una DRAM da 4 GB, ad esempio. Un GB è di circa un miliardo di byte. O per essere più precisi, 1 GB è 230 byte. E 1 byte = 8 bit.
Ciò significa che il tuo 4GB di DRAM contiene 230 x 4 x 8 = 34,359,738,368 bit. Sono 34 miliardi di lampadine-e stiamo parlando solo della tua DRAM qui, non del tuo disco rigido da 1 TB!
Quindi è abbastanza ovvio che i computer moderni possono fare molto di più che decidere se accendere una singola luce o meno. Pertanto, anche se il codice binario è costituito da soli 1 e 0, può rappresentare il più complesso dei programmi per computer in questi giorni.
Binario 101: Come funziona il codice binario?
Ora, cosa significa avere 34 miliardi di bit per memorizzare e rappresentare le informazioni?
Per capire cosa possono fare questi bit per noi, diamo un’occhiata più da vicino al sistema di numeri binari. Utilizza solo 0 e 1 per rappresentare ulteriori valori numerici e anche altri tipi di dati.
Per prima cosa, facciamo un rapido aggiornamento su come i numeri “normali” a cui siamo abituati
I numeri che io e te abbiamo imparato a scuola, che vanno da 0 a 9, costituiscono il sistema numerico decimale. È possibile utilizzare qualsiasi combinazione di queste 10 cifre per rappresentare un valore numerico. Inoltre, sai come fare aggiunte, sottrazioni e altri calcoli di base usando questi numeri in tempi relativamente brevi.
Nel sistema decimale, ogni cifra in un determinato numero rappresenta gli 1, i 10, i 100 e così via, partendo dal lato destro.
Così, con il numero “216”, per esempio, abbiamo un 6 che rappresenta l’ 1 a 1 che rappresenta il 10, e, infine, un 2 per rappresentare il 100:
Il sistema decimale utilizza potenze di 10 per distinguere tra questi tre “livelli” di cifre:
- 1: 1 rappresentano quante volte il valore numerico comprende 100
- 10: 10 stand per 101
- 100: i 100 rappresentano 102
Quindi vedi il modello qui? 10 alla potenza di 0, 1, 2, e così via. Continuiamo semplicemente ad aumentare i poteri di 10 man mano che il nostro numero diventa più grande. Pertanto, il sistema decimale è anche chiamato sistema numerico base-dieci.
E per i miei cari, compagni di lingua nerd: la parola decimale deriva dalla parola latina decem per “dieci”, mentre “binario” deriva dalla parola latina bi, che significa “due” come prefisso.
Come “decodificare” un numero binario?
Nel sistema binario, invece di usare potenze di 10, usiamo potenze di 2.
Quindi, analogamente all’esempio decimale sopra, pensiamo a cosa significano le diverse posizioni in un numero.
supponiamo di avere un numero binario con più cifre, possiamo iniziare dalla destra di nuovo:
- Prima cifra sta per 20, quindi queste sono le 1
- Seconda cifra: 21, questi sono i 2
- Terza cifra: 22, queste sono le 4
- Quarta cifra: 23, queste sono le 8
- Quinta cifra: 24, questi sono i 16
- Sesta cifra: 25, questi sono i 32
- Settima cifra: 26, queste sono le 64
- Ottava cifra: 27, queste sono le 128
- Nona cifra: 28, queste sono le 256
- ecc.
A differenza del sistema decimale, qui in binario ciascuna di queste cifre ci dice semplicemente se la cifra è “on” o “off”.
Quando vedi un “1”, significa che il valore di quella cifra è incluso nel valore numerico che vogliamo rappresentare.
Numeri binari decodificati: un semplice esempio
Quindi come rappresenteremmo il numero che abbiamo appena visto in notazione decimale, 216, in binario?
Proviamo!
- Per prima cosa, iniziamo osservando le potenze di 2 nell’elenco sopra. Dobbiamo trovare il valore più grande che è inferiore al valore di 216.
- Vediamo che è il 128, quindi abbiamo bisogno di 8 cifre binarie in questo caso, da 20 a 27. Puoi vedere questi 8 punti nell’immagine qui sotto.
- Poiché 128 è “incluso” nel nostro numero, indiciamolo con un “1” al posto del 128 nell’immagine qui sotto.
- Quindi, facciamo una semplice sottrazione: 216-128 = 88.
- Ancora una volta, ripetiamo il primo passaggio e troviamo il valore più grande che è inferiore a questo residuo di 88. Vediamo che è il 64, quindi mettiamo un” 1 ” nella cifra per 26.
- Ora, sottraiamo di nuovo: 88-64 = 24.
- Così, tornando al primo passo vediamo che la cifra successiva avremo bisogno di usare un “1” per, è il posto del 16, o 24.
- Continuiamo semplicemente a ripetere questi passaggi per scoprire quali cifre binarie ottengono un valore di “1” o “0”.
Infine, finiamo con la seguente sequenza binaria: 11011000.
In quanto tale, non significa nulla per te e per me, dal momento che non siamo abituati al sistema binario.
calcoliamo i valori per le potenze di due per ogni cifra e aggiungerli insieme:
Così, si finisce con il numero corretto che vogliamo mostrare in binario.
Grande successo!
Chiaramente, abbiamo bisogno di qualche cifra in più rispetto al sistema decimale, ma il valore del numero è esattamente lo stesso. E questo è tutto ciò che conta!
Pensare e calcolare in numeri binari è ovviamente un po ‘ complicato, dal momento che siamo abituati a un sistema numerico basato sulle potenze di 10.
Ma tutto sommato, anche se l’idea fondamentale di avere solo due stati che rappresentano due valori, “on” o “off”, il sistema binario è altrettanto buono come il sistema decimale per la visualizzazione dei numeri.
Ma come funziona il binario per altri tipi di informazioni, come testo, immagini o audio?
Beh, a quanto pare, tutti questi tipi di informazioni possono essere rappresentati anche in codice binario!
Testo in binario
Con binario, possiamo usare numeri semplici per rappresentare le diverse lettere dell’alfabeto. Quindi, ” A “potrebbe essere” 1”, “B” potrebbe essere” 2 ” e così via.
In questo modo, possiamo rappresentare qualsiasi parola o paragrafo di testo come una sequenza di questi numeri. Un computer può quindi memorizzare questi numeri come informazioni utilizzando i segnali” on “o” off”.
Quindi ogni volta che stai leggendo del testo sul tuo telefono o sul tuo computer, ciò che vedi sullo schermo è basato su codice binario come questo.
Immagini e grafica in binario
In modo simile a rappresentare l’alfabeto in numeri, possiamo fare la stessa cosa anche per le immagini e altri supporti grafici.
Un’immagine visualizzata sullo schermo è composta da pixel. Ogni pixel in un’immagine ha un valore numerico che determina il colore che deve visualizzare.
Considerando che una singola immagine può essere fatta di milioni di pixel, stiamo parlando di un’enorme quantità di informazioni qui!
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Dove imparare le basi dell’informatica online?
Spero che tu sia ancora con me!
Capire come funziona il codice binario è un ottimo inizio per imparare le basi dell’informatica!
Se vuoi imparare a codificare, sapere cosa succede all’interno di un computer rende l’apprendimento della programmazione molto più efficiente. Troverai più facile capire cosa stanno facendo i tuoi programmi quando codifichi una certa serie di istruzioni per l’esecuzione del tuo computer.
Per saperne di più sulle basi dell’informatica online, ho raccolto alcuni corsi utili che ho seguito io stesso (e che consiglio spudoratamente!). Se siete appena agli inizi con l’informatica o imparare a codice in generale, tutti questi corsi sono perfetti per iniziare!
1: Computer Basics (Treehouse)
Se siete di fretta, Computer Basics al Team Treehouse è il perfetta introduzione all’informatica.
In poco meno di un’ora, imparerai un sacco di nozioni di base di informatica, incluso un aggiornamento sul codice binario. Potrai dare un’occhiata ai concetti di base di come funzionano i computer e cosa sta succedendo dietro le quinte quando si eseguono i programmi per computer.
Imparerai le basi dell’elaborazione dei dati, come funziona la memoria, cosa significa binario in CS e come funziona il software per computer.
Se non hai ancora familiarità con Treehouse, prova semplicemente la loro prova gratuita di 7 giorni!
2: CS101 Bootcamp (Udemy)
CS101 Bootcamp è un altro breve ma potente per principianti-corso di livello su Udemy per l’apprendimento di informatica di base.
Non hai bisogno di alcuna esperienza tecnica con l’informatica per seguire questo corso, quindi è perfetto per i principianti assoluti. Finché hai usato uno smartphone o un computer in passato, sarà sufficiente per questo breve corso di 2 ore.
Alla fine, capirai i fondamenti di database, app mobili e le basi della programmazione del software. Inoltre, sarà anche scrivere molto proprio programmi software di base e applicazioni.
3: informatica 101 (Udemy)
informatica 101 su Udemy è un più approfondito e completo CS nozioni di base corso per principianti.
Questa è sicuramente la mia raccomandazione #1 per i fondamenti di informatica per principianti.
Se stai cercando di padroneggiare la teoria CS – che è altamente raccomandato per qualsiasi programmatore – questo corso è la scelta perfetta. Una volta che hai finito, avrai familiarità con il funzionamento del codice binario e sarai a tuo agio con l’analisi e l’utilizzo di algoritmi di vario tipo.
4: Informatica E-50 (Harvard College)
Informatica E-50 di Harvard College è il mio corso di base CS gratuito preferito per principianti.
Il professore fa un ottimo lavoro spiegando tutto, quindi non ti sentirai mai come se fossi lasciato indietro. Verrai portato nelle aule di Harvard, dove potrai goderti video di conferenze a figura intera e risolvere set di esercizi che ti aiutano ad applicare ciò che stai imparando.
5: Computer Science E-75 (Harvard College)
Computer Science E-75 dello stesso professore è un altro eccellente corso di livello principiante per imparare le basi dell’informatica.
Al momento della stesura di questo, il contenuto più recente ha alcuni anni (dal 2012). Tuttavia, i fondamenti per gli argomenti sono ancora accurati.
Dai un’occhiata alla prima lezione su come funziona il traffico HTTP, ad esempio. E ‘ ricco di utili, informazioni utili per chi naviga sul Web.
6: Introduzione all’informatica (Udacity)
introduzione alla Computer Science presso Udacity è un altro dei miei preferiti.
Il corso si concentra sull’apprendimento delle basi di informatica per principianti e allo stesso tempo ti introduce a molti progetti pratici che utilizzano Python.
Alcuni dei set di problemi possono sembrare un po ‘ difficili se sei un principiante.
Tuttavia, se ti trovi in difficoltà è possibile controllare il forum per qualche aiuto da altri studenti.
Considerazioni finali: Codice binario spiegato
Spero che tu sia ancora con me!
So che questo argomento è un po ‘ astratto e potrebbe essere difficile pensare a una situazione in cui dovresti sapere come funziona il binario.
Quando scrivi codice e programmi per il tuo computer, non hai a che fare direttamente con questi numeri binari, in realtà. Tuttavia, avrai a che fare con ciò che tutti questi 1 e 0 possono fare per te. Scrivi e leggi testo, crea e vedi immagini e guarda video e altri media sul tuo computer.
Pertanto, sapere come funziona il codice binario e cosa significa realmente il sistema binario può aiutarti a capire come funzionano i computer all’interno.
Sono l’elemento fondamentale di tutto ciò che fa il tuo computer:
- ottenere input,
- memorizzare informazioni,
- elaborare informazioni e
- produrre output.
Quindi, non importa quanto sia complesso o sofisticato un programma o un sistema per computer, tutto scende solo 1 e 0.
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