Kod binarny wyjaśniony krok po kroku: jak działa program binarny?

darmowy e-book: zacznij uczyć się kodowania

pobierz bezpłatną kopię z 15 praktycznymi wskazówkami dotyczącymi nauki tworzenia stron internetowych i kodowania szybciej i łatwiej.

Sprawdź swoją skrzynkę odbiorczą i foldery promocyjne/Spam, aby potwierdzić swój e-mail i otrzymać link do pobrania.

bez spamu, bez obaw. Anuluj subskrypcję w każdej chwili.

uwaga: ten post zawiera linki partnerskie do produktów, których używam i polecam. Jeśli zdecydujesz się na zakup za pomocą tych linków, mogę otrzymać niewielką prowizję za polecanie Cię. Ale proszę, kupuj tylko produkty, które uważasz, że pomogą Ci szybciej osiągnąć Twoje cele. Dziękujemy za wsparcie!

dlaczego powinienem zrozumieć, jak działa kod binarny?

ale jeśli kod binarny jest czymś, co rozumieją tylko komputery, dlaczego warto się o nim dowiedzieć więcej?

masz absolutną rację-nie napiszesz (najprawdopodobniej) programu komputerowego w kodzie binarnym. Zamiast tego Programiści tacy jak ty i ja używają innych, bardziej przyjaznych dla użytkownika języków programowania, aby udzielać instrukcji komputerom.

niemniej jednak, kod binarny jest prawdopodobnie najbardziej fundamentalnym pojęciem leżącym u podstaw programowania i Informatyki. To sprawia, że każdy komputer, którego używasz, działa tak, jak działa.

polecam: 6 najlepszych kursów Informatyki online dla początkujących

W sumie kod binarny pozwala nam komunikować się z komputerami i udzielać im instrukcji. I nawet jeśli języki programowania, których używasz do pisania kodu, są, miejmy nadzieję, dalekie od kodu binarnego, nadal są tłumaczone na binarne dla komputerów, aby móc je interpretować i uruchamiać programy.

te jedynki i zera definiują sposób, w jaki Komputery przyjmują dane wejściowe, przechowują i przetwarzają informacje, a także wytwarzają dane wyjściowe dla swoich użytkowników – to Ty i ja.

zatem zrozumienie przynajmniej podstaw tego, czym jest binarny i jak działa, jest nie tylko interesujące i dość fascynujące, ale także bardzo przydatne.

ale nie martw się, jeśli na początku pojęcie kodu binarnego wydaje się abstrakcyjne i trudne do zrozumienia. Ważne jest to, że jesteś świadomy tego, jak taki prosty język może przełożyć się na najbardziej złożone programy komputerowe i struktury informacyjne, które widzisz i używasz na co dzień.

co to jest kod binarny?

więc jak działa binarny? Jak złożony program komputerowy może składać się tylko z 1 i 0?

aby uprościć trochę rzeczy, możesz myśleć o binarnym jako o sposobie mówienia komputerowi, czy przełącznik powinien być włączony, czy wyłączony. Tak więc, 1 oznacza „on”, 0 oznacza „off”.

ale chwileczkę-o jakim przełączniku tu mówimy?

jak przełącznik, który jest włączony lub wyłączony, przekłada się na to, co komputery mogą dla nas zrobić w dzisiejszych czasach?

aby rzucić nieco więcej światła na ten temat, zastanówmy się krótko nad tym, co robią Komputery.

Mówiąc najprościej,

1. Komputery pobierają dane wejściowe od swoich użytkowników,
2. przechowują je i przetwarzają jako informacje, a
3. ostatecznie dostarczają użytkownikom różnego rodzaju danych wyjściowych.

na przykład, gdy piszesz na komputerze, palce uderzające w klawiaturę zapewniają komputerowi pewne dane wejściowe. Następnie komputer w magiczny sposób wie, jak przetłumaczyć niektóre klucze na żądane litery i tekst. Na koniec, wyjście z komputera to tekst wyświetlany na ekranie.

Co to ma wspólnego z kodem binarnym?

Czytaj także: Informatyka 101: Co To jest komputer?

Binary w informatyce: co Komputery robią z jedynkami i zerami?

te jedynki i zera, lub przełączniki, o których wspomniałem powyżej, są tym, jak Twój komputer przechowuje i przetwarza dane.

w czasach, gdy budowano pierwsze komputery, miały one rzeczywiste żarówki, aby zapewnić użytkownikom wyniki. Tak więc użytkownik zobaczy włączone światło, aby wskazać pewien rodzaj wyjścia lub wiadomości z komputera.

to samo dzieje się w dzisiejszych czasach, gdy prowadzisz samochód i zapalają się światła gazowe. To jest wyjście z twojego samochodu, mówiące, że powinieneś zjechać z autostrady i jak najszybciej znaleźć stację benzynową.

więc z komputerem, te 1 i 0 mogą być praktycznie wszystkim w nowoczesnych komputerach. Ale generalnie reprezentują one cyfry, litery i inne symbole.

najważniejsze jest to, że ta prosta koncepcja włączania lub wyłączania przełącznika może przełożyć się na coś naprawdę złożonego.

nawet najbardziej wyrafinowane, nowoczesne komputery działają zgodnie z tym bardzo podstawowym, podstawowym językiem maszynowym, z jedynkami i zerami reprezentującymi dwa stany: włączony lub wyłączony.

ale aby tak się stało, Twój komputer oczywiście radzi sobie z czymś więcej niż tylko jednym włączonym lub wyłączonym przełącznikiem.

Czytaj także: Jak zacząć naukę kodowania? 6 porad dla początkujących

jak komputery przechowują informacje?

zanim zagłębimy się w to, jak kod binarny i liczby binarne faktycznie działają i jak można dekodować prostą sekwencję binarną, rozważmy najpierw jedną zasadniczą kwestię dotyczącą przechowywania danych.

jak wspomniałem powyżej, Komputery pobierają dane wejściowe do przechowywania i przetwarzania informacji. Te informacje lub dane są podstawowym składnikiem działania każdego komputera.

teraz, gdy zajrzycie do wnętrza komputera, zobaczycie kilka obwodów i przewodów elektrycznych. Przenoszą wszystkie informacje wewnątrz komputera, doprowadzając je do właściwego miejsca do przechowywania lub przetwarzania.

ale jak przechowywać lub prezentować informacje za pomocą prądu?

teraz 1 i 0 reprezentują najmniejszą jednostkę danych, którą rozumie komputer.

jeden przełącznik, który jest włączony lub wyłączony, jest tym, czego potrzebujemy do przechowywania jednego bitu danych.

stąd bit jest podstawową, podstawową jednostką informacji. Wystarczy wskazać dwie różne opcje, ” on „lub”off”. Może również oznaczać ” prawda „lub” fałsz”, lub po prostu” tak „lub”nie”.

wiem, że posiadanie tylko dwóch opcji nie daje nam zbyt wielu opcji … ale to dobry początek!

z jedną żarówką możemy przechowywać 1 bit informacji. Z 10 żarówkami moglibyśmy zrobić 10 bitów. Gdybyśmy mieli wystarczająco dużo żarówek, moglibyśmy przechowywać dowolną ilość danych w formie cyfrowej.

Czytaj także: po co uczyć się kodowania? 12 korzyści z nauki programowania

przechowywanie danych w bitach: Prosty przykład

oczywiście komputery używają obecnie innych metod i technologii niż zwykłe żarówki do przechowywania danych. Korzystanie z żarówek zajmowałoby nie tylko zbyt dużo miejsca, ale także byłoby trudne do przechowywania danych: wyłączenie komputera przy użyciu tylko żarówek oznaczałoby utratę danych po wyłączeniu zasilania.

tak więc, zamiast żarówek, Komputery przechowują bity danych, trzymając elektrony na przykład w kondensatorach. Komputer wykorzystuje tę technologię w pamięci DRAM.

ile dokładnie żarówek zmieściłoby się w Twojej pamięci DRAM?

Załóżmy, że Twój komputer ma na przykład 4GB pamięci DRAM. Jeden GB to około miliarda bajtów. A dokładniej, 1 GB to 230 bajtów. I 1 bajt = 8 bitów.

oznacza to, że 4GB pamięci DRAM mieści 230 x 4 x 8 = 34,359,738,368 bitów. To 34 miliardy żarówek – i mówimy tu tylko o pamięci DRAM, a nie o dysku twardym 1TB!

jest więc całkiem oczywiste, że nowoczesne komputery mogą zrobić znacznie więcej niż zdecydować, czy włączyć pojedyncze światło, czy nie. Tak więc, nawet jeśli kod binarny składa się tylko z 1 i 0, może reprezentować najbardziej złożone programy komputerowe w dzisiejszych czasach.

Binary 101: Jak działa kod binarny?

Co to znaczy mieć 34 miliardy bitów do przechowywania i reprezentowania informacji?

aby zrozumieć, co te bity mogą dla nas zrobić, przyjrzyjmy się bliżej systemowi liczb binarnych. Używa tylko 0 i 1 do reprezentowania kolejnych wartości liczbowych-i innych typów danych.

najpierw przypomnijmy, jak „normalne” liczby, do których jesteśmy przyzwyczajeni…

liczby, których uczyliśmy się w szkole, od 0 do 9, tworzą system liczb dziesiętnych. Możesz użyć dowolnej kombinacji tych 10 cyfr do reprezentowania wartości liczbowej. Co więcej, wiesz, jak stosunkowo szybko wykonywać dodawanie, odejmowanie i inne podstawowe obliczenia za pomocą tych liczb.

w systemie dziesiętnym każda cyfra w określonej liczbie reprezentuje 1, 10, 100 i tak dalej, zaczynając od prawej strony.

tak więc, z liczbą „216”, na przykład, mamy 6 reprezentujące 1, A 1 reprezentujące 10, i wreszcie 2 do reprezentowania 100 ’ S:

system dziesiętny używa potęg 10 do rozróżnienia między tymi trzema „poziomami” cyfr:

• 1 's: 1′ s reprezentują ile razy wartość liczbowa zawiera 100
• 10 's: 10′ S oznacza 101
• 100 ’ s:: 100 reprezentują 102

więc widzisz tu wzór? 10 do potęgi 0, 1, 2 i tak dalej. Po prostu ciągle zwiększamy potęgi 10, gdy nasza liczba staje się większa. Dlatego też system dziesiętny nazywany jest również systemem liczbowym o podstawie dziesiątej.

i dla moich kochanych kujonów językowych: słowo dziesiętne pochodzi od łacińskiego słowa decem oznaczającego „dziesięć”, podczas gdy „binarny” pochodzi od łacińskiego słowa bi, oznaczającego „dwa” jako przedrostek.

Jak „odkodować” liczbę binarną?

w systemie binarnym zamiast używać potęg 10, używamy potęg 2.

tak więc, podobnie jak w powyższym przykładzie dziesiętnym, zastanówmy się, co oznaczają różne pozycje w liczbie.

zakładając, że mamy liczbę binarną z kilkoma cyframi, możemy zacząć od prawej strony ponownie:

1. pierwsza cyfra oznacza 20, więc są to liczby 1
2. druga cyfra: 21, są to liczby 2
3. trzecia cyfra: 22, są to liczby 4
4. czwarta cyfra: 23, są to ósemki
5. piąta cyfra: 24, są to liczby 16
7. szósta cyfra: 25, to są 32
8. siódma cyfra: 26, to są 64 'S
9. ósma cyfra: 27, to są 128′ S
10. dziewiąta cyfra: 28, to są 256 ’ s
11. itd.

W przeciwieństwie do systemu dziesiętnego, tutaj w systemie binarnym każda z tych cyfr po prostu mówi nam, czy cyfra jest „włączona”, czy „wyłączona”.

gdy widzisz „1”, oznacza to, że wartość tej cyfry jest uwzględniona w wartości liczbowej, którą chcemy przedstawić.

liczby binarne dekodowane: prosty przykład

Jak więc reprezentować liczbę, którą widzieliśmy w zapisie dziesiętnym, 216, w zapisie binarnym?

spróbujmy!

1. najpierw przyjrzyjmy się potędze 2 z powyższej listy. Musimy znaleźć największą wartość, która jest mniejsza niż wartość 216.
2. widzimy, że jest to 128, więc potrzebujemy 8 cyfr binarnych w tym przypadku, od 20 do 27. Możesz zobaczyć te 8 miejsc na poniższym obrazku.
3. ponieważ 128 jest „zawarte” w naszej liczbie, oznaczmy to przez „1” w miejscu 128 na poniższym obrazku.
4. następnie, zróbmy proste odejmowanie: 216-128 = 88.
5. ponownie, powtórzmy pierwszy krok i znajdźmy największą wartość, która jest mniejsza niż ta pozostałość 88. Widzimy, że jest to 64, więc dodajemy ” 1 ” do cyfry dla 26.
6. teraz odejmijmy ponownie: 88-64 = 24.
7. wracając do pierwszego kroku widzimy, że następna cyfra, dla której będziemy musieli użyć „1”, to miejsce szesnastki, czyli 24.
8. po prostu powtarzamy te kroki, aby dowiedzieć się, które cyfry binarne otrzymują wartość „1” lub „0”.

W końcu otrzymujemy następującą sekwencję binarną: 11011000.

jako taki, to tak naprawdę nic dla Ciebie i dla mnie nie znaczy, ponieważ nie jesteśmy przyzwyczajeni do systemu binarnego.

obliczmy wartości dla potęg dwóch dla każdej cyfry i dodajmy je razem:

tak więc kończymy z poprawną liczbą, która chcieliśmy wyświetlać w formacie binarnym.

wielki sukces!

oczywiście potrzebujemy kilku cyfr więcej niż w systemie dziesiętnym, ale wartość liczby jest dokładnie taka sama. I tylko to się liczy!

myślenie i obliczanie w liczbach binarnych jest oczywiście nieco trudne, ponieważ jesteśmy przyzwyczajeni do systemu liczbowego opartego na potęgach 10.

ale w sumie, mimo fundamentalnej idei posiadania tylko dwóch stanów reprezentujących dwie wartości, „on” lub „off”, system binarny jest tak samo dobry jak system dziesiętny do wyświetlania liczb.

ale jak działa binarny dla innych rodzajów informacji, takich jak tekst, obrazy lub dźwięk?

Cóż, jak się okazuje, wszystkie tego typu informacje mogą być również reprezentowane w kodzie binarnym!

tekst w formacie binarnym

w programie binarnym możemy użyć prostych liczb do reprezentowania różnych liter w alfabecie. Więc ” A „może być „1”, „B” może być „2”, i tak dalej.

w ten sposób możemy przedstawić każde słowo lub akapit tekstu jako ciąg tych liczb. Komputer może następnie przechowywać te numery jako informacje za pomocą sygnałów” on „lub” off”.

więc za każdym razem, gdy czytasz tekst na telefonie lub komputerze, to, co widzisz na ekranie, opiera się na kodzie binarnym takim jak ten.

Obrazy i Grafiki w formacie binarnym

w podobny sposób jak reprezentowanie alfabetu w liczbach, możemy zrobić to samo dla obrazów i innych nośników graficznych.

obraz wyświetlany na ekranie składa się z pikseli. Każdy piksel na obrazie ma wartość liczbową, która określa kolor, który powinien wyświetlić.

biorąc pod uwagę, że pojedynczy obraz może być wykonany z milionów pikseli, mówimy tu o ogromnej ilości informacji!

Czytaj także: 10 powodów, dla których warto rozpocząć kurs Kodowania Online

gdzie uczyć się podstaw informatyki Online?

mam nadzieję, że nadal jesteś ze mną!

zrozumienie, jak działa kod binarny, to świetny początek nauki podstaw informatyki!

Jeśli chcesz nauczyć się kodować, wiedza o tym, co dzieje się wewnątrz komputera, znacznie usprawnia naukę programowania. Łatwiej będzie zrozumieć, co robią twoje programy, gdy kodujesz określoną serię instrukcji do wykonania na komputerze.

aby dowiedzieć się więcej o podstawach Informatyki w Internecie, zebrałem kilka pomocnych kursów, które sam podjąłem (i które bezwstydnie polecam!). Jeśli dopiero zaczynasz z informatyką lub ogólnie uczysz się kodowania, wszystkie te kursy są idealne na rozpoczęcie!

1: Podstawy komputerowe (Treehouse)

Jeśli się spieszysz, Podstawy komputerowe w Team Treehouse to doskonałe wprowadzenie do informatyki.

w niecałą godzinę nauczysz się kilku Podstaw Informatyki, w tym odświeżenia kodu binarnego. Zapoznasz się z podstawowymi koncepcjami działania komputerów i tego, co dzieje się za kulisami podczas uruchamiania programów komputerowych.

poznasz podstawy przetwarzania danych, jak działa pamięć, co oznacza binarny w CS i jak działa oprogramowanie komputerowe.

Jeśli nie znasz jeszcze Treehouse, po prostu wypróbuj ich darmowy 7-dniowy okres próbny!

2: CS101 Bootcamp (Udemy)

CS101 Bootcamp to kolejny krótki, ale potężny kurs dla początkujących na Udemy do nauki podstaw informatyki.

nie potrzebujesz żadnego technicznego doświadczenia z informatyką, aby wziąć udział w tym kursie, więc jest idealny dla absolutnie początkujących. Tak długo, jak używałeś smartfona lub komputera w przeszłości, to wystarczy na ten krótki 2-godzinny kurs.

na koniec poznasz podstawy baz danych, aplikacji mobilnych i podstawy programowania. Co więcej, napiszesz nawet własne podstawowe programy i aplikacje.

3: Informatyka 101 (Udemy)

Informatyka 101 na Udemy jest bardziej dokładny, kompleksowy kurs podstaw CS dla początkujących.

to zdecydowanie moja rekomendacja nr 1 w zakresie podstaw informatyki dla początkujących.

Jeśli chcesz opanować teorię CS – co jest wysoce zalecane dla każdego programisty – ten kurs jest idealnym wyborem. Gdy skończysz, będziesz zaznajomiony z tym, jak działa kod binarny i będziesz mógł wygodnie analizować i używać różnego rodzaju algorytmów.

darmowy e-BOOK: Rozpocznij naukę kodowania

Pobierz bezpłatną kopię z 15 praktycznymi wskazówkami do nauki tworzenia stron internetowych i kodowania szybciej i łatwiej.

Sprawdź swoją skrzynkę odbiorczą i foldery promocyjne/Spam, aby potwierdzić swój e-mail i otrzymać link do pobrania.

bez spamu, bez obaw. Anuluj subskrypcję w każdej chwili.