Binaari on perusnumerojärjestelmä. Base 2 tarkoittaa, että vain kaksi numeroa - 1 ja 0 - vastaavat tietokoneen kykenevää ja sammutustilaa. Olet luultavasti tuttu base 10-desimaalijärjestelmästä. Desimaaliluku käyttää kymmenen numeroa, jotka vaihtelevat välillä 0 - 9 ja kiertyvät sitten muodostamaan kaksinumeroiset numerot, joiden kullakin numerolla on kymmenen kertaa enemmän kuin viimeinen (1, 10, 100 jne.). Binaari on samanlainen, ja jokainen numero on kaksi kertaa enemmän kuin viimeinen.
Laskeminen binaarissa
1111 (in binary) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (in decimal)
Kun lasketaan 0, tämä antaa meille 16 mahdollista arvoa neljälle binääribitille. Siirrä 8 bittiin ja sinulla on 256 mahdollista arvoa. Tämä vie paljon enemmän tilaa edustamaan, sillä nelinumeroinen desimaali antaa meille 10000 mahdollista arvoa. Saattaa tuntua siltä, että menemme läpi kaiken tämän ongelman, joka paljastaa laskentajärjestelmämme uudelleen, jotta se muuttuisi entistä rummallisemmaksi, mutta tietokoneet ymmärtävät binäärikohtaisesti paljon paremmin kuin he ymmärtävät desimaalin. Toki, binaari vie enemmän tilaa, mutta laitteisto pysäyttää sen. Ja tietyistä asioista, kuten logiikan käsittelystä, binääri on parempi kuin desimaali.
On olemassa toinen perusjärjestelmä, jota käytetään myös ohjelmoinnissa: heksadesimaali. Vaikka tietokoneet eivät toimi heksadesimaalisesti, ohjelmoijat käyttävät sitä binääriosoitteiden esittämiseen ihmisen luettavassa muodossa koodin kirjoitettaessa. Tämä johtuu siitä, että heksadesimaaliluvun kaksi numeroa voivat edustaa koko tavua, kahdeksan numeron binaarissa. Hexadecimal käyttää 0-9 kuten desimaali, ja myös kirjaimet A-F edustaa kuutta muuta numeroa.
Joten miksi tietokoneet käyttävät binääriä?
Lyhyt vastaus: laitteisto ja fysiikan lait. Jokainen tietokoneesi numero on sähköinen signaali, ja laskennan alkuvaiheessa sähköiset signaalit olivat paljon vaikeampia mitata ja hallita hyvin tarkasti. Oli järkevämpää vain erottaa negatiivisen varauksen ja "positiivisen maksun" edustavan "pois" valtion välillä. Niille epävarma siitä, miksi "off" on positiivinen maksu, koska elektronit ovat negatiivisia - enemmän elektronia tarkoittaa nykyistä enemmän negatiivista varausta.
Joten varhaiset huonekokoiset tietokoneet käyttävät binääriä rakentamaan järjestelmiään, ja vaikka he käyttivät paljon vanhempia, bulkkia laitteistoja, olemme säilyttäneet samoja perusperiaatteita. Nykyaikaiset tietokoneet käyttävät transistoreina tunnettua laskutoimitusta binääriin. Tässä on kaavio siitä, mitä kenttä-efektitransistori (FET) näyttää:
Mutta miksi vain Base 2?
Joten ehkä ajattelet, "miksi vain 0 ja 1? Etkö voinut vain lisätä toisen numeron? "Vaikka osa siitä tulee perinteen tietokoneiden rakentamiseen, toisen numeron lisääminen merkitsisi sitä, että meidän olisi erotettava toisistaan nykyiset tasot - ei pelkästään" off "ja" on ", "Mutta myös sanoo" vähän "ja" paljon ".
Ongelmana tässä on, jos haluat käyttää useita jännitteen tasoja, tarvitset tapaa tehdä helposti laskelmia niiden kanssa, ja laitteisto ei ole elinkelpoinen binääritutkimuksen korvaamiseksi. Se todellakin on olemassa; sitä kutsutaan kolmijakoiseksi tietokoneeksi, ja se on ollut jo 1950-luvulta lähtien, mutta se on melko paljon, jos sen kehitys pysähtyi. Ternäärinen logiikka on tehokkaampi kuin binääri, mutta vieläkään kukaan ei ole tehokkaasti korvaava binääritransistori, tai ainakaan ei ole tehty työtä niiden kehittämisessä samalla pienellä asteikolla kuin binaarilla.
Syy, jota emme voi käyttää ternäärinen logiikka, tulee alas tapaan, jolla transistorit pinotaan tietokoneeseen - jotain nimeltään "portit" -ja miten he ovat käyttäneet matematiikan suorittamiseen. Portit ottavat kaksi tuloa, suorittavat toiminnon niille ja palauttavat yhden tuloksen.
Kuka tietää? Tulevaisuudessa voisimme alkaa nähdä kolmiomaiset tietokoneet tulemaan asiaksi, kun siirrämme binaarin rajat molekyylitasolle. Toistaiseksi maailma jatkaa kuitenkin binaarissa.
Kuvahaku: spainter_vfx / Shutterstock, Wikipedia, Wikipedia, Wikipedia, Wikipedia