Как называется класс компьютеров, обрабатывающих данные в виде двоичных кодов

Обновлено: 30.06.2024

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

двоичный код, код, используемый в цифровых компьютерах, основанный на двоичной системе счисления, в которой есть только два возможных состояния, выключено и включено, обычно обозначаемое 0 и 1. В то время как в десятичной системе, использующей 10 цифр, каждое позиция цифры представляет степень числа 10 (100, 1000 и т. д.), в двоичной системе каждая позиция цифры представляет степень числа 2 (4, 8, 16 и т. д.). Двоичный кодовый сигнал представляет собой серию электрических импульсов, которые представляют собой числа, символы и операции, которые необходимо выполнить. Устройство, называемое часами, посылает регулярные импульсы, а такие компоненты, как транзисторы, включаются (1) или выключаются (0), чтобы пропускать или блокировать импульсы. В двоичном коде каждое десятичное число (0–9) представлено набором из четырех двоичных цифр или битов. Четыре основные арифметические операции (сложение, вычитание, умножение и деление) могут быть сведены к комбинациям основных булевых алгебраических операций над двоичными числами. (См. в таблице ниже показано, как десятичные числа от 0 до 10 представлены в двоичном формате.)

Десятичные числа, представленные двоичными цифрами

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Адамом Августином.

Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.

цифровой компьютер, любое из класса устройств, способных решать задачи путем обработки информации в дискретной форме. Он работает с данными, включая величины, буквы и символы, которые выражены в двоичном коде, т. е. с использованием только двух цифр 0 и 1. Считая, сравнивая и манипулируя этими цифрами или их комбинациями в соответствии с набором инструкций, хранимых в своей памяти цифровая вычислительная машина может выполнять такие задачи, как управление производственными процессами и регулирование работы машин; анализировать и систематизировать огромные объемы бизнес-данных; и моделировать поведение динамических систем (например, глобальные погодные условия и химические реакции) в научных исследованиях.

Далее следует краткое описание цифровых компьютеров. Полное описание см. в см. информатике: основные компьютерные компоненты.

Вы используете его прямо сейчас. Но вы должны пройти этот тест, чтобы узнать, что вы на самом деле знаете об Интернете.

Функциональные элементы

Типичная цифровая компьютерная система имеет четыре основных функциональных элемента: (1) оборудование ввода-вывода, (2) основную память, (3) блок управления и (4) арифметико-логическое устройство. Любое из ряда устройств используется для ввода данных и программных инструкций в компьютер и для получения доступа к результатам операции обработки. Общие устройства ввода включают клавиатуры и оптические сканеры; устройства вывода включают принтеры и мониторы. Информация, полученная компьютером от своего блока ввода, сохраняется в основной памяти или, если не для непосредственного использования, во вспомогательном запоминающем устройстве. Блок управления выбирает и вызывает инструкции из памяти в соответствующей последовательности и передает соответствующие команды соответствующему блоку. Он также синхронизирует различные рабочие скорости устройств ввода и вывода со скоростью арифметико-логического устройства (ALU), чтобы обеспечить правильное перемещение данных по всей компьютерной системе.АЛУ выполняет арифметические и логические алгоритмы, выбранные для обработки входящих данных, с чрезвычайно высокой скоростью — во многих случаях за наносекунды (миллиардные доли секунды). Основная память, блок управления и АЛУ вместе составляют центральный процессор (ЦП) большинства цифровых компьютерных систем, а устройства ввода-вывода и вспомогательные запоминающие устройства составляют периферийное оборудование.

Разработка цифрового компьютера

Блез Паскаль из Франции и Готфрид Вильгельм Лейбниц из Германии изобрели механические цифровые вычислительные машины в 17 веке. Однако обычно считается, что английский изобретатель Чарльз Бэббидж создал первый автоматический цифровой компьютер. В 1830-х годах Бэббидж разработал свою так называемую аналитическую машину, механическое устройство, предназначенное для объединения основных арифметических операций с решениями, основанными на собственных вычислениях. Планы Бэббиджа воплотили в себе большинство фундаментальных элементов современного цифрового компьютера. Например, они призывали к последовательному управлению, т. е. программному управлению, которое включало ветвление, циклирование, а также арифметические и запоминающие устройства с автоматической распечаткой. Однако устройство Бэббиджа так и не было завершено и было забыто до тех пор, пока его труды не были заново открыты более века спустя.

Огромное значение в эволюции цифрового компьютера имели работы английского математика и логика Джорджа Буля. В различных эссе, написанных в середине 1800-х годов, Буль обсуждал аналогию между символами алгебры и символами логики, используемыми для представления логических форм и силлогизмов. Его формализм, работающий только с 0 и 1, стал основой того, что сейчас называется булевой алгеброй, на которой основаны теория и процедуры компьютерного переключения.

Джону В. Атанасову, американскому математику и физику, приписывают создание первого электронного цифрового компьютера, который он построил с 1939 по 1942 год с помощью своего аспиранта Клиффорда Э. Берри. Конрад Цузе, немецкий инженер, фактически изолированный от других разработок, в 1941 году завершил строительство первой действующей вычислительной машины с программным управлением (Z3). В 1944 году Ховард Эйкен и группа инженеров корпорации International Business Machines (IBM) завершили работу над Harvard Mark I – машиной, операции обработки данных которой контролировались главным образом электрическими реле (коммутационными устройствами).

Клиффорд Э. Берри и компьютер Атанасова-Берри, или ABC, c. 1942 г. ABC, возможно, был первым электронным цифровым компьютером.

С момента разработки Harvard Mark I цифровой компьютер развивался быстрыми темпами. Последовательность достижений в компьютерном оборудовании, главным образом в области логических схем, часто делится на поколения, при этом каждое поколение включает группу машин, использующих общую технологию.

В 1946 году Дж. Преспер Эккерт и Джон У. Мочли из Пенсильванского университета сконструировали ENIAC (аббревиатура от eэлектронный nмерический i). интегратор ии cкомпьютер), цифровая машина и первый электронный компьютер общего назначения. Его вычислительные возможности были заимствованы у машины Атанасова; оба компьютера включали электронные лампы вместо реле в качестве активных логических элементов, что привело к значительному увеличению скорости работы. Концепция компьютера с хранимой программой была представлена в середине 1940-х годов, а идея хранения кодов инструкций, а также данных в электрически изменяемой памяти была реализована в EDVAC (electronic, d создать vпеременный аавтоматический cкомпьютер).

Второе поколение компьютеров появилось в конце 1950-х годов, когда в продажу поступили цифровые машины, использующие транзисторы. Хотя этот тип полупроводникового устройства был изобретен в 1948 году, потребовалось более 10 лет опытно-конструкторских работ, чтобы сделать его жизнеспособной альтернативой электронной лампе. Небольшой размер транзистора, его большая надежность и относительно низкое энергопотребление значительно превосходили лампу. Его использование в компьютерных схемах позволило производить цифровые системы, которые были значительно эффективнее, меньше и быстрее, чем их предки первого поколения.

Транзистор был изобретен в 1947 году в Bell Laboratories Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттейном и Уильямом Б. Шокли.

В конце 1960-х и 1970-х годах компьютерное оборудование стало еще более значительным. Первым было изготовление интегральной схемы, твердотельного устройства, содержащего сотни транзисторов, диодов и резисторов на крошечном кремниевом чипе. Эта микросхема сделала возможным производство мейнфреймов (крупномасштабных) компьютеров с более высокими рабочими скоростями, мощностью и надежностью при значительно меньших затратах. Другим типом компьютеров третьего поколения, которые были разработаны в результате микроэлектроники, были миникомпьютеры, машина значительно меньшего размера, чем стандартный мэйнфрейм, но достаточно мощная, чтобы управлять приборами целой научной лаборатории.

Развитие крупномасштабной интеграции (БИС) позволило производителям оборудования разместить тысячи транзисторов и других связанных компонентов на одном кремниевом чипе размером с ноготь ребенка. Такая микросхема дала два устройства, которые произвели революцию в компьютерной технике. Первым из них был микропроцессор, представляющий собой интегральную схему, содержащую все арифметические, логические и управляющие схемы центрального процессора. Его производство привело к разработке микрокомпьютеров, систем размером не больше портативных телевизоров, но со значительной вычислительной мощностью. Другим важным устройством, появившимся из схем БИС, была полупроводниковая память. Это компактное запоминающее устройство, состоящее всего из нескольких микросхем, хорошо подходит для использования в миникомпьютерах и микрокомпьютерах. Кроме того, он находит применение во все большем количестве мейнфреймов, особенно в тех, которые предназначены для высокоскоростных приложений, из-за его высокой скорости доступа и большой емкости памяти. Такая компактная электроника привела в конце 1970-х годов к разработке персонального компьютера, цифрового компьютера, достаточно небольшого и недорогого, чтобы его могли использовать обычные потребители.

К началу 1980-х интегральные схемы продвинулись до очень крупномасштабной интеграции (СБИС). Этот дизайн и технология производства значительно увеличили плотность схем микропроцессора, памяти и вспомогательных микросхем, т. Е. Те, которые служат для сопряжения микропроцессоров с устройствами ввода-вывода. К 1990-м годам некоторые схемы СБИС содержали более 3 миллионов транзисторов на кремниевой микросхеме площадью менее 0,3 квадратных дюйма (2 квадратных см).

Цифровые компьютеры 1980-х и 90-х годов, использующие технологии БИС и СБИС, часто называют системами четвертого поколения. Многие микрокомпьютеры, произведенные в 1980-х годах, были оснащены одним чипом, на котором были интегрированы схемы процессора, памяти и функций интерфейса. (См. также суперкомпьютер.)

Использование персональных компьютеров выросло в 1980-х и 90-х годах. Распространение Всемирной паутины в 1990-х годах привело миллионы пользователей к Интернету, всемирной компьютерной сети, и к 2019 году около 4,5 миллиардов человек, более половины населения мира, имели доступ к Интернету. Компьютеры становились меньше и быстрее, и в начале 21 века они были повсеместно распространены в смартфонах, а затем и в планшетных компьютерах.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена Эриком Грегерсеном.

Двоичная система счисления является основой для хранения, передачи и обработки данных в компьютерных системах и цифровых электронных устройствах. Эта система использует основание 2, а не основание 10, с которым мы знакомы для счета в повседневной жизни. К концу этой простой для понимания статьи вы поймете, почему двоичные файлы используются в компьютерах и электронике.

Что такое десятичная дробь и почему мы ее используем?

Десятичная система счисления с основанием 10 или десятичная система счисления — это то, с чем мы знакомы в повседневной жизни. Он использует 10 символов или цифр. Итак, вы считаете 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. . . но нет цифры для следующего числа, целое значение мы интерпретируем как «десять». Таким образом, десять представлены двумя цифрами: цифрой 1, за которой следует 0 или «10», что на самом деле означает «один десяток и ни одной единицы».Точно так же сотня представлена тремя цифрами: 1, 0 и 0; то есть сто, без десятков и без единиц".

В основном числа представлены серией цифр в единицах, десятках, сотнях, тысячах и т. д. Например, 134 означает сто, три десятка и четыре единицы. Вероятно, десятичная система возникла потому, что у нас на руках 10 пальцев, которыми можно было считать.

Что такое двоичный код и как он работает?

Двоичная система, используемая компьютерами, основана на двух числительных: 0 и 1. Таким образом, вы считаете 0, 1, но нет числительного для 2. Таким образом, 2 представлено 10 или "один 2 и ни одной единицы". Точно так же, как в десятичной системе есть разряд единиц, десятков, сотен, тысяч, в двоичной системе есть разряд единиц, двоек, четверок, восьмерок, шестнадцати и т. д. в двоичной системе. Таким образом, двоичные и десятичные эквиваленты следующие:

00000000 = 0
00000001 = 1
00000010 = 2
00000011 = 3
00000100 = 4
00000101 = 5
00000110 = 6
00000111 = 7 (и так далее)

Счет в двоичном и десятичном формате

Счет в двоичном формате от 0 до 11111 = 31 десятичный

Печатная плата (PCB) с цифровыми интегральными схемами (ИС или "микросхемами")

Почему компьютеры используют двоичные файлы?

"Один переключатель может быть включен или выключен, что позволяет хранить 1 бит информации. Переключатели можно сгруппировать вместе для хранения больших чисел. Это основная причина, по которой в цифровых системах используется двоичный код."

Как двоичный код используется в цифровых компьютерах и электронных устройствах?

Числа можно закодировать в двоичном формате и сохранить с помощью переключателей. Цифровая технология, которая использует эту систему, может быть компьютером, калькулятором, декодером цифрового телевидения, сотовым телефоном, охранной сигнализацией, часами и т. д. Значения хранятся в двоичном формате в памяти, которая в основном представляет собой набор электронных переключателей включения/выключения.< /p>

Представьте, что у вас есть блок из 8 клавишных переключателей, как на изображении ниже. Каждый переключатель может представлять 1 или 0 в зависимости от того, включен он или выключен. Итак, вы думаете о числе и включаете или выключаете переключатели, чтобы «сохранить» двоичное значение этого числа. Если бы кто-то еще посмотрел на переключатели, он мог бы «прочитать» номер.

8-битная «память», сделанная из группы клавишных переключателей

Концептуальная идея того, как состояние банка из восьми переключателей позволяет «хранить» 2 в степени 8 = 256 возможных чисел

Как компьютер реализует переключатели

Как же компьютер хранит двоичные числа? Очевидно, что группы кулисных переключателей были бы смехотворно непрактичными (хотя подобная техника использовалась в ранних компьютерах при программировании). В компьютере переключатели реализованы с использованием микроминиатюрных транзисторов.

Наименьшая конфигурация памяти — битовая, которую можно реализовать с помощью одного переключателя. Если 8 переключателей сложить вместе, вы получите байт. Цифровое оборудование может включать и выключать переключатели (т. е. записывать данные в байт), а также считывать состояние переключателей. В концептуальном изображении кулисных переключателей, которое мы видели выше, есть 8 переключателей и 2 8 = 256 перестановок или механизмов в зависимости от того, включен переключатель или выключен. Если значение on соответствует 1, а значение off соответствует 0 для каждого переключателя, группа переключателей может представлять любое из следующих значений.

00000000 0 десятичное число
00000001 1 десятичный
00000010 2 десятичных числа
00000011 3 десятичных числа
00000100 4 десятичных числа
.
11111110 254 десятичных числа
11111111 255 десятичных знаков

250+ цитат о собаках и идей подписей для Instagram

Обзор устройства языкового переводчика Timekettle M2

8 лучших альтернатив Adobe Reader, которые должен использовать каждый

В электронном устройстве или компьютере из-за микроминиатюризации миллиарды переключателей могут быть встроены в интегральные схемы (ИС), что потенциально позволяет хранить и обрабатывать огромные объемы информации.

Двоичные и десятичные эквиваленты

Представление нецелочисленных значений в компьютерных системах

Целые числа можно хранить и обрабатывать непосредственно как их двоичные эквиваленты в компьютерных системах; однако это не относится к другим данным.Машина, такая как компьютер, цифровая камера, сканер и т. д., не может напрямую хранить десятичные, нечисловые (текст, изображения, видео) или аналоговые данные измерений из реального мира. Этот тип данных может быть:

Имя или адрес человека
Температура, измеренная в помещении.
Изображение с цифровой камеры или сканера.
Аудио
Видео
Десятичное число

Представление данных в формате с плавающей запятой

Десятичные числа представлены в компьютерных системах с использованием системы, известной как плавающая запятая. Десятичное число может быть представлено приблизительно с определенной степенью точности целочисленным мантиссом, умноженным на основание и возведенным в степень целочисленного показателя степени.

Обработка и хранение аналоговых данных

Уровень напряжения от датчика температуры представляет собой аналоговый сигнал и должен быть преобразован в двоичное число с помощью устройства, называемого аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Эти устройства могут иметь различное разрешение, и для 16-битного преобразователя уровень сигнала представлен числом от 0 до 2 · 16 = 65535. АЦП также используются в сканерах изображений, цифровых камерах, в электронном оборудовании, используемом для записи звука и видео и в основном любое цифровое устройство, которое принимает входные данные от датчика. АЦП преобразует реальный аналоговый сигнал в данные, которые можно сохранить в памяти. Изображения, созданные в пакете чертежей САПР, также разбиваются на отдельные пиксели, и для уровней интенсивности красного, зеленого и синего каждого пикселя используется байт данных.
В чем разница между аналоговым и цифровым форматом? объясняет это более подробно.

Аналоговые и цифровые сигналы

Цифровые сигналы в электронных схемах бывают либо высокими, либо низкими, что соответствует "1" или "0"

Кодирование текстовых данных в формате ASCII

Шестнадцатеричные, двоичные и десятичные значения таблицы ASCII

Таблица, показывающая символы ASCII с их шестнадцатеричными, двоичными и десятичными значениями. Шестнадцатеричный или «шестнадцатеричный» — это удобный способ представления байта или слова данных. Два символа могут представлять 1 байт данных.

Таблица кодов ASCII. ASCII присваивает число от 0 до 127 буквам, цифрам, не буквенно-цифровым символам и управляющим кодам

Что такое машинный код и язык ассемблера?

В памяти хранятся не только значения или данные, но и инструкции, сообщающие микропроцессору, что делать. Эти инструкции называются машинным кодом. Когда программа написана на языке высокого уровня, таком как BASIC, Java или «C», другая программа, называемая компилятором, разбивает программу на набор основных инструкций, называемых машинным кодом. Каждый номер машинного кода имеет уникальную функцию, которая понимается микропроцессором. На этом низком уровне инструкции представляют собой основные арифметические функции, такие как сложение, вычитание и умножение, включающие содержимое ячеек памяти и регистров (ячейка, над которой могут выполняться арифметические операции). Программист также может писать код на языке ассемблера. Это язык низкого уровня, содержащий инструкции, известные как мнемоники, которые используются для перемещения данных между регистрами и памятью и выполнения арифметических операций.

Как преобразовать десятичное число в двоичное и двоичное в десятичное

Вы можете преобразовать десятичное число в двоичное, используя метод остатка. Подробности смотрите в моем руководстве:

Джордж Буль и булева алгебра

Булевая алгебра, разработанная британским математиком Джорджем Булем в 19 веке, представляет собой раздел математики, который имеет дело с переменными, которые могут иметь только одно из двух состояний: истина или ложь< /эм>. В 1930-х работа Буля была обнаружена математиком и инженером Клодом Шенноном, который понял, что ее можно использовать для упрощения конструкции телефонных коммутационных схем. В этих схемах изначально использовались реле, которые могли быть либо включены, либо выключены, а желаемое состояние выхода системы, в зависимости от комбинации состояний входов, могло быть описано булевым алгебраическим выражением. Затем можно использовать правила булевой алгебры для упрощения выражения, что приведет к уменьшению количества реле, необходимых для реализации схемы переключения. В конце концов, булева алгебра была применена к проектированию цифровых электронных схем, как мы увидим ниже.

Цифровые логические элементы: И, ИЛИ и НЕ

Цифровое состояние, т. е. высокое/низкое или 1/0, может храниться в однобитной ячейке памяти, но что, если эти данные необходимо обработать? Самым основным обрабатывающим элементом в цифровой электронной схеме или компьютере является затвор. Гейт принимает один или несколько цифровых сигналов и генерирует выходной сигнал. Есть три типа вентилей: И, ИЛИ и НЕ (ИНВЕРТ). В своей простейшей форме небольшие группы вентилей доступны на одной ИС. Однако сложную комбинационную логическую функцию можно реализовать с помощью программируемой логической матрицы (PLA), а более сложные устройства, такие как микропроцессоры, состоят из миллионов логических элементов и ячеек памяти.

Для вентиля И выходной сигнал является истинным или высоким, только если оба входных сигнала истинны.

Для вентиля ИЛИ выход имеет высокий уровень, если один или оба входа верны.

Для вентиля НЕ или инвертора выходное состояние противоположно входному.

Булевы алгебраические выражения могут использоваться для выражения того, каким должен быть выходной сигнал схемы в зависимости от комбинации входных сигналов. Основными операциями в булевой алгебре являются и, или и не. В процессе проектирования требуемое значение вывода для всех различных перестановок входных состояний может быть занесено в таблицу таблицы истинности. Значение «1» в таблице истинности означает, что ввод/вывод истинен. или высокий. Значение «0» означает, что вход/выход ложный или низкий. После создания таблицы истинности можно записать логическое выражение для вывода, упростить и реализовать с помощью набора логических вентилей.

Типичное логическое выражение с тремя независимыми переменными A, B и C и одной зависимой переменной D будет выглядеть так:

Это читается как "Y = (A и B) или C"

Логические вентили, И, ИЛИ, НЕ и их таблицы истинности

Таблица истинности для простой цифровой схемы. Y = A.B + C

Этот контент является точным и достоверным, насколько известно автору, и не заменяет формальную и индивидуальную консультацию квалифицированного специалиста.

Вопросы и ответы

Вопрос: почему мы не можем использовать -1 в цифровой электронике?

Ответ: -1 или другие отрицательные числа обычно реализуются с использованием дополнения до двух. Итак, чтобы представить -1 в форме дополнения до двух, инвертируйте биты и добавьте 1:

Инвертирование битов дает

Помните, что это всего лишь обычный способ представления отрицательного числа в цифровой системе, так что арифметические действия могут быть выполнены правильно.

Поэтому сложение -1 и 1 дает -1 + 1 = 0

или в двоичном формате 111 + 001 = 1000.

Поскольку используются только три бита, четвертый бит будет "невидим" цифровой системой, и результат в этом примере будет интерпретирован как 000 или ноль.

Вопрос. Какая характеристика транзистора полезна для цифрового счета и манипуляций и почему?

Ответ: Транзистор может вести себя как управляемый переключатель и являться частью элементарного элемента схемы, называемого триггером. Триггер может хранить один бит информации, и в дополнение к другим элементам схемы может быть реализовано устройство более высокого уровня, называемое двоичным счетчиком.

Вопрос. Какие напряжения используются для 1 и 0 в цифровой схеме?

Ответ: Это зависит от технологии. Иногда для логического 0 используется напряжение, близкое к нулю, а для логической 1 используется более высокое напряжение. Однако в случае некоторых стандартов последовательной передачи данных отрицательное напряжение представляет логическую 1, а положительное напряжение представляет логический 0. Несколько уровней напряжения используемые цифровыми интегральными схемами (чипами), например Логика 5 В использует более низкие напряжения, чем это для логической 1, а логика 3 В использует еще более низкие напряжения. Для передачи данных RS232 могут использоваться напряжения, близкие к +1 20 В.

Вопрос. Каково применение двоичной системы кодирования?

Ответ: Двоичное кодирование — это система передачи двоичных данных по ссылке, предназначенная для обработки текстовых данных. например электронная почта.

Вопрос: что такое 16 в восьмеричной системе счисления?

Ответ. Если вы имеете в виду, что 16 — восьмеричное число, и хотите преобразовать его в десятичное, ответ будет следующим: 16 = 1 x 8 + 6 = 14 в десятичном формате.

Если вы имеете в виду, как мне представить десятичное число 16 в восьмеричной системе счисления (основание 8), ответ будет 20 (2 в разряде "восьмерки").

Вопрос. Что такое высокий и низкий уровень в цифровой схеме?

Ответ: "1" и "0" по соглашению обозначают "высокий" и "низкий" уровень в цифровой цепи.

активность кода, экспоненциальные отношения, представление чисел с помощью символов

01001000 01100101 01101100 01101100 01101111 00100001

Эти единицы и нули могут показаться вам ни на что не похожими, но в двоичном коде числа на самом деле говорят «Привет!»

Любой код, в котором для представления информации используются всего два символа, считается двоичным кодом. Различные версии двоичного кода существовали веками и использовались в различных контекстах. Например, шрифт Брайля использует выпуклые и невыпуклые выступы для передачи информации слепым, азбука Морзе использует длинные и короткие сигналы для передачи информации, а в приведенном выше примере для представления букв используются наборы нулей и единиц. Возможно, в настоящее время двоичный код чаще всего используется в компьютерах: двоичный код — это способ, с помощью которого большинство компьютеров и компьютеризированных устройств в конечном итоге отправляют, получают и хранят информацию.

Если вы хотите, чтобы рука следила за вашей работой, распечатайте этот удобный лист преобразования двоичного текста!

Напишите свое имя в двоичном коде разными способами

Нули и единицы двоичного кода несколько произвольны. Любой символ, цвет или физический объект, который может существовать в двух различных формах или состояниях, например, монета (орел и решка), переключатель (включено и выключено), цвет (синий и зеленый), формы (круг и квадрат) — можно использовать как двоичный код. Например, вот слова «Правила научной пятницы!» записано в двоичном формате с использованием гороха и моркови:

«Правила научной пятницы!» записано в двоичном формате с использованием гороха (0) и моркови (1) – А. Зыч

Почему двоичный код так важен?

В компьютерах и других компьютеризированных устройствах (таких как калькуляторы, принтеры, кофеварки и микроволновые печи) биты обычно передаются в электронном виде. Но эта электронная информация мимолетна. Чтобы он существовал какое-то время — и без источника питания — он должен храниться физически внутри аппаратного обеспечения устройства. Это означает, что каждый фрагмент двоичного кода в компьютере должен быть преобразован в физический объект или состояние. Двоичный код, как оказалось, легко преобразовать из электронной информации (например, нулей и единиц) в физическую информацию, потому что нужны только два типа физических объектов или состояний.

Преобразование электрической информации в физическое хранение информации аналогично тому, как кто-то произносит двоичный код «собака» из нулей и единиц, пока вы записываете их на листе бумаги. Произнесенные 0 и 1 нельзя бесконечно слышать после того, как они были произнесены, но, записав их физически на листе бумаги, вы можете обращаться к ним снова и снова. В случае с компьютером этот двоичный код может храниться при высоком и низком напряжении, в намагниченных или размагниченных сегментах металлического диска или, в очень старых компьютерах, в перфорированных и неперфорированных отверстиях на картоне.

В получившей Пулитцеровскую премию книге Душа новой машины автор Трейси Киддер объясняет, как компьютеры Data General сохраняют информацию на двоичном языке:

«Часто говорят, что компьютеры манипулируют символами. Они имеют дело не с числами напрямую, а с символами, которые могут представлять не только числа, но также слова и изображения. Внутри схем цифрового компьютера эти символы существуют в электрической форме, а основных символов всего два – высокое напряжение и низкое напряжение. Ясно, что это чудесный символизм для машины; схемам не нужно различать девять различных оттенков серого, а нужно различать только черное и белое, или, говоря электрическим языком, высокое и низкое напряжение». Авторское право © 1981, Джон Трейси Киддер. Перепечатано с разрешения Little, Brown and Company, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. Все права защищены.

Независимо от носителя двоичный код является золотым стандартом физического хранения информации в вычислительных устройствах, от калькуляторов до суперкомпьютеров.

Совершенный параллельный процессор: квантовые биты

Расширение: имеет ли значение номер бита?

Упорядочивание и чтение битов в упорядоченных группах — это то, что делает двоичные файлы исключительно эффективными для хранения и передачи огромных объемов информации. Чтобы понять почему, полезно рассмотреть альтернативу: что, если бы за раз использовался только один бит?Что ж, вы сможете обмениваться только двумя типами информации — один тип представлен 0, а другой — 1. Забудьте о кодировании всего алфавита или знаков препинания — вы просто получите два вида информации.

Но когда вы группируете биты по два, вы получаете четыре вида информации:

Увеличив количество двухбитных групп до трехбитных, вы удвоите объем информации, которую можете закодировать:

000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111

Хотя восьми различных видов информации по-прежнему недостаточно для представления всего алфавита, возможно, вы сможете увидеть, к чему ведет шаблон.

Используя любое представление двоичного кода, которое вы хотите, попробуйте выяснить, сколько возможных комбинаций битов вы можете составить, используя биты, сгруппированные по четыре. Затем попробуйте еще раз, используя биты, сгруппированные по пять. Как вы думаете, сколько возможных комбинаций вы можете получить, используя шесть битов за раз или 64? Объединяя отдельные биты во все более и более крупные группы, компьютеры могут использовать двоичный код для поиска, систематизации, отправки и хранения все большего количества видов информации.

Киддер доводит эту мысль до конца в Душе новой машины:

«Компьютерные инженеры называют одно высокое или низкое напряжение битом, и оно символизирует один фрагмент информации. Один бит не может символизировать многое; у него есть только два возможных состояния, поэтому его можно использовать, например, для обозначения только двух целых чисел. Однако поместите много битов подряд, и количество вещей, которые можно представить, увеличится в геометрической прогрессии».

По мере развития компьютерных технологий компьютерным инженерам понадобились способы одновременной отправки и хранения больших объемов информации. В результате битовая длина, используемая компьютерами, неуклонно росла на протяжении истории компьютеров. Если у вас новый iPhone, он использует 64-битный микропроцессор, а это означает, что он хранит и получает информацию в группах по 64 двоичных разряда, а это означает, что он способен хранить 2 64 или более 18 000 000 000 000 000 000 уникальных 64-битных комбинаций. двоичных целых чисел. Ого.

Идея кодирования информации большим количеством битов за раз для повышения мощности и эффективности компьютеров с самого начала была движущей силой компьютерной инженерии и до сих пор. Хотя этот отрывок из книги Душа новой машины был впервые опубликован в 1981 году, основной принцип кодирования информации в двоичном коде с возрастающей сложностью по-прежнему отражает развитие вычислительной мощности сегодня:

«В некоторых важных частях типичного современного компьютера биты — электрические символы — обрабатываются пакетами. Как и телефонные номера, пакеты имеют стандартный размер. Машины IBM традиционно обрабатывали информацию в пакетах длиной 32 бита. NOVA от Data General и большинство мини-компьютеров после него, включая Eclipses, работают с пакетами длиной всего 16 бит. Различие не имеет значения в теории, поскольку любой компьютер гипотетически способен делать то, что может делать любой другой компьютер. Но легкость и скорость, с которой разные компьютеры могут выполнять одну и ту же работу, сильно различаются, и в целом машина, которая обрабатывает символы порциями по 32 бита, работает быстрее, а для некоторых целей — обычно больших — она проще. программировать, чем машину, которая обрабатывает только 16 бит за раз».

Является ли программирование языком цифровой эпохи?

Пожертвовать науке в пятницу

Сделайте подарок на конец года уже сегодня. Инвестируйте в качественную научную журналистику, сделав пожертвование в фонд Science Friday.

<р>1. Двоичная система счисления с основанием 2, изобретенная Готфридом Лейбницем, состоит только из двух чисел или цифр: 0 (ноль) и 1 (единица). Эта система нумерации является основой для всего двоичного кода, который используется для записи цифровых данных, таких как инструкции компьютерного процессора, используемые каждый день.

Как работает двоичный файл?

0 и 1 в двоичном коде означают ВЫКЛ или ВКЛ соответственно. В транзисторе «0» означает отсутствие потока электричества, а «1» означает, что электричеству разрешено течь. Таким образом, числа физически представлены внутри вычислительного устройства, что позволяет выполнять вычисления. Эта концепция более подробно объясняется в нашем разделе о том, как читать двоичные числа.

Почему компьютеры используют двоичные файлы?

Двоичный язык по-прежнему является основным языком для компьютеров и используется в электронике и компьютерном оборудовании по следующим причинам.

Это простой и элегантный дизайн.

Метод Binary 0 и 1 позволяет быстро определить состояние электрического сигнала: выключено (ложно) или включено (истинно).

Только два состояния, расположенные далеко друг от друга в электрическом сигнале, делают его менее восприимчивым к электрическим помехам.

Положительные и отрицательные полюса магнитных носителей быстро преобразуются в бинарные.

Двоичный код — наиболее эффективный способ управления логическими схемами.

Как читать двоичные числа

На следующей диаграмме показано двоичное число 01101000. Каждый столбец представляет собой число два, возведенное в степень, причем значение этой степени увеличивается на единицу при перемещении по каждой из восьми позиций. Чтобы получить итог этого примера, прочитайте диаграмму справа налево и прибавьте значение каждого столбца к предыдущему столбцу: (8+32+64) = 104. Как видите, мы не подсчитайте биты с 0, потому что они «выключены».

десятичное	двоичное	преобразование
0	0	0 ( 2 0 )
1	1	1 ( 2 0 )
2	10	1 ( 2 1 ) + 0 ( 2 0 )
3	11	1 ( 2 1 ) + 1 ( 2 0 )
4	100	1 ( 2 2 ) + 0 ( 2 1 ) + 0 ( 2 0 )
5	101	1 ( 2 2 ) + 0 ( 2 1 ) + 1 ( 2 0 )
6	110	1 (2 2) + 1 (2 1) + 0 (2 0)
7	111	1 (2 2) + 1 (2 1) + 1 (2 0)
8	1000	1 ( 2 3 ) + 0 ( 2 2 ) + 0 ( 2 1 ) + 0 ( 2 0 )
9	1001	1 ( 2 3 ) + 0 ( 2 2 ) + 0 ( 2 1 ) + 1 ( 2 0 )
10	1010	1 ( 2 3 ) + 0 ( 2 2 ) + 1 ( 2 1 ) + 0 ( 2 0 )

Показатель степени:	2 7	2 6	2 5	2 4	2 3	2 2	2 1	2 0
Значение:	128	64	32	16	8< /td>	4	2	1
ВКЛ/ВЫКЛ:	0< /td>	1	1	0	1	0	0	0

< td>16

Значение: 128 64 32 8 4 2 1

ON /OFF: 1 1 1 1 1 1 1 1

Счет на компьютере обычно начинается с "0" вместо "1". Следовательно, подсчет всех битов равен 255, но если начать с 0, получится 256.

Когда у вас есть восемь бит, это равно одному байту. Если вы возьмете двоичный код из первого примера (01101000), что в сумме составляет «104», и поместите его в ASCII, получится строчная буква «h». Чтобы написать слово «привет», вам нужно добавить двоичный код для буквы «i», то есть 01101001. Соединив эти два кода вместе, мы получим 0110100001101001 или 104 и 105, что означает «привет». Дополнительную информацию о преобразовании двоичного кода в ASCII можно найти по следующей ссылке.

Как добавить в двоичный файл

Сложение в двоичном формате очень похоже на сложение в десятичном формате. Например, если у нас есть двоичный файл 01101011 (107) и мы хотим добавить 10000111 (135), мы должны выполнить следующие шаги.

+ 0 1 1 0 1 0 1 1

1 0 0 0 0 1 1< /td> 1

Начиная с правой стороны, мы добавляем 1+1, чтобы получить "2". Поскольку в двоичном формате нет числа два, мы будем использовать двоичное значение "10" и перенести "1" в следующий столбец.

В следующем столбце мы добавили бы "1", которую мы перенесли в следующий столбец, и добавили бы 1+1+1, чтобы получить "3". В двоичном формате нет числа "3", поэтому мы используем "11" (3 в двоичном формате), ставим 1 и переносим 1 в следующий столбец.

Затем мы снова добавим перенесенную "1" и добавим 1+0+1, чтобы получить "10" (2 в двоичном формате).

Мы повторяем этот же процесс для всех восьми цифр, чтобы получить следующий результат 11110010 (242).

< td>0

1 1 1 1 0 1 0

Что такое сдвиг влево и вправо?

Сдвиг влево — это когда каждый бит двоичного числа сдвигается (перемещается) влево, чтобы удвоить двоичное значение или умножить его на два. Например, двоичное число «00000011» равно трем, а при сдвиге влево оно становится «00000110», что равно шести. Другой пример: двоичное число "00111110" равно 62, а сдвиг битов влево дает "01111100" или 124.

Сдвиг вправо похож на сдвиг влево, за исключением того, что биты сдвигаются вправо, чтобы разделить число на два. Например, двоичное число "00001010" равно десяти, а при сдвиге вправо оно становится "00000101" или пятью.

Что такое префикс "0b"?

Чтобы избежать путаницы, при написании двоичного числа оно может иметь префикс "0b" (ноль и b). Например, 0b0100 представляет "0100" в двоичном формате. Используя этот префикс, читатель знает, что это не "100" в десятичном формате.

Двоичный юмор

Изображение представляет собой пример бинарного юмора (шутки) в виде известной поговорки на многих футболках гиков. Те, кто умеет читать в двоичном формате, понимают, что эта цитата на самом деле говорит: «В мире есть только два типа людей: те, кто понимает двоичный код, и те, кто не понимает». В двоичной системе 10 равно два, а не числу десять.

Преобразовать текст в двоичный формат

Следующий инструмент преобразует любой текст в двоичный формат.

Дополнительная информация
<р>2. Во время сеанса FTP двоичный файл — это команда, которая переключает режим передачи файлов на двоичный. Для получения информации о двоичных и других командах FTP см.: Как использовать FTP из командной строки?
<р>3. При использовании в качестве существительного термин «двоичный» может относиться к исполняемому файлу. Например, "найдите двоичный файл с именем program.exe и дважды щелкните его".

Читайте также:


Цель знакомства с персональным компьютером

Что такое Google Планета Земля

Как играть в Plants vs Zombies на ПК

Как называется одна из разновидностей usb-разъемов, принципиально отличающаяся от других

Как проверить масло по qr коду