Бит или трит
До появления электронных вычислительных машин стандарт хранения информации в них не требовался. Аналоговые механические устройства могли хранить данные так, как было удобно их разработчику, будь эти устройства обычными счётами или вот таким замысловатым механизмом:
С "Феликсом" у меня связаны тёплые детские воспоминания, хотя выполнять операции чуть более сложные, чем сложение и вычитание, на нём я так и не научился - настала эра калькуляторов.
При переходе в цифру нужно было унифицировать представление любых данных, и разработчики обратились к математикам: в теории давно всё было просчитано.
Оптимальными системами исчисления, которые можно было бы применить в новой отрасли, стали двоичная и троичная. Это было известно ещё с XIII века на основании задач о гирях Фибоначчи. Как мы знаем сегодня, победила двоичная система, всё измеряется в байтах, а трайт почти забыт. Но что было бы, выбери тогда разработчики троичную систему?
Буратнино взял из корзины 2 яблока и 3 груши. Сколько фруктов теперь у Буратнино?
Эта задача, кажущаяся слишком простой, на самом деле не имеет решения, ведь мы не знаем, сколько фруктов было у Буратнино перед тем, как он подошёл к корзине. Двоичная логика не предусматривает варианта, который сейчас был бы изначальным. У нас есть только истина или ложь, но нет отсутствия данных, никак не обозначается изначальный вариант или отсутствие ответа. Конечно, выходы давно найдены - это и обнуление переменных, и понятие NaN - число, которое не равно никакому числу, включая само себя и ряд других, но всего этого можно было бы избежать, примени мы троичную логику.
На улице идёт дождь?
Казалось бы, можно ответить только "да" или "нет", но если мы не можем посмотреть на улицу? Приходится обрабатывать ошибки вместо использования одного троичного ответа да/нет/неизвестно.
Итак, у нас была бы другая логика и другое программирование. А как насчёт элементной базы? Разумеется, она также была бы иной и более вместительной, ведь трит в полтора раза больше бита, а учитывая, что их приставки логарифмические, то уже мегатрайт значительно бы превосходил мегабайт. Возможно, и потребность в Юникоде возникла бы гораздо позже, так как кодовые таблицы в один трайт свободно вмещали бы всё, чего так не хватало однобайтным кодировкам.
Компьютеры на основе троичной логики существовали в природе, разрабатывались в СССР в середине XX века. К таковым относится "Сетунь", о которой можно почитать здесь.
Хотя троичная логика и выгоднее, двоичную оказалось проще реализовать, а на ранних этапах развития ЭВМ ресурсы ценились значительно выше, чем сейчас, и каждый бит/трит был на счету, поэтому двойка и пережила тройку.
Не последним фактором в пользу двоичной системы стала дешевизна первых носителей информации - перфокарт, которые при "тройке" было бы сложнее, либо вовсе невозможно реализовать.
Наследие аналога
К моменту разработки первых цифровых устройств обработки информации в мире были широко распространены такие энергонезависимые носители аналоговых данных, как грампластинки. Они в основном использовались для хранения звуковой информации, но в теории могли бы вместить огромное по тем временам количество двоичных данных. Тем не менее, выбор пал не на них.
Запись данных на грампластинки требовала специального оборудования, а пыль или даже малейшая царапина, приводящая к шуму во время прослушивания аналоговой музыки, в случае с цифрой просто повредила бы данные, испортив всю пластинку. К тому же их объёмы тогда казались избыточными.
Выбор пал на перфокарты - прямоугольные бумажные носители, ноль и единица в которых представлялись в качестве наличия либо отсутствия отверстия. Это было дёшево и удобно, а при порче достаточно было заменить лишь одну перфокарту из колоды.
Объём одной перфокарты составлял 864 бита в двоичном режиме, а в текстовом режиме одна перфокарта содержала закодированную строку из 80 символов. До сих пор ширина экрана в консольных приложениях составляет именно 80 символов.
В том же ряду первых носителей информации стоит и перфолента, перекочевавшая в компьютерный мир из телеграфа. Аналогичный способ представления информации и более компактный вид. В случае повреждения перфоленты заменялся её фрагмент путём вставки правильного фрагмента и склейки без повреждения отверстий.
Если бы не низкие до неприемлемых сегодня объёмы информации, то эти носители можно было бы продолжать использовать из-за их дешевизны и простого восстановления повреждений. Хотя, если верить Википедии, то перфокарты где-то использовались вплоть до 2012 года.
Следующим поколением накопителей стала магнитная лента в составе цифровых кассет, обычных аудиокассет и бобин. Последние используются до сих пор в Интернет-архивах и крупных хранилищах цифровых данных.
Несмотря на лёгкое повреждение данных и трудное их восстановление, а также очень низкую скорость чтения, здесь на первое место вышел объём. Магнитная лента, в зависимости от формфактора, предоставляла такие объёмы, которые и сегодня впечатляют, в частности одна секция библиотеки способна уместить 600 терабайт информации, и всё это доступно сразу, если не учитывать долгие часы на перемотку и чтение.
Было время, когда и домашние компьютеры загружались с обычных магнитофонов, используя в качестве носителей обычные компакт-кассеты. Однако ждать загрузку 15 и более минут, а в случае малейшего сбоя начинать её сначала, не очень нравилось пользователям, к тому же эволюция накопителей уже подготовила замену ленте в быту - накопители на гибких и жёстких магнитных дисках, а также лазерные диски и их производные. Об этом в следующих частях.
Продолжение следует...
Если понравилась статья, то ставьте ЛАЙК 👍, делитесь в социальных сетях, ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на канал, оставляйте комментарии.
