Почему машинный код – это нули и единицы. И какие существуют системы счисления.

Конечно же каждый из нас знаком с десятичной системой счисления. Это цифры от 0 до 9, которыми мы ежедневно пользуемся. Но как она могла бы выглядеть для компьютера. По каким параметрам процессорный блок может классифицировать информацию?

Понятие транзистора

Чтобы ответить на этот вопрос, для начала нужно понять, что такое транзистор, лежащий в основе любого современного процессора. Представьте для начала электрическую цепь с лампочкой и выключателем:

Данная цепь заведомо может находится в двух следующих состояниях:

Первый случай: цепь разомкнута, электрический ток по проводнику не движется, свет в лампочке не горит. Дадим этому состоянию электрической цепи обозначение «0».

Второй случай: цепь питания замкнута, электрический ток движется по проводнику, свет в лампочке горит. Дадим этому состоянию электрической цепи условное обозначение «1».

В данном случае затвор выключателя, который последовательно включает и выключает цепь и играет роль своего рода транзистора (если сильно упрощать).

За одним лишь исключением, что роль затвора в транзисторе выполняет электрическое поле.

Транзистор, справа – разрез под микроскопом, слева – схематическая модель

Оказывается, что под действием электрического поля электроны могут двигаться по диэлектрику (в данном случае роль диэлектрика выполняет слой кремния).

«Именно наличие слоя диэлектрика между двумя диодами (проводниками) позволяет управлять проводимостью полупроводникового триода (транзистора)». – источник

Диэлектрики – это вещества, не проводящие электрический ток.

Строение транзистора

Расстояние между диодами называется эмиттерным переходом. А сами диоды – коллектором.  

Почему машинный код – это нули и единицы

В примере с лампочкой мы сказали, что электрическая цепь может пребывать в двух состояниях:

• разомкнутом – «0»
• замкнутом – «1»

Тот же принцип можно перенести и на транзистор:

• положение «0» – электрический ток на затвор не поступает – сигнал отсутствует
• положение «1» – электрический ток поступает на затвор – генерируется магнитное поле, под его действием электроны движутся по диэлектрику – появляется сигнал

Так и появляются те самые нули и единицы в машинном коде. Это называется двоичной системой счисления, в которой может передаваться информация, но она не единственная в своем роде. Коротко остановимся на других системах счисления.

Эта шутка стара как мир, но было бы занятно...

Другие системы счисления

Как уже было сказано в начале, как минимум одну систему счисления знает каждый ещё со школьной скамьи. Но есть и другие, например двоичная о которой уже шла речь выше. Чтобы, к примеру перевести число 13 в двоичную систему счисления, необходимо сделать следующее:

Получим последовательность 1101

Если число большое, есть более удобный метод:

224 = 11100000

Восьмеричная система счисления

Для записи чисел в восьмеричной системе используются числа 0,1,2,3,4,5,6,7. Чтобы перевести 94 из десятичной системы в восьмеричную, надо выполнить действие:

= 136

Шестнадцатеричная система счисления

Для записи чисел в шестнадцатеричной системе счисления используются цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и латинские буквы A, B, C, D, E, F. Буквы A, B, C, D, E, F имеют значения 10, 11, 12, 13, 14, 15. Переведем 158 в шестнадцатеричную систему:

= 9E

Итог

Как мы выяснили, двоичная система применяется при обмене информацией между цифровыми устройствами, так проще всего. Однако, чтобы описать процессы, которые протекают внутри таких устройств двоичной системой, понадобятся слишком длинные и трудные для понимания записи. Поэтому были придуманы восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

Как известно, информация в компьютерах передается в виде байтов, которые обычно содержат 8 бит – это основание для восьмеричной системы. А единица данных – машинное слово – включает в себя 2 байта, то есть 16 бит. Таким образом, с помощью шестнадцати разных символов можно описать ту информацию, которая является мельчайшей частицей при обмене.

Напоминаем вам о нашем проекте SFERA, который уже близится к стадии завершения. Скоро выйдет бета-версия мессенджера ASAP, после, в августе, будут представлены сразу несколько подприложений в первом блоке, в дальнейшем и второй блок подприложений включая и Work & Business, который на данный момент готов на 60%.

Следите за новостями в наших группах и подписывайтесь на Дзен:

Instagram: instagram.com/projectsfera

VK: vk.com/projectsfera

Facebook: facebook.com/projectsfera

Twitter: twitter.com/sferaproject

TikTok: tiktok.com/@project_sfera

OK: ok.ru/group/59219243368692

Читайте, чтобы узнать о нас больше:

Что такое "SFERA"

Зачем нужна экосистема SFERA и какие возможности она предлагает.