Мир современных технологий тесно связан с кодом из единиц и нулей, известным как двоичная система. Многие слышали о ней, но мало кто вник в ее суть. Эта статья поможет вам разобраться в простых, но увлекательных аспектах двоичной системы. Перед тем, как говорить о компьютерах, давайте познакомимся с самой двоичной системой, существовавшей еще до эры вычислительной техники. Двоичная система — просто один из способов подсчета.
Существуют и другие, например, подсчет линиями или же нам привычная позиционная десятичная система. Подсчет линиями предельно ясен: количество предметов равно количеству нарисованных линий. Просто, но неэффективно.
Десятичная система считается эффективной благодаря своему позиционному подходу: каждая добавленная цифра увеличивает представляемое число в десять раз. Таким образом, разряды представляют единицы, десятки, сотни, тысячи и т.д. Этот принцип важен при изучении двоичной системы, которая построена по аналогичному принципу, но с использованием только цифр 0 и 1.
В двоичной системе каждый разряд представляет степень двойки: единицы, двойки, четверки, восьмерки, и так далее. Хоть она и менее «емкая», чем десятичная, двоичная система значительно превосходит подсчет линиями в плане эффективности.
Первопроходцы в области компьютерных технологий выбрали двоичную систему не случайно. Компьютеры оперируют микротранзисторами — миниатюрными переключателями, которые работают от слабых электрических зарядов и могут быть включены или выключены. Используя только эти переключатели, можно было бы применять простой метод подсчета линиями. Однако двоичная система оказывается гораздо более продуктивной. В ней каждый переключатель — это разряд двоичного числа.
По сравнению с методом подсчета линиями, который позволил бы представить число всего до 8, двоичная система дает возможность кодировать числа до 255, используя включение и выключение транзисторов. Именно так, бит — это состояние одного транзистора, а байт объединяет в себе восемь таких состояний, представляя числа от 0 до 255.
Кодировка ASCII — это уникальный мост, соединяющий числовые данные компьютера с понятными человеку символами. В этой системе каждому байту двоичного кода, который может представлять значения от 0 до 255, присваивается определённый символ: буква, знак препинания или другой символ. Это делает процесс взаимодействия человека и машины невероятно упрощенным.
Возьмем за пример заглавную букву «A». В кодировке ASCII она представлена числом 65, что в двоичной системе выглядит как 1000001. Так, при наборе «A» на клавиатуре, где-то внутри компьютера восьмиразрядный блок транзисторов изменяет свое состояние, образуя комбинацию 01000001.
Каждая буква, которую вы вводите, каждый символ, который вы видите на экране, представлен уникальной комбинацией транзисторов, включенных и выключенных в определенной последовательности. Но скоро становится ясно, что для сложных задач и вычислений нам нужно больше, чем просто числа от 0 до 255. Даже использование нескольких байтов иногда недостаточно. Решение?
Увеличить «мощь» каждого символа, расширив его двоичное представление. Современные компьютеры могут использовать 16 двоичных разрядов для представления одного символа, увеличивая тем самым количество возможных комбинаций до 65535. Такова разница между 8-битными и 16-битными системами.
Важно понимать, что переход от 8-бит к 16-бит не делает систему в разы мощнее. Программы не всегда используют полный спектр чисел, доступных в каждом байте. Однако, это дает программистам и пользователям больше вариантов и возможностей. В этом материале мы ограничимся основами, чтобы не перегрузить вас информацией. В следующих статьях расскажем о том, как компьютеры определяют цвета пикселей на экране, как работают разные компоненты ПК и как двоичные коды хранятся на жестких дисках. Если вам интересно узнать больше, подписывайтесь и следите за обновлениями!