Binárny systém je základný 2-číselný systém. Základňa 2 znamená, že existujú iba dve číslice-1 a 0, ktoré zodpovedajú stavom zapnutia a vypnutia, ktoré počítač rozumel. Pravdepodobne ste oboznámení so základňou 10 - desiatkovým systémom. Desatinné číslo používa desať číslic, ktoré sa pohybujú v rozmedzí od 0 do 9, a potom sa obklopujú a vytvárajú dvojmiestne čísla, pričom každá číslica má desaťkrát viac ako posledná (1, 10, 100 atď.). Binárna je podobná, pričom každá číslica je dvakrát vyššia ako posledná.
Počítanie v binárnom
1111 (in binary) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (in decimal)
Pri účtovaní 0 nám dáva 16 možných hodnôt pre štyri binárne bity. Presuňte sa na 8 bitov a máte 256 možných hodnôt. Toto zaberá oveľa viac priestoru na reprezentáciu, pretože štyri číslice v desatinnom čísle nám dávajú 10 000 možných hodnôt. Možno sa zdá, že prechádza všetka táto ťažkosť objavovania nášho počítacieho systému len preto, aby bol zložitý, ale počítače rozumejú binárne oveľa lepšie, ako rozumejú desatinným číslam. Samozrejme, binárny zaberá viac miesta, ale my sme zadržaní hardvérom. A pre niektoré veci, ako logické spracovanie, binárne je lepšie ako desatinné.
Existuje ďalší základný systém, ktorý sa tiež používa pri programovaní: hexadecimálne. Napriek tomu, že počítače nepracujú v šestnástkovej sústave, programátori ju používajú na reprezentáciu binárnych adries v ľudsky čitateľnom formáte pri písaní kódu. Je to preto, že dve číslice šestnástkovej môžu reprezentovať celý bajt, osem číslic v binárnom. Hexadecimal používa 0 až 9 ako desatinné číslo a písmená A až F predstavujú ďalších šesť číslic.
Takže prečo používajú počítače binárne?
Stručná odpoveď: hardvér a zákony fyziky. Každé číslo vášho počítača je elektrický signál a v prvých dňoch počítača boli elektrické signály oveľa ťažšie merateľné a kontrolované veľmi presne. Malo väčší zmysel rozlišovať iba medzi stavom "na" stave zastúpeným záporným nábojom a "vypnutým" stavom - pozitívnym nábojom. Pre tých, ktorí si nie sú istí, prečo "off" predstavuje kladný náboj, je to preto, že elektróny majú záporný náboj - viac elektrónov znamená viac prúdu s negatívnym nábojom.
Takže skoré počítačové priestory s miestnou veľkosťou používali binárne systémy na budovanie svojich systémov, a aj keď používali oveľa starší, objemnejší hardvér, zachovali sme rovnaké základné princípy. Moderné počítače používajú to, čo je známe ako tranzistor na vykonávanie výpočtov s binárnym. Tu je schéma toho, čo vyzerá pole-efekt tranzistor (FET):
Ale prečo len Base 2?
Takže si možno myslíte, "prečo len 0 a 1? Nemôžete jednoducho pridať ďalšiu číslicu? "Zatiaľ čo niektoré z nich sa týkajú tradície v tom, ako sú počítače postavené, pridať ďalšiu číslicu by znamenalo, že by sme museli rozlišovať medzi rôznymi úrovňami prúdu - nielen" off "a" on, "Ale aj ako" trochu "a" na veľa ".
Problémom je, že ak chcete použiť viac úrovní napätia, potrebujete spôsob, ako s nimi ľahko vykonávať výpočty a hardvér, ktorý nie je životaschopný ako náhrada za binárne počítače. To naozaj existuje; nazýva sa trojzložkovým počítačom a je to od polovice 50. rokov, ale to je skoro tam, kde sa vývoj na ňom zastavil. Trojrozmerná logika je oveľa efektívnejšia než binárna, ale zatiaľ nikto nemá efektívnu náhradu za binárny tranzistor, alebo prinajmenšom nebola vykonaná žiadna práca na ich vývoji v rovnakých drobných mierkach ako binárne.
Dôvod, prečo nemôžeme použiť ternárnu logiku, sa dá zhrnúť do spôsobu, akým sú na počítači uložené tranzistory - čo sa nazýva "brány" -a ako sa používajú na vykonávanie matematiky. Gates má dva vstupy, vykoná operáciu a vráti jeden výstup.
Kto vie? V budúcnosti by sme mohli začať vidieť, či sa trierné počítače stanú vecou, pretože tlačíme hranice binárneho na molekulárnu úroveň. Zatiaľ však svet bude aj naďalej bežať na binárnej úrovni.
Image credits: spainter_vfx / Shutterstock, Wikipedia, Wikipedia, Wikipedia, Wikipedia
