Wat is binair? [Technologie verklaard]

Aangezien binary zo absoluut fundamenteel is voor het bestaan ​​van computers, lijkt het vreemd dat we het onderwerp nooit eerder hebben aangepakt - dus vandaag had ik gedacht dat ik een kort overzicht zou geven van wat binary eigenlijk betekent en hoe het in computers wordt gebruikt . Als je je altijd hebt afgevraagd wat het verschil is tussen 8-bits, 32-bits, en 64-bits echt is, en waarom het ertoe doet - lees dan verder!

Wat is binair? Het verschil tussen Base 10 en Base 2

De meesten van ons zijn opgegroeid in een wereld van tien getallen, waarmee ik bedoel dat we er tien hebben 'baseren' nummers (0-9) waaraan we alle andere getallen ontlenen. Zodra we die hebben uitgeput, gaan we een niveau hoger - 10's, 100's, 1000's - deze vorm van tellen wordt vanaf de geboorte in onze hersenen gehamerd. In feite was het pas vanaf de Romeinse tijd dat we begonnen te tellen in basis 10. Voordien was basis 12 het gemakkelijkst en gebruikten mensen hun knokkels om te tellen.

Wanneer we basis 10 leren op de lagere school, schrijven we vaak de eenheden als volgt uit:

Dus het nummer 1990 bestaat eigenlijk uit 1 x 1000, 9 x 100, 9 x 10, en 0 x 1. Ik weet zeker dat ik base 10 niet verder hoef uit te leggen dan dat.

Maar wat als in plaats van een volledige selectie te hebben 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 om mee te werken als de basisnummers - wat als we alleen hadden 0, en 1. Dit heet basis 2; en het wordt ook vaak aangeduid als binair. In een binaire wereld kun je alleen tellen 0,1 - dan moet je naar het volgende eenheidsniveau gaan.

Tellen in binair getal

Het helpt enorm als we de eenheden uitschrijven wanneer we binair leren. In dit geval wordt in plaats van elke extra eenheid vermenigvuldigd met 10, deze vermenigvuldigd met 2, wat ons geeft 1,2,4,8,16,32,64... Dus om te helpen berekenen, kunnen we ze als volgt opschrijven:

Met andere woorden, de meest rechtse waarde in een binair getal vertegenwoordigt hoeveel 1-en. Het volgende cijfer links daarvan geeft aan hoeveel 2en. De volgende staat voor hoeveel 4's ... en zo.

Met die kennis kunnen we een tabel met tellingen in binair formaat uitschrijven, met de equivalente basis 10-waarde links aangegeven.

Breng een moment door daarover totdat je precies kunt zien waarom 25 is geschreven als 11001. Je zou in staat moeten zijn om het op te splitsen als zijnde 16 + 8 + 1 = 25.

Naar achteren werken - basis 10 naar binair

Je zou nu in staat moeten zijn om uit te vissen welke waarde een binair getal heeft door een vergelijkbare tabel te tekenen en elke eenheid te vermenigvuldigen. Het omschakelen van een gewone basis 10 naar een binair getal kost wat meer moeite. De eerste stap is het vinden van de grootste binaire eenheid die “past in” het nummer. Dus als we bijvoorbeeld 35 doen, dan is het grootste getal uit die tabel dat in 35 past 32, dus we zouden daar een 1 in die kolom hebben. We hebben dan een rest van 3 - die een 2 nodig zou hebben en dan uiteindelijk een 1. Dus we krijgen 100011.

8-bits, bytes en octetten

De tabel die ik hierboven heb getoond is 8-bit, omdat we maximaal 8 nullen en enen kunnen gebruiken voor ons binaire getal. Het maximale aantal dat we mogelijk kunnen vertegenwoordigen is dus 11111111, of 255. Dit is de reden om een ​​getal van te vertegenwoordigen 0-255, we hebben minstens 8-bits nodig. Octet en Byte is gewoon een andere manier om 8-bits te zeggen. daarom 1 byte = 8 bits.

32 versus 64-bit computergebruik

Tegenwoordig hoor je vaak de voorwaarden 32-bits en 64-bits versies van Windows, en misschien weet u dat 32-bits Windows alleen ondersteuning biedt tot 4 gigabytes RAM. Waarom is dat wel zo?

Het komt allemaal neer op geheugenadressering. Elk stukje geheugen heeft een uniek adres nodig om er toegang toe te hebben. Als we een hadden 8-bits geheugenadresseringssysteem, we zouden er slechts een maximum van kunnen hebben 256 bytes van geheugen. Met een 32-bits geheugenadresseringssysteem (stel je voor de bovenstaande tabel uit te breiden om 32 kolommen met binaire eenheden te hebben), we kunnen overal naartoe gaan 4294967296 ? 4 miljard bytes, of met andere woorden - 4 GIGAbytes. 64-bits computing verwijdert in wezen deze limiet door ons in te lichten 18 quintillion verschillende adressen - een aantal dat de meesten van ons eenvoudigweg niet kunnen doorgronden.

IPv4-adressering

De nieuwste zorg in de computerwereld gaat helemaal over IP-adressen IPv6 & The Corning ARPAgeddon [Technology Explained] IPv6 & The Corning ARPAgeddon [Technology Explained] Read More, in particular IPv4 adressen, zoals deze:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

Ze bestaan ​​in feite uit 4 cijfers, elk vertegenwoordigen een waarde tot 255. Kun je raden waarom? Yep, het hele adres wordt vertegenwoordigd door 4 octetten (32 bits in totaal). Dit leek een heleboel mogelijke adressen (ongeveer 4 miljard) op het moment dat het internet voor het eerst werd uitgevonden, maar we raken nu snel uitgeput nu alles in ons leven moet worden verbonden. Om dit op te lossen, gebruikt de nieuwe IPv6 128 bits in totaal, geeft ons ongeveer 340 undecillion (zet 38 nullen op het einde) adressen om mee te spelen.

Ik laat het daar vandaag achter, dus ik kan terugkeren naar mijn oorspronkelijke doel, namelijk het schrijven van de volgende Arduino-tutorial - waarin we uitgebreid gebruik maken van een bit-shift register. Ik hoop dat het je vandaag een basiskennis heeft gegeven over hoe binair zo belangrijk is voor computers, waarom dezelfde nummers blijven verschijnen en dat het aantal bits dat we moeten representeren een eindige limiet vormt voor de hoeveelheid geheugen, schermgrootte, mogelijke kleur waarden of unieke IP-adressen die voor ons beschikbaar zijn. Volgende keer zullen we een kijkje nemen binaire logica berekeningen, dat is vrijwel alles wat een computerprocessor doet, en ook hoe computers negatieve getallen kunnen vertegenwoordigen.

Opmerkingen? Verwarring? Heb je mijn verklaring gemakkelijk te begrijpen gevonden? Hoe dan ook, neem contact op met de opmerkingen. Ik zal je een binaire grap nalaten!

Er zijn slechts 10 soorten mensen in de wereld: zij die het begrijpen binair, en degenen die dat niet doen.

Afbeelding tegoed: Shutterstock