Wat is binair? [Technologie uitgelegd]

Advertentie

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

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

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

Als we basis 10 op de basisschool leren, schrijven we de eenheden vaak als volgt op:

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 basis 10 niet verder hoef uit te leggen.

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 basisnummers - wat als we het maar 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 niveau gaan.

Tellen in binair

Het helpt enorm als we de eenheden uitschrijven bij het leren van binair. In dit geval wordt elke extra eenheid vermenigvuldigd met 10, maar 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 geeft aan hoeveel enen. Het volgende cijfer, links daarvan, geeft aan hoeveel 2's. De volgende geeft aan hoeveel 4's... en zo.

Met die kennis kunnen we een tabel van tellen in binair getal schrijven, met de equivalente basis 10-waarde links aangegeven.

Besteed daar een moment aan totdat u precies kunt zien waarom 25 wordt geschreven als 11001. Je zou het moeten kunnen opsplitsen als 16 + 8 + 1 = 25.

Achteruit werken - basis 10 tot binair

U zou nu moeten kunnen achterhalen welke waarde een binair getal heeft door een vergelijkbare tabel te tekenen en elke eenheid te vermenigvuldigen. Om een ​​normaal 10-nummer naar binair te veranderen, kost het wat meer moeite. De eerste stap is het vinden van de grootste binaire eenheid die in het nummer “past”. Dus als we bijvoorbeeld 35 zouden 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 - waarvoor een 2 nodig is en uiteindelijk een 1. Dus we krijgen 100011.

8-bits, bytes en octets

De tabel die ik hierboven heb weergegeven, is 8-bits, 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 ​​nummer van te vertegenwoordigen 0-255, we hebben minimaal 8 bits nodig. Octet en Byte is gewoon een andere manier om 8-bits te zeggen. Daarom 1 byte = 8 bits.

32 vs 64-bit computing

Tegenwoordig hoor je de termen vaak 32-bits en 64-bits versies van Windows, en u weet wellicht dat 32-bits Windows alleen kan ondersteunen tot 4 gigabytes RAM. Maar waarom is dat?

Het komt allemaal neer op geheugenadressering. Elk stukje geheugen heeft een uniek adres nodig om er toegang toe te hebben. Als we een 8-bits geheugenadresseringssysteem, zouden we er maar een maximum van kunnen hebben 256 bytes van geheugen. Met een 32-bits geheugenadresseringssysteem (Stel je voor dat je de bovenstaande tabel uitbreidt met 32 ​​binaire kolommen), we kunnen overal naartoe gaan 4,294,967,296? 4 miljard bytes, of met andere woorden - 4 GIGAbytes.64-bits computergebruik verwijdert in wezen deze limiet door ons eraan te geven 18 biljoen verschillende adressen - een aantal dat de meesten van ons gewoon niet kunnen doorgronden.

IPv4-adressering

De laatste zorg in de computerwereld is alles over IP-adressen IPv6 & The Coming ARPAgeddon [Technologie verklaard] Lees verder , met name IPv4 adressen, zoals deze:

• 192.168.0.1
• 200.187.54.22

Ze bestaan ​​eigenlijk uit 4 cijfers, die elk een waarde tot 255 vertegenwoordigen. Kunt u raden waarom? Ja, 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 internet voor het eerst werd uitgevonden, maar we raken snel op nu alles in ons leven moet worden verbonden. Om dit op te lossen, gebruikt de nieuwe IPv6 128 bits in totaal, wat ons ongeveer geeft 340 undecillion (zet 38 nullen op het einde) adressen om mee te spelen.

Ik laat het daar voor vandaag, zodat ik terug kan 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 je vandaag een basiskennis hebt gekregen van hoe binair zo belangrijk is voor computers, waarom dezelfde cijfers blijven verschijnen en waarom het aantal bits die we moeten vertegenwoordigen, plaatsen een eindige limiet op de hoeveelheid geheugen, schermgrootte, mogelijke kleurwaarden of unieke IP-adressen die voor ons beschikbaar zijn. Volgende keer gaan we kijken binaire logische berekeningen, wat vrijwel alles is wat een computerprocessor doet, en ook hoe computers negatieve getallen kunnen vertegenwoordigen.

Opmerkingen? Verwarring? Vond je mijn uitleg gemakkelijk te begrijpen? Neem in elk geval contact op in de opmerkingen. Ik laat je achter met een binaire grap!

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

Afbeelding tegoed: Shutterstock