Почему 1с называется 1с: Что означает название 1С — voblake.by

1 * 1000 + 2 * 100 + 3 * 10 4 * 1 = 1,234

Это точно такая же интерпретация, которую мы применяем к битам в байте, чтобы определить значение, которое он представляет. Единственное отличие состоит в том, что вместо каждой цифры, представляющей, сколько у нас есть определенной степени 10, каждый бит в байте представляет, сколько у нас есть конкретной степени двойки. Крайний правый бит представляет, сколько у нас двойок с возведением в 0-степень (то есть сколько единиц). Второй справа бит представляет, сколько двойки в степени 1 (т.е. сколько 2-х) у нас есть. Бит третий справа показывает, сколько у нас степени двойки в степени двойки (то есть сколько четверок). Четвертый — до…

Эй, заткнись, ботаник. Я умираю здесь.

ОК. Спасибо, что вытащили меня из этого. Вернемся к нашему примеру. Рассмотрим 0 1 0 0 1 0 0 1 и работаем с каждым битом, начиная с самого правого.

У нас 1 на месте.

У нас 0 в разряде 2.

У нас 0 в разряде 4.

У нас 1 из 8.

У нас 0 из 16.

У нас 0 на 32 месте

У нас 1 из 64.

У нас 0 из 128.

Откуда взялись 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и 128? Каждое из этих чисел представляет собой степень двойки, что, как мы сказали, представляет каждый бит в байте. Каждый бит представляет одну из этих степеней двойки, и либо степень двойки присутствует в общем числе, которое представляет байт, либо ее нет. Другими словами, либо переключатель, соответствующий этому биту, закрыт, либо он открыт.Заметили идеальное соответствие между данными и структурой? Это значительно упрощает интерпретацию и представление данных, чем это было бы в противном случае.

Итак, сложим, что у нас получилось: 1 + 0 + 0 + 8 + 0 + 0 + 64 + 0 = 73.

Эврика, первый байт таблички миссии нашего отдела — 73! 73? Я думал, что ответ на все вопросы, имеющие космическое значение, — 42. Что такое 73?

Что ж, каждое число, которое мы получаем таким образом, фактически отображается на персонажа. Отображение определяется так называемым американским стандартным кодом обмена информацией или ASCII.Если вы выполните поиск по ASCII, одним из первых сайтов, которые вы увидите, будет самый зрелищный, развлекательный, информативный и потрясающе крутой сайт — www.asciitable.com. Прочтите столбец Dec, пока не найдете 73. Затем прокрутите немного вправо, пока не дойдете до столбца Chr. Вы увидите там букву «I» (большой глаз). Что это обозначает? Наша последовательность 01001001 — это байт, который переводится в число 73, которое соответствует символу I. Итак, первый символ в миссии нашего отдела — I.

Вот и все.Каждый набор из 8 бит представляет собой число, которое, в свою очередь, представляет собой символ.

Проверьте себя. Попробуйте перевести оставшуюся часть сообщения и посмотрите, сможете ли вы разобраться в остальном. Вот подсказка. В нем не говорится: «Иллинойсский футбол в этом году не будет проигран без поражений». Я оптимист, но я давно отказался от галлюциногенов.

Выучите свои 1 и 0

Введение

«В мире есть 10 типов людей: те, кто понимает двоичное, и те, кто нет.»

Если вы не поняли эту шутку, то, надеюсь, к концу главы вы получите от нее смешок. Понимаете, в двоичной системе счисления 10 = 2. Каким образом? Подумайте, не было ли у вас выбора, кроме как считать с нулем или единицей. Представьте, что злой гоблин похитителей чисел забрал все числа от двух до девяти. Как бы вы что-нибудь посчитали? Вам нужно будет сделать это как 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111 и так далее. Вы поняли? Следовательно, если у вас есть три яблока, третье яблоко будет обозначено как 10, тогда как на самом деле у вас есть только три яблока.

Когда дело доходит до компьютеров и, следовательно, ПЛК, они могут хранить в памяти только 0 или 1. В этом прелесть нашей цифровой эпохи, это либо «включено», либо «выключено». Эти микросхемы памяти в компьютерах на самом деле состоят из рядов цепей, которые либо включены при определенном напряжении, либо выключены при определенном напряжении. Поэтому компьютер на самом базовом уровне может считать только с помощью 0 (выключено) или 1 (включено).

Вот почему он называется двоичным, потому что здесь всего два числа, как у велосипеда только два колеса.Система счисления, которую мы привыкли использовать, называется десятичной (десятичная = 10), и поэтому мы можем использовать десять чисел от 0 до 9. Когда вы думаете об этом, это действительно произвольно, как мы считаем. Вы также можете использовать восьмеричную (по 8) или шестнадцатеричную (по 16) систему счисления, о которой мы поговорим немного позже.

База 10: Старый знакомый друг

Давайте начнем с того, что посмотрим поближе на нашу слишком знакомую десятичную систему счисления, а затем сравним ее с двоичной. Десятичная дробь, как и все другие системы счисления, основана на системе счисления.Это означает, что значение цифры зависит как от самой цифры, так и от ее положения в числе. На следующем рисунке показаны веса десятичного числа, разбитые на столбцы.

Это очевидно, правда? Итак, с числом вроде 9876 складываем его так:

Значение числа вычисляется путем умножения каждой цифры на вес ее позиции и сложения результатов.

Теперь о

Помните, что для системы с основанием 10 веса равны 1, 10, 100, 1000 и так далее. Для двоичной системы веса равны 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 и т. Д.

Чтобы вычислить значение двоичной системы, мы делаем то же самое, что и с десятичной, но с другим весом.

Слово, байт и бит

Как вы называете группу двоичных цифр? Гики, которые первыми придумали это, решили назвать двоичную цифру бит ( b -inary dig- it ). Это не следует путать с Тим-битами. Через некоторое время они решили, что было бы хорошо назвать группу из 8 бит байтом . Забавная группа фанатов, что они были термином полубайт стали использоваться для 4 битов, являющихся подмножеством байта.Наконец, группа из 16 бит называется словом . Вот картинка, чтобы донести до вас суть.

Обман с калькулятором

Если вы не любитель наказания, стандартный научный калькулятор с легкостью переключается между различными числовыми форматами. Фактически, в операционную систему Windows встроен один, который обычно находится под кнопкой «Пуск» | Все программы | Аксессуары. Откройте меню «Просмотр» и выберите «Научный».Я выделил область ниже, где вы можете переключаться между шестнадцатеричным, десятичным, восьмеричным и двоичным числами. Очень удобно даже для выполнения математических и логических функций (например, И, ИЛИ и т. Д.).

Это все единицы и нули

Компьютеры используют единицы и нули для представления всего. Посмотрите, как Кэтлин Мерри рассказывает об истории оцифровки.

Работа компьютера

Оцифровка

• Почти вся музыка, которую когда-либо записывали люди, теперь оцифрована
• В 2011 году Amazon начала продавать больше цифровых книг, чем печатных
• В 1986 году 99.2% мировой емкости хранения информации было аналоговым; 21 год спустя, в 2007 году, 94% были цифровыми

Действие: повседневные данные

Все единицы и нули: как компьютеры отображают физический мир | Джонатан Майнс

Число «12» — это не 12 в коробке с яйцами. Слово «камень» — это не камень, который вы встретите снаружи. Это просто символы, созданные из набора других символов, которые представляют собой конкретные концепции, которые хорошо соотносятся с окружающим нас миром. Это инструменты, которые дают нам возможность разбить мир, массу материи, на управляемые части. Мы используем их не потому, что они объективно «верны», а потому, что они полезны для достижения наших целей с учетом набора физических ограничений.

По сути, использование двоичного кода в компьютерах не более сложное, чем это. Просто еще одна искусственная система, созданная для достижения какой-то цели с учетом определенного набора ограничений.

Прежде чем думать о том, как компьютеры используют двоичную систему, полезно подумать о том, почему мы используем денарную систему. Наша цель — иметь возможность представлять числовые значения и передавать их другим. Мы можем представить систему, в которой у нас был новый символ для каждого вообразимого числа. Например, 156 на самом деле представляет собой тип волнистой линии с крючком наверху, не путать с символом 38, который будет представлен кружком с линией наверху.Это был бы наиболее эффективный способ представления значений, поскольку для представления даже самых больших чисел вам может понадобиться только один символ, а не цепочка символов. Но это было бы не самое практичное. Представьте себе учителя 1-го класса, проверяющего своих учеников на различие между персонажем, представляющим 1589, и персонажем, представляющим 2 000 478, и всеми символами между ними.

Очевидно, что существует ограничение на количество символов, которые мы хотим иметь в нашей системе представления.Так что насчет противоположного конца спектра: системы подсчета с одним доступным символом? Конечно, это возможно — теперь покажите мне 2 000 478 человек, использующих систему base-1. Ясно, что это тоже непрактично.

Внезапно система base-10 имеет смысл не как единственная доступная числовая система, но и как хорошее решение, учитывая нашу потребность в практичности, элегантности и эффективности. Имея всего 10 доступных символов, я могу легко представить число 2,000,478, умножив числовое значение этого столбца на следующую степень 10, как показано ниже:

• 2 x 10⁶ = 2,000,000
• 0 x 10⁵ = 0
• 0 x 10⁴ = 0
• 0 x 10³ = 0
• 4 x 10² = 400
• 7 x 10¹ = 70
• 8 x 10⁰ = 8

SUM = 2,000,478

Какая отличная система представления ценностей.Так почему же компьютеры не используют эту систему?

Электрические токи либо работают (открыт / включен), либо нет (замкнут / выключен), что означает, что нам доступны два символа значений: 1 и 0. Учитывая эти ограничения, мы можем использовать ту же методику, которую мы использовали для выбора система base-10, чтобы найти систему представления, которую могут использовать компьютеры. Имея только два состояния, доступные для представления разных символов, единственной альтернативой двоичной системе была бы система подсчета. Но для представления значения 255 в системе подсчета нам потребуется 255 цифр.Это 255 «включенных» транзисторов, что составляет относительно небольшое количество. Бинарному файлу нужно всего 8 для достижения той же цели.

Вот как это делает двоичный код.

Система с основанием 2 работает аналогично системе с основанием 10, но вместо умножения значения каждого столбца на следующее число, кратное 2, они вместо этого умножаются на следующее число, кратное 2. Например, двоичное число 10100 может можно преобразовать в число с основанием 10, просто сложив вычисленные ниже значения вместе:

• 1 x 2⁴ = 16
• 0 x 2³ = 0
• 1 x 2² = 4
• 0 x 2¹ = 0
• 0 x 2 0 = 0

Отсюда мы можем начать строить соглашение о том, как использовать эту числовую систему для отображения мира вокруг нас на электрических импульсах включения и выключения.Во-первых, давайте дадим нашим персонажам имя: двоичные цифрыIT или, для краткости, биты, наименьшую единицу данных на компьютере.

Далее мы определим, сколько битов потребуется для представления нечислового значения, например буквы или специального символа. Этот процесс так же искусен, как и процесс выбора числовой системы для представления значения. У нас есть определенные цели, определенные предустановленные инструменты и общее стремление к элегантности и эффективности. На клавиатуре 101 символ, то есть нам нужно представить 101 в двоичном формате как максимальное значение.Оказывается, 101 в базе 10 — это число 01100101 в двоичном формате. Это базовое требование к 7 доступным транзисторам, если мы хотим сопоставить каждый ключ с определенным числовым значением. Но что, если есть другие персонажи, которых мы хотим изобразить? С 7, все включено, мы представляем только число до 127 по основанию 10. Может также дать нам еще кое-что, с чем можно поработать.

Итак, у нас есть байты, базовая единица измерения данных, которые, как считается, представляют как минимум один символ. Теперь мы можем представить значения от 0 до 255 (00000000–11111111).

Поскольку компьютеры могут понимать только числа, Американский стандартный код обмена информацией (ASCII) был установлен для присвоения каждому символу на клавиатуре определенного числового значения, как показано ниже:

В качестве примера вот как вы могли бы представить фразу « Привет мир!» в двоичном формате:

• Текст: Hello World!
• ASCII-номера: 072101108108 111032 087111114108 100 033
• Двоичный: 00110000 00110111 00110010 00100000 00110001 00110000 00110001 00100000 00110001 00110000 00111000 00100000 00110001000110011001100000000 00111000 00110111 00100000 00110001 00110001 00110001 00100000 00110001 00110001 00110100 00100000 00110001 00110000 00111000 00100000 00110001 00110000 00110000 00100000 00110000 00110011 00110011

Как текст, изображения также необходимо преобразовать в текст.Мы можем представлять изображения в двоичном формате, разбивая изображение на сетку пикселей и разбивая каждый цвет пикселя на комбинацию из 3 цветов (красный, зеленый и синий), обычно называемую значением RGB для пикселей. Максимальное значение, которое каждый из этих цветов может иметь индивидуально, равно 255, а минимальное — 0, что означает, что каждое значение цвета для каждого пикселя может быть представлено 1 байтом, всего 3 байта на пиксель.

В качестве примера мы можем представить оттенок зеленого пикселя, показанного выше в позиции (1,0) в RGB и двоичном формате ниже:

• Значения RGB: (6, 250, 7)
• Двоичный: 00000110, 11111010, 00000111

Наконец, мы можем представить звуковые данные в двоичном формате, используя «выборку».Построив график звуковых волн записанного звука и отмечая значения высоты волн через равные промежутки времени, мы можем затем преобразовать эти значения в двоичные, а затем воссоздать эту звуковую волну, используя эти двоичные значения позже.

Например, звуковая волна выше имеет десятичное значение 8 на временном интервале 1, что дает ей байтовое значение 00001000.

Существует множество различных способов хранения двоичных данных, включая перфокарты, намагниченную ленту, оптические диски, и т.д. Все используют это соглашение о представлении значений в системе с основанием 2.Однако представление мира в двоичном формате — это только половина дела. Другая половина работает на нем. Введите побитовые операторы.

Побитовые операторы работают с отдельными битами и являются основными арифметическими операциями, которые использует ЦП. У каждого побитового оператора есть набор предопределенных правил, которые производят определенный вывод для двух входов.

Эти инструменты можно узнать как часть системы, которую мы использовали задолго до открытия электричества: логики.Хотя побитовые операторы могут показаться чужеродными, они являются производными от логических операторов, и, как и в числовых системах, мы используем логические операторы как побитовые операторы, потому что они эффективно и элегантно служат нашим целям с учетом наших текущих физических ограничений.

Наша цель — взять два разных значения, представленных двумя возможными символами, и создать новое значение в соответствии с набором детерминированных правил. Вы можете увидеть, как наша система логики высказываний хорошо трансформируется в вычислительную логику ниже:

Подумайте об операторе AND в контексте этого предложения: «Боб поел обед, а Боб пошел в кино.«Если первое утверждение истинно, а второе ложно, тогда предложение ложно.

T & F = F

Но если первое утверждение истинно, а второе утверждение истинно, тогда утверждение истинно.

T&T = T

А как насчет оператора операционной: «Боб пообедал или Боб пошел в кино». Если первое утверждение истинно, а второе ложно, предложение остается верным.

T v F = T

Но если оба ложны, тогда предложение ложно.

F v F = F

Теперь замените T и F на 1 и 0, и у нас есть строительные блоки для управления двоичным кодом для создания новых строк двоичного кода и, следовательно, новых представлений значений. Мы используем эти побитовые операторы в логических вентилях, электронных переключателях, которые используют эту логику для создания новых значений. Представьте следующий сценарий:

Вам нужно зажечь нижний правый светодиод на калькуляторе, чтобы начать отображать числа 0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, но не число 2.Это означает, что двоичные числа 00, 01, 100, 101, 110, 111 и 1001, но не 10, должны генерировать один сигнал включения (1). Чтобы превратить эти электрические сигналы в один сигнал включения для этого светодиода, мы можем связать 3 логических элемента ИЛИ и логический элемент НЕ вместе, чтобы гарантировать, что эти значения приведут либо к 1, либо к 0. Ниже вы можете увидеть пример числа. 7, представленный в двоичном формате (1110), что приводит к единственному сигналу ВКЛ, в результате которого загорается нижний правый светодиод.

Единственное исключение из этого правила представления мира в компьютерах в единицах и нулях — это квантовые вычисления.

Квантовые вычисления пытаются использовать «жуткую» природу субатомных частиц для представления данных. Например, было показано, что фотоны демонстрируют, казалось бы, противоречивое поведение, представляя сразу несколько состояний. Поведение с несколькими состояниями дает нам дополнительные значения, с которыми можно поиграть, помимо типичного включения / выключения, которое мы обычно получаем с электрическими сигналами. Вместо того, чтобы использовать бит для хранения данных, квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут быть либо 1, либо 0, либо обоими одновременно.

Как нули и единицы переходят в цифровой опыт | Патрисия Арнедо | The Startup

В какой-то момент в нашей жизни все мы сталкивались с идеей, что компьютеры «говорят» в двоичном коде — загадочной стене из нулей и единиц, которая каким-то образом строится на всем, что мы видим и делаем в нашей цифровой жизни.Даже когда вы читаете эти слова, устройство, которое вы используете, каким-то образом манипулирует 0 и 1, чтобы сделать это возможным.

Как студент программной инженерии и вообще как любопытный человек, я хотел восполнить пробел между отточенными интерфейсами, с которыми я взаимодействую ежедневно, и лежащими в основе механизмами, работающими для их включения. Это моя попытка создать общий обзор того, как различные элементы, с которыми мы сталкиваемся при навигации по операционным системам, приложениям, играм и т. Д., Могут быть сокращены до нулей и единиц, не вдаваясь в детали.

Напрашивается очевидный вопрос — что такое в двоичном формате? Мы знаем, что это нули и единицы, но как именно эти две цифры могут даже начать отображать сложность, с которой мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни? Ответ кроется в числовых основаниях, означающих количество цифр, которые система подсчета использует для представления значений. Легко принять нашу стандартную систему подсчета как должное — или даже предположить, что она единственная, но это далеко от истины. Традиционная система счета, в которой используются цифры 0–9, называется основанием десять, а двоичная система — основанием два.

Возьмите случайное число, например 423. Число 3 находится в разряде единиц, число 2 — в разряде десятков, а число 4 — в разряде сотен. Каждое добавленное «место» представляет время, когда мы увеличили значение нашего числа на 10 и должны были добавить еще одну цифру (новое место) или перенести одну и увеличить значение следующего разряда. Каждое место — это степень десяти, 1, 10, 100, 1000 и т. Д. Та же система применима к двоичной системе, но у нас есть только две цифры. При двоичном счете каждое место является степенью двойки, и мы добавляем новое место или переносим единицу, когда увеличиваем значение нашего числа на 2.

Как вы можете видеть выше, каждое место представляет собой степень двойки, а не степень десяти. Если бы мы хотели изобразить один, это все равно было бы 1, но два было бы 10, потому что 1 должна быть на месте двоих. Три будет записано как 011, у нас есть 1 на месте двоих, плюс 1 на месте единицы, что дает три! И, конечно, четыре будет 100, потому что нам нужна только 1 в месте четверки. Если это не совсем понятно, ничего страшного. Существует бесконечное количество ресурсов, подробно описывающих, как считать в двоичном формате, но главный вывод здесь заключается в том, что в пределах этих двух цифр у нас есть такой же потенциал сложности, что и в десятичной или любой другой базе, это просто другой способ представления значений. с которыми мы менее знакомы.

Теперь, когда у нас есть некоторое представление о том, что такое двоичный файл и как эта стена из нулей и единиц может иметь значение, почему мы все равно должны выбирать двоичный файл для наших компьютеров? Почему они просто не представляют информацию в десятичной или любой другой системе отсчета? Это может показаться странным, но это связано с тем, что двоичный код использует двоичный код . Цифра в двоичном формате может быть только одной из двух: 0 или 1, включен или выключен, истина или ложь. Из-за этого двоичная цифра или бит похож на переключатель, который может быть включен или выключен.Мы можем рассматривать эти биты как соответствующие транзисторам в процессоре вашего компьютера (телефона, планшета и т. Д.). В современных процессорах они микроскопические, а их миллионы. Для целей этого блога мы можем думать о транзисторах как о переключателе, который может быть включен или выключен, что соответствует биту, равному 0 или 1, и, таким образом, когда много битов или цифр вместе (8 бит составляют байт! ) мы начинаем иметь сложность и значение в зависимости от числа, представленного этими переключателями, включенными или выключенными, представляя числа в двоичном формате.

Итак, у нас есть нули и единицы, они биты, они представляют числа (намного больше, чем 0 и 1), и они являются побочным продуктом оборудования на наших устройствах, какое это имеет отношение к моему опыту в этом кошка гифка? (А как насчет цифрового опыта кошки ?!)

Последняя недостающая часть головоломки заключается в том, что все, что мы делаем на наших устройствах, может быть (и есть!) Представлено числами. Текст, изображения, видео, звук, пиксели, на которые вы смотрите, — все это ваше устройство считывает как числа.Один из способов преобразования английских символов в числа — использование Американского стандартного кода для обмена информацией или ASCII, с которым вы, возможно, знакомы. В этой форме кодирования каждому символу соответствует число, которое, конечно, может быть представлено в двоичном формате.

Однако ASCII ограничен английским языком, поэтому, если вы используете другой язык или даже эмодзи, ваше сообщение может быть закодировано с использованием Unicode. Каждый раз, когда вы чувствуете себя «нахальным или грустным» или отправляете текст одним из бесчисленных доступных методов, вы фактически передаете числа, используя один из возможных методов кодирования, например ASCII или Unicode.

Мы можем взять тот же образец использования чисел для представления символов и применить его также к звуку. Громкость, высота или продолжительность ноты могут быть представлены численно, хотя я признаю, что это слишком упрощенное представление о кодировании звука, которое само по себе является сложной темой.

Но как насчет изображений и общего визуального опыта взаимодействия с устройством? Как вы, возможно, уже знаете, экраны, на которые мы смотрим, состоят из пикселей, которые могут отображать три цвета: красный, зеленый и синий.Смешивая эти три цвета, мы формируем цветовую гамму дисплея. Большинство современных дисплеев используют 24-битный цвет — деталь, на которой нам не нужно сосредотачиваться, но которая позволяет нам видеть 16 777 216 цветовых вариаций. Ниже представлены изображения всех этих цветов. Обратите внимание, что цветовая гамма экранов является подмножеством спектра видимого света.

Каждый отдельный пиксель имеет три канала — красный, зеленый и синий, и каждый канал имеет значение, означающее, сколько из этого цвета следует использовать. Таким образом, мы можем представлять цвета как числа, которые, конечно, могут быть представлены в десятичном или двоичном формате.Ниже приведен небольшой образец некоторых цветов и их кодировок RGB. Обратите внимание, что каждый цвет имеет три значения, по одному для каждого канала.

Так же, как цвета и, следовательно, изображения могут быть представлены в виде чисел, также могут быть представлены видео и гифки, поскольку они оба имеют частоту кадров — они представляют собой последовательность изображений, которые мелькают на наших глазах со скоростью, которая выглядит как движение.

Посты в Instagram, поиск изображений, видео — все это передается нам, потому что в глубине души на уровне машинного кода наши устройства вычисляют нули и единицы, которые содержат значения пикселей, которые будут мигать перед нашими глазами, продиктованные программным обеспечением, которое было также скомпилирован в машинный код, чтобы предоставить инструкции о том, что делать со всей информацией, которую мы вводим или запрашиваем.В конце концов, бесчисленные сложные вещи, которые мы делаем ежедневно и принимаем как должное, по своей сути выполняются множеством крошечных переключателей, которые могут только включаться и выключаться.

ресурсы:

Пол Ван Вычислительное мышление Мир единиц и нулей ИТ Кент Огайо

Внутри компьютера это мир единиц и нулей . Но как это могло работать? Как могут 1 и 0 воспроизводить музыку или транслировать фильмы? Понимаете речь? Высадить людей на Луну? Управлять беспилотными автомобилями? В этот момент некоторые читатели могут подумать, что «это выше моей головы», и отключиться.Пожалуйста, не надо. Просто продолжайте, и вы найдете это очень интересным и полезным.

Мы используем двухэтапный подход:
1. Просто объясните, почему компьютеры используют только единицы и нули.
2. Проще говоря, покажите, как 1 и 0 заставляют все работать.
‍
Цифровое оборудование
‍ Современные компьютеры обрабатывают цифровые сигналы, представленные наличием или отсутствием электрического тока или напряжения. Такой сигнал является наименьшей единицей данных внутри компьютера и известен как бит и (двоичная цифра).Бит может представлять одно из двух противоположных состояний: включено / выключено, да / нет, инь / ян, вверх / вниз, влево / вправо, истина / ложь и, конечно же, 1/0. Есть много других возможностей, но мы условно называем эти два состояния 1 и 0, двумя двоичными цифрами. Группа из 8 бит называется байтом , а группа байтов, обычно 4 или 8 байтов в зависимости от компьютера, называется словом .

Центральный процессор (ЦП) — это мозг компьютера, на котором обрабатывается информация.Современный ЦП на кремниевом кристалле размером с ноготь может содержать миллиарды транзисторов — быстрых, крошечных (около 70 атомов кремния, безусловно, невидимых невооруженным глазом) и дешевых устройств для хранения и обработки электронных сигналов.

Обычно ЦП выполняет операции, извлекая и сохраняя данные в основной памяти, месте, где можно легко получить доступ к обрабатываемой информации.

Самым простым типом основной памяти является DRAM (динамическая память с произвольным доступом). Бит DRAM может быть сформирован из одного транзистора и одного конденсатора — с использованием заряженного и разряженного состояния конденсатора для представления двух состояний.ЦП поставляется с набором команд для хорошо продуманной группы встроенных операций. Инструкции принимают ввод и выдают результаты в 4/8-байтовых словах. Современные процессоры чрезвычайно быстры, выполняя более 100 миллиардов инструкций в секунду.

DRAM хранит информацию для обработки ЦП, а ее ячейки памяти энергозависимы, теряют свое содержимое при отключении питания. В этом отличие от жестких дисков, USB-накопителей и CD / DVD-дисков, используемых для длительного хранения данных. Это объясняет, почему каждый раз, когда компьютер включается, ему необходимо вернуть операционную систему с диска в основную память, процесс, известный как загрузка .

В современных компьютерах объем основной памяти обычно составляет от 4 до 16 гигабайт (ГБ = 10 9 байтов), в то время как жесткие диски намного больше, приближаясь к нескольким терабайтам (ТБ = 10 12 байтов).

Такова природа цифрового компьютерного оборудования, и она требует, чтобы внутри компьютера информация представлялась и обрабатывалась исключительно в виде единиц и нулей. Насколько интересно и сложно?
‍
Целые числа
‍ Прежде чем мы погрузимся в мир единиц и нулей, давайте сначала посмотрим на наш собственный мир.На английском языке мы представляем информацию с помощью слов и чисел, состоящих из набора алфавитов (верхний и нижний регистры A – Z) и цифр (от 0 до 9). На других языках могут использоваться другие алфавиты.

Внутри компьютера алфавит состоит всего из двух символов, а именно 1 и 0. В этом странном мире все должно быть выражено в единицах и нулях. Важно понимать, что 1 и 0 — просто удобные символы для обозначения двух состояний бита. Обязательно отделите 0 и 1 как битовые значения от их повседневного значения как чисел .Почему бы вам не подумать о 1 как о «присутствии» и о 0 как о «отсутствии», если хотите. Теперь уловка состоит в том, чтобы использовать биты для систематического представления другой информации.

Давайте сначала рассмотрим использование битов для представления целых чисел ноль, один, два, три и так далее. Сколько чисел мы можем покрыть, используя три бита? Вот все 8 различных шаблонов:

0 0 0, 0 0 1, 0 1 0, 0 1 1, 1 0 0, 1 0 1, 1 1 0, 1 1 1

Это все разные 3- буквенные слова, использующие две буквы 0 и 1. Мы можем использовать их для представления целых чисел от 0 до 7, всего 8 чисел.

Представление не произвольно. Это двоичные числа или двоичные числа . Числа, которые мы используем каждый день, — это по основанию десяти и (десятичное), где каждое разрядное значение является степенью десяти. Например,

Десятичное число 209 = 2 × 10 2 + 0 × 10 + 9

Аналогично для чисел с основанием 2 (двоичных) каждое разрядное значение является степенью двойки. Например,

двоичный 101 = 1 × 2 2 + 0 × 2 + 1

Для представления все больших чисел требуется больше битов.С 32 битами мы можем представить 2 32 различных чисел, достаточно, чтобы покрыть целые числа в диапазоне положительных и отрицательных 2 31 — 1. С 64 битами мы можем охватить гораздо больше. Арифметические правила для двоичных чисел полностью аналогичны десятичным числам и легко выполняются на компьютере.

‍ Символы
‍ Числа — самые простые, но компьютеры должны обрабатывать другие типы данных, среди которых, возможно, наиболее важными являются текстовые или символьные данные. Опять же, битовые шаблоны используются для представления отдельных символов.

В принципе, каждому символу может быть назначено различное двоичное число, битовая комбинация которого представляет этот символ. Например, Американский стандартный код обмена информацией (US-ASCII) использует 7 битов в байтах (от 0 до 127) для представления 128 символов на типичной клавиатуре: 0-9, AZ, az, знаки препинания, символы и управляющие символы. У нас есть, например, следующие символы:

        '0' 00110000 (48) '9' 00111001 (57)
        'А' 01000001 (65) 'Я' 01011010 (90)
        'a' 01100001 (97) 'z' 01111010 (122)
 

Обратите внимание, что битовая комбинация для символа «A» также может представлять целое число 65.Отметим также, что, как это ни парадоксально, битовая комбинация для символа «9» отличается от битовой комбинации для числа 9. Таким образом, 9 как символ является принципиально другим символом, чем это как число. С кодировкой символов текстовые файлы представляют собой просто последовательность символов.

В мире много языков. Юникод — это международный стандарт кодирования текстовых данных из большинства мировых систем письма. Теперь он содержит более 110 000 символов из 100 языков / сценариев. Консорциум Unicode, международное сотрудничество, публикует и обновляет стандарт Unicode.

Unicode позволяет смешивать в одном файле документа символы практически всех известных языков. Это очень выгодно, особенно в мире, в котором Интернет и Интернет все больше взаимосвязаны. Большинство веб-страниц написано в HTML с использованием UTF-8, особенно эффективной формы Unicode.
‍
Контекст данных
‍ Символ, слово или фраза могут иметь очень разное значение в зависимости от контекста, в котором они используются. Например, рассмотрим символ «нравится»: нам нравится щенок; похоже на кошку; и я был как «сумасшедший!».Битовые шаблоны — не исключение.

Вы, должно быть, осознали, что данная битовая комбинация может представлять двоичное число или символ. Например, битовая комбинация 01000001 представляет 65 или символ «А». Вопрос в том, как определить, какой именно. Ответ — «контекст». тот же бит шаблон может быть интерпретировать по-разному в зависимости от на контекст где это используется. Мы должны предоставить контекст для любого заданного битового шаблона, чтобы указать, является ли он числом, символом или чем-то еще. Контекст может быть задан явно или выведен из того, где используется шаблон. Например, при оценке выражения x + 5 мы знаем, что значение x нужно интерпретировать как число. В компьютерной программе данные , , , тип каждой величины должны быть объявлены неявно или явно. Тип сообщает программе, как интерпретировать представление данных, связанное с любой заданной величиной.

В повседневной жизни мы всегда должны интерпретировать данные в их надлежащем контексте и избегать отделения информации от контекста . Например, в электронных письмах следует избегать таких терминов, как «сегодня» или «на следующей неделе». Осведомленность — важная часть вычислительного мышления. Невыполнение этого требования может иметь серьезные последствия. В 1999 году орбитальный аппарат НАСА Mars Climate Orbiter сгорел в атмосфере Марса из-за того, что инженерам не удалось перевести английские единицы измерения в метрические.
‍
Music to My Ears
‍ Числа и символы относительно легко представить с помощью битовых шаблонов.Но как насчет более сложных данных, таких как музыка, изображение или видео? Давайте сначала посмотрим на музыку. Звук распространяется по воздуху непрерывной волной. Уровни высоты звука варьируются от низкого до высокого и имеют бесконечное количество значений.

В прошлом аналоговые компьютеры могли легко обрабатывать электронные волны, создаваемые микрофоном, из звука. Но такие аналоговые сигналы трудно хранить, передавать или воспроизводить, и у них возникают проблемы с точностью воспроизведения. Цифровые компьютеры не могут обрабатывать непрерывные данные, такие как звук, напрямую.Такие данные сначала должны быть оцифрованы и стать серией чисел. Оцифровать несложно. Непрерывное значение, например звуковой волны, можно оцифровать, взяв значения в нескольких точках выборки — чем больше точек выборки, тем точнее представление.

‍ ‍ Таким образом, непрерывные данные становятся серией чисел, которые могут быть представлены единицами и нулями и могут храниться, передаваться и приниматься без изменений или потери точности. Цифровые звуковые данные могут быть дополнительно обработаны с помощью умных алгоритмов сжатия данных, таких как mp3, для уменьшения размера данных и увеличения скорости передачи.
‍
Изображение стоит тысячи слов
‍ Изображение состоит из разных цветов на поверхности. Таким образом, представление цветов в цифровом виде является первым требованием. Широко используемая цветовая система RGB (красный, зеленый, синий) представляет собой тройной цвет ( r , g , b ), где каждое число r , g или b находится в диапазоне от 0 до 255. Например (255,0,0) полностью красный, (0,255,0) полностью зеленый, (0,0,255) полностью синий, (0,0,0) чистый черный и (255, 255, 255) чисто белый.

Таким образом, в системе RGB для представления каждого числа RGB используется байт, и, в свою очередь, может быть представлено всего 256 3 различных цветов.

‍ ‍
‍ ‍ Система CYMK (голубой, желтый, пурпурный, черный) представлена ​​аналогично. RGB используется для отображения на экране, а CMYK — для печати.

В растре , графике изображение представлено в виде списка цветов всех его пикселей . Каждый пиксель (элемент изображения) представляет собой не что иное, как точку в прямоугольной сетке над изображением.Чем тоньше пояс, тем лучше будет изображение. В векторе , , графике , графике , координаты x-y, линии и другие геометрические элементы используются для представления изображения. Растровая графика хорошо подходит для фотографий, а векторная графика лучше подходит для рисунков, логотипов и значков.

Имея под рукой цифровые изображения, видео можно представить в виде синхронизированной последовательности изображений вместе со звуковыми данными. Как вы понимаете, видеоданные с высоким разрешением могут быть огромными, требующими больших вычислительных ресурсов для визуализации на дисплее.Часто дополнительное графическое оборудование, такое как графические процессоры (графические процессоры) и видеокарты, используется для значительного ускорения отображения изображений. Кроме того, было разработано множество высокоэффективных алгоритмов сжатия данных изображения / видео для уменьшения их размера и увеличения скорости передачи, стремясь сохранить качество изображения.
‍
Программы как данные
‍ К настоящему времени мы ясно видим, что для представления всех видов данных использовались гениальные способы. Но для работы компьютерам нужны программы, операционные системы и приложения.Как представлены программы?

Программы на машинном языке, написанные в виде инструкций ЦП, можно запускать напрямую, но программистам сложно их использовать и понимать. Программы высокого уровня, такие как C ++ и Java, созданы для того, чтобы значительно упростить программирование, позволяя использовать математические и англоязычные выражения. Программы на языке высокого уровня являются текстовыми и должны быть сначала обработаны другой программой, известной как компилятор или интерпретатор, и переведены на машинный язык перед выполнением.Таким образом, все программы также представляют собой данные, представленные единицами и нулями. По сути, программы — это данные . Это означает, что компьютер может преобразовывать программы и управлять ими, он может даже изменять и модифицировать собственное программирование. Программы, которые можно изучать или обучать, являются примерами.

Современные компьютеры — это машины общего назначения, , потому что они уникально могут хранить и загружать различные программы — приложения и даже операционные системы. Когда вы запускаете другую программу, компьютер буквально становится другой машиной.Компьютер без модификации или вмешательства на аппаратном уровне может просто загрузить в память новую программу и выполнить новую задачу. Следовательно, компьютер может выполнять любую произвольную задачу, которую можно запрограммировать. Может ли это сделать любая другая машина?

Поскольку программой можно управлять на компьютере как данными, ее можно изменять, модифицировать, восстанавливать и улучшать с помощью другой программы или даже самой. Последний случай подобен тому, как делать себе операцию на головном мозге. Разве это не увлекательно?
‍
In the End
‍ Природа цифрового оборудования порождает чудесный мир битов, байтов и слов — мир, в алфавите которого всего две буквы, мир, в котором вся информация состоит из единиц и 0, мир, в котором инструкции даны в единицах и нулях, а также ввод и вывод, все с головокружительной скоростью.

Работа исключительно с единицами и нулями может показаться идиотской, но эта простота является основой для уменьшения размера, снижения стоимости и увеличения скорости. Считаете, что современные компьютеры мощные? Подождите, мы еще ничего не видели!

PS: Если мир только с двумя символами так хорош, почему бы не сделать еще один шаг в мире ОДНОГО СИМВОЛА? Разве это не было бы даже лучше? Подумайте немного и посмотрите ответ дальше.
‍
Невозможно использовать только один символ. Его наличие обязательно подразумевает его отсутствие (другой символ).Таким образом, мир нулей и единиц — это он.
‍

О ПОЛЕ
Кандидат наук и преподаватель Массачусетского технологического института, Пол Ван (王 士 弘) стал профессором компьютерных наук (Государственный университет Кента) в 1981 году и работал директором Института вычислительной математики в Кенте с 1986 по 2011 год. Он вышел на пенсию в 2012 году и является ныне почетный профессор Кентского государственного университета.

Пол — ведущий специалист в области символьных и алгебраических вычислений (SAC). Он провел более сорока исследовательских проектов, финансируемых государством и промышленностью, написал множество уважаемых учебников по информатике, большинство из которых также переведены на иностранные языки, и выпустил множество программных инструментов.Он получил Премию губернатора Огайо за предпринимательство факультета университета (2001). Пол руководил 14 кандидатами наук. и более 26 магистрантов.

Его доктор философии. Докторская диссертация, подготовленная Джоэлом Мозесом, была посвящена оценке определенных интегралов с помощью символического манипулирования. Основные исследовательские интересы Пола включают в себя символьные и алгебраические вычисления (SAC), полиномиальное разложение и алгоритмы GCD, автоматическое создание кода, математические вычисления, доступные в Интернете (IAMC), технологии, обеспечивающие доступность математического образования (WME) в классе, а также параллельный и распределенный SAC.Пол внес значительный вклад во многие части системы компьютерной алгебры MAXIMA. Посмотрите эти онлайн-демонстрации, чтобы получить опыт работы с MAXIMA.

Пол продолжает работать вместе с другими на национальном и международном уровнях в области преподавания и исследования информатики, писать учебники, консультировать ИТ по адресу sofpower.com и управлять своей компанией веб-разработки Webtong Inc.

История Air Jordan 1s: как Майкл Первая нестандартная обувь Jordan превратилась из запрещенной в бизнес стоимостью в миллиард долларов

О, чего бы могло и не быть.

Сегодня бренд Jordan, одним словом, стал культовым. Благодаря 34 основным выпускам кроссовок, различным совместным проектам и проданным на миллиарды долларов кроссовкам Майкл Джордан является синонимом кроссовок.

То, что начиналось как баскетбольные кроссовки, быстро перешло в поп-культуру, затем в моду, а затем, спустя годы, в высокую моду. Когда дело доходит до обуви, никогда не было более влиятельного бренда — это, по сути, исторический, неопровержимый факт.

Но…

Но что, если этого не произошло? Что, если НБА приложит все усилия, чтобы эти удары не попадали на площадку? Что, если бы люди из Nike не нашли способ использовать «запрет» Air Jordan 1, чтобы катапультировать славу кроссовок?

Ну, часть того, почему бренд Jordan сейчас так популярен, заключается в том, что НБА как бы не хотела, чтобы он был.

БОЛЬШЕ: Собственный капитал Майкла Джордана, от низкооплачиваемого великого до бизнесмена-мультимиллиардера

Почему Jordan 1 запретили участвовать в играх НБА?

18 октября 1984 года Джордан вышел на площадку в показательной игре против «Никс» в кроссовках, которые были преимущественно красно-черными. Сегодня это не могло бы показаться такой чуждой концепцией, но в 1984 году существовали определенные единые правила, которых придерживались. В частности, что касается кроссовок, игрок должен был иметь обувь, которая соответствовала обуви его товарищей по команде, а также содержала 51% белого цвета.Красно-черные кроссовки — позже Джордан называл их «цветами дьявола» — привлекли внимание комиссара НБА Дэвида Стерна.

Поскольку кроссовки нарушали несколько правил, исполнительный вице-президент НБА Расс Граник в феврале 1985 года отправил строго сформулированное письмо вице-президенту Nike Робу Штрассеру, в котором подтвердил, что Джордану не разрешат носить эти кроссовки на площадке.

Однако, как и во всем остальном Иордании, здесь есть легенда.

Хотя пара кроссовок, которые носил Джордан, была запрещена к показу, это не была Air Jordan 1.Фактически, это был предшественник Jordan 1 — Nike Air Ship — который был запрещен из-за цветовой схемы, которую носил «His Airness». Хотя силуэт кроссовок был поразительно похож на силуэт его преемника, Air Ship был уже существующей моделью.

В будущем Jordan и Nike внесут в цветовую схему больше белого, чтобы соответствовать правилам НБА. Джордан будет носить Air Jordan 1 «Banned» расцветки на конкурсе данков 1985 года, а рекламная кампания Nike «Banned» в самом разгаре.