Двоичен код и данни

Как работят компютрите Данни и двоична система [Ламор] Привет, аз съм Ламор Фри и съм инженер в Adafruit Industries. Тук се занимавам с инженерство и проектиране и проектирам схеми за мода, музика и технологии. [Федерико] Казвам се Федерико Гомез Суарез и съм софтуерен разработчик към Microsoft Hack for Good. И проучвам начини за използване на технологиите за решаване на някои от най-големите социални проблеми. [Ламор] Може би знаеш, че компютрите работят с нули и единици. или може би са ти познати страшни кадри като този. Но в днешно време почти никой не се занимава директно с тези нули и единици. Но нулите и единиците играят голяма роля в това как компютрите работят под капака. [Федерико] Вътре в компютъра има електрически жици и схеми, които пренасят цялата информация в компютъра. Как можеш да съхраниш или представиш информация с помощта на електричество? [Ламор] Ако имаш една жица, по която тече ток, сигналът ще е или включен или изключен. Изборът не е голям, но е важно начало. С една жица можем да представим "да" или "не", "истина" или "лъжа", "1" или "0", или всичко останало, което представлява един от два избора. Това "включено"/"изключено" състояние на жицата се нарича "бит" и е най-малкото парче информация, съхранено в компютъра. Ако използваш повече жици, ще получиш повече битове. С повече нули и единици – с повече битове – можеш да представиш по-сложна информация. Но за да научим как, трябва да разберем нещо, наречено "двоична бройна система". [Федерико] В десетичната бройна система имаме десет цифри от нула до девет и на тях сме се научили да броим. В двоичната бройна система имаме само две цифри: нула и едно. С тези две цифри можем да броим до което и да е число. Ето как работи това: в десетичната бройна система, с която сме свикнали, всяка позиция на цифрата има различна стойност: единици, десетици, стотици и така нататък. Например, 9 в позицията на стотиците означава девет стотин. В двоичната система всяка позиция също има стойност, но вместо да умножаваме по 10 всеки път, умножаваме по 2. Така че имаме единици, двойки, четворки, осмици и така нататък. Например числото 9 в двоичната система е едно, нула, нула, едно. За да изчислим стойността, събираме едно по осем плюс нула по четири плюс нула по две плюс едно по едно. Почти никой не се занимава с такива изчисления, защото компютърът ги извършва вместо нас. Важното е, че всяко число може да бъде представено само с единици и нули с помощта на куп жици, които са включени или изключени. Колкото повече жици използваш, толкова по-голямо е числото, което можеш да съхраниш. [Ламор] С 8 жици можеш да съхраниш числа между 0 и 255. Това са осем единици. Само с 32 жици можеш да съхраниш всичко от 0 до над 4 милиарда! С помощта на двоичната бройна система можеш да представиш което си пожелаеш число. Но какво правим с други типове информация като текст, изображения или звук? Оказва се, че всички те също могат да бъдат представени чрез числа. Текст чрез двоични числа [Ламор] Представи си всички букви в азбуката. Можеш да присвоиш число на всяка буква: A ще е 1, B ще е 2 и така нататък. След това можеш да представиш всяка дума или параграф като поредица от числа, и както видяхме, тези числа могат да бъдат съхранени като включени или изключени електронни сигнали. Всяка дума на всяка уеб страница, която виждаш, е представена с помощта на такава система. Изображения чрез двоични числа [Ламор] А сега нека разгледаме изображенията, видео клиповете и всички графични елементи, които виждаш на екрана. Всички тези изображения са съставени от миниатюрни точици, наречени "пиксели" и всеки пискел си има цвят. И всеки цвят може да се представи чрез число. Като вземеш предвид, че обикновено изображение съдържа милиони пискели и обикновен клип показва 30 изображения в секунда, ще разбереш, че става дума за огромно количество данни. Звук чрез двоични числа Всеки звук е най-общо поредица от вибрации във въздуха. Вибрациите могат да се представят графично като аудио вълна. Всяка точка от тази вълна може да се представи чрез число. И по този начин всеки звук може да се разбие на поредица от числа. Ако искаш по-качествен звук, ще избереш 32-битово или 8-битово аудио файл. Повече битове означават по-голям интервал от числа. [Ламор] Когато използваш компютър, за да пишеш код или за да направиш собствено приложение, не се занимаваш директно с тези единици и нули. Но ще се занимаваш с изображения, звук или видео. Ако искаш да разбереш как компютрите работят под капака, всичко се свежда до тези прости единици и нули и до електрическите сигнали по схемите, които ги съставят. Те са опората, на която стъпват компютрите, когато приемат, съхраняват, обработват или извеждат информация.