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对于一个初学者,怎么理解计算机里的二进制?

2023-03-02 12:54| 来源: 网络整理| 查看: 265

之前身边有朋友问到我:到底什么是二进制?今天大熊用最通俗易懂的方式来给大家解释。

前面关于电脑的组成部分一文里和大家讲了,CPU的工作原理其实就是无数次的通电和断电,那么每一次通电、断电、其实都是计算机运行的核心和基本,我们看到的画面,听到的声音,打出的文字,全都是CPU无数次的通电和断电所转化呈现的。

想必大家都看过无间道吧,电影里梁朝伟每次在关键时刻联系黄秋生用的小盒子,打过去的就是摩斯密码

这玩意儿傻强看不懂,他只会把货扔海里,但是咱们可以研究下摩斯密码,进而了解二进制。

先来说一下古代打仗的狼烟,如果来了敌人,咱们就要烧狼烟。

那么来了几个敌人咱们怎么表示呢?毕竟烟火台就那么多,不可能来了几个敌人就烧几座啊。我现在想到一个办法,大家看看可行不:

一共4座烽火台,每座烽火台如果熄灭状态就代表“0”,如果燃烧状态就代表“1”

那么,第一座狼烟可以表示0个敌人和1个敌人,那如果来了2个敌人呢?第一座不燃烧,第二座燃烧,这样组合代表2,如果来了3个敌人,那么我们将两座狼烟同时点燃,以此类推,如下图所示,当我们拥有四座烽火台,那么此时我们能表示的最大敌人数量为15,且可以表示包括15以下的所有数字。

怎么样,是不是觉得效率不高,但是如果您以此类推下去会发现,如果我们的狼烟有15座,通过不同的组合,那么我们可以表示数以万计的敌人数量。而且你们研究一下可以发现,设狼烟数量为X,最大能表示的敌人数量为Y,那么Y=2的X次方减1,非常简单好算。

这其实就算的上是一个简单二进制表现形式了,即狼烟点燃和未点燃的状态代表了CPU的通电和断电,而我们的二进制就是通过CPU断电通电的组合,来表示我们所要计算的内容、指令的输入、以及信息的输出(也就是例子里面的敌人数量)。

摩斯密码其实就是类似于二进制的密码,摩斯密码肯定有个密码本,数字对应着相应的汉字,密码本上如果有几百个甚至上千个汉字,那么梁朝伟怎么把数字“敲打”给黄秋生呢?

其实很简单,他通过敲打以及不敲打这样的组合能表示一个具体的数字(就和狼烟一样),通过这个数字在密码本上对应文字,这其实就很简单的解释了二进制“通电以及断电”数据的传输通过特定的密码本来表示成文字。

那么,我们电脑的密码本是什么呢?那就是ascii码表,(下面一段话来自于百度百科)

ASCII ((American Standard Code for Information Interchange): 美国信息交换标准代码)是基于拉丁字母的一套电脑编码系统,主要用于显示现代英语和其他西欧语言。它是最通用的信息交换标准,并等同于国际标准ISO/IEC 646。ASCII第一次以规范标准的类型发表是在1967年,最后一次更新则是在1986年,到目前为止共定义了128个字符(以上来源于百度百科)

↑ASCII码表通过电流表现出的数字对应所有的字符

ASCII 码使用指定的7 位或8 位二进制数组合来表示128 或256 种可能的字符,也就是说咱们使用最多8次CPU的通电断电(也就是8座狼烟),即可表示我们计算机所需要用到的所有字母、数字、符号等字符。

关于计算机容量:

①Bit:那么我们将1个电流的通电断电工作叫1位,也就是1bit

②8bit=1字节=1byte

这个byte很重要,咱们刚刚讲到8次通电断电(也就是8bit)即可表示ASCII码表内的任何字符,也就是说我们计算机收到的指令里面的每一个字符都是1byte。

③1024byte=1kb,这个容量相当于1024个字符,基本上可以满足记事本里面的一篇小日记了。

④1024kb=1MB,也就是我们经常说的1兆,相当于约100万个字符,现在基本上10兆也就是1000万个字符的容量可以储存一首中等质量的音乐。

⑤1GB=1024MB,这个容量可以储存一部电影。

以上内容就是为大家把二进制和编码以及计算机容量通过最直观的方式讲解给朋友们,应该是非常好理解的,下次再简单讲讲编程语言的介绍,感谢。

部分图片来源:百度图片

本人长期研究PYTHON以及GO等各类编程语言,以及一些电脑方面的历史、小知识,有不对的地方欢迎批评指正,也欢迎各位联系我,多交流多沟通,希望能和各位一起共同成长。您的关注就是对我们最大的支持!



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