Важность двоичных чисел в вычислениях

Двоичные числа состоят только из двух цифр, 0 и 1. Это кажется очень неэффективным и простым для нас, людей, которые привыкли работать с основанием 10, но для компьютера идеальная система счисления — 2 или двоичная. . Это потому, что все вычисления в компьютере основаны на миллионах транзисторов, которые либо находятся во включенном, либо в выключенном состоянии. Итак, у нас есть 0 для выключения и 1 для включения. Но само по себе это не очень интересно или полезно. Включенный или выключенный переключатель ничего не говорит нам и не позволяет нам делать какие-либо математические вычисления, для чего нам нужны компьютеры.

Для того, чтобы делать что-нибудь полезное. мы должны сгруппировать наши переключатели (называемые битами) во что-то большее. Например, восемь битов становятся байтом, и, меняя положение битов, 1 или 0, мы получаем 256 комбинаций. Внезапно у нас появляется что-то полезное, с чем мы можем работать. Так получилось, что теперь мы можем использовать любое число до 255 (мы теряем одно, потому что 0 считается числом) для нашей математики, а если мы используем два байта, количество комбинаций для наших шестнадцати битов становится 65 536. Довольно ошеломляюще, учитывая, что мы говорим только о шестнадцати транзисторах.

Теперь, в современных компьютерах, центральный процессор может иметь до миллиарда транзисторов. Это 1000 миллионов переключателей, работающих вместе почти со скоростью света, и если мы сможем сосчитать до шестидесяти пяти тысяч только с шестнадцатью транзисторами, тогда подумайте, чего мы можем достичь с миллиардом.

Но у многих людей забыли основы компьютерного процессора в наши дни. Для многих это просто микросхема, которую вы вставляете в материнскую плату и заставляет ее работать. Мы не задумываемся о количестве вычислений, выполняемых процессором, даже для того, чтобы прочитать статью, которую вы читаете прямо сейчас. Вероятно, это связано с тем, что размер этих транзисторов сейчас настолько мал, что вам действительно нужен микроскоп, чтобы их увидеть, и они могут быть помещены в процессорное ядро ​​настолько маленького размера, что провода, соединяющие их все вместе, во много раз тоньше человеческого волоса. . Даже сейчас ученые Кремниевой долины работают над тем, как разместить еще больше транзисторов в одном пространстве, чтобы каждый из них был едва ли больше атома.

Это все еще более удивительно, когда мы думаем. назад в те дни, когда появились первые компьютеры. Простому процессору потребовалось бы целое здание, а не просто небольшой квадрат всего в несколько сантиметров в поперечнике, и эти чудовища по сравнению с ними были очень маломощными, возможно, способными выполнять всего 70 тысяч инструкций в секунду еще в 1970-х годах, но все же сегодня уже исчисляется триллионами. Но, в конце концов, все это делается с помощью миллиардов крошечных переключателей, включаемых и выключаемых, 0 и 1.

Оцените статью
toodcast.ru
Добавить комментарий