Fő tartalom
Code.org
Tantárgy/kurzus: Code.org > 1. témakör
1. lecke: Hogyan működik a számítógép?A kettes (bináris) számrendszer és az adat
Limor Fried, az Adafruit alapítója, és Federico Gomez Suarez program menedzser elmagyarázzák, hogyan kódolja a számítógép a számokat, a szöveget és a hangot apró elektromos jelek segítségével.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.
Videóátirat
(zene) HOGYAN MŰKÖDIK A SZÁMÍTÓGÉP?
ADATOK ÉS BINÁRIS SZÁMOK Szia, Limor Fried vagyok, mérnök az Adafruit Industries-nél. Fejlesztéssel és tervezéssel foglalkozom, áramköröket tervezek a divatiparnak, zenéhez és kütyükhöz. Én Frederico Gomez Suarez vagyok, a Microsoft Hack for Goodnál vagyok
szoftverfejlesztő. Technológiai megoldást keresünk korunk egyes súlyos szociális problémáinak
megoldására. (zene) Hallhattál már arról, hogy a számítógép
egyesekkel és nullákkal működik, és láthattál is ehhez hasonló
ijesztő képsorokat. De ma már gyakorlatilag senki nem dolgozik
közvetlenül egyesekkel és nullákkal, noha az egyesek és nullák fontos szerepet
játszanak a számítógépek belső működésében. A számítógépben elektromos vezetékek
és áramkörök vannak, és ezek hordozzák a számítógépben
az információt. Hogyan tároljuk vagy fejezzük ki az
információt az áram segítségével? Ha egyetlen vezetéked van, amin áramot vezetsz át, akkor a jel vagy be van kapcsolva,
vagy ki van kapcsolva. Ez nem túl nagy választék, de fontos kiindulópont. Egyetlen vezeték segítségével
kifejezhetünk „igent” vagy „nemet”, igazat, vagy hamisat, egyet vagy nullát, vagy bármi mást,
amihez két opció tartozik. Ezt a be- illetve kikapcsolt
állapotot bitnek hívják, és ez a legkisebb információ egység, amit a számítógép tárolni tud. Ha több vezetéked van,
akkor több bited van. Több 1-gyel és 0-val, azaz több bittel összetettebb információt ábrázolhatsz. Ennek megértéséhez
meg kell ismerkedni a bináris (kettes) számrendszerrel. (csendes zene) A tízes számrendszerben 10 számjegyünk van nullától kilencig, és mind így tanultunk meg számolni. A kettes számrendszerben csak két számjegy van, 0 és 1. Evvel a két számjeggyel
bármeddig el tudunk számolni. Így működik: A tízes számrendszerben, amihez
hozzászoktunk, minden helyiértéknek más az értéke. Vannak az egyesek, a tízesek a százasok és így tovább. Például egy kilences a százas helyiértéken
900-at jelent. A bináris számrendszerben is
a helyiértékek más-más értéket jelentenek, de ahelyett, hogy 10-zel szoroznál, kettővel kell szorozni. Úgyhogy vannak az egyesek, a kettesek, a négyesek, a nyolcasok és így tovább. Például a kilencet kettes számrendszerben 1001 alakban írjuk. Az érték kiszámításához összeadunk egyszer nyolcat, nullaszor négyet, nullaszor kettőt, és egyszer egyet. Általában senki se számolja ezt így ki,
megteszi helyettünk a számítógép. A lényeg, hogy tetszőleges szám kifejezhető egyesekkel és nullákkal. Vagy egy csomó vezetékkel, amik vagy be vannak kapcsolva, vagy nem. Minél több vezetéked van, annál nagyobb számot tudsz tárolni. Nyolc vezetékkel 0-tól 255-ig tárolhatsz számokat. Ez a nyolc egyes. 32 vezetékkel 0-tól több, mint négy milliárdig
tudsz tárolni. A bináris számrendszer segítségével bármilyen szám kifejezhető. De mi a helyzet más típusú információval, mint pl. szöveggel, képpel, hanggal? Mindezek a dolgok kifejezhetők számokkal. (zene) SZÖVEG BINÁRIS SZÁMOKKAL Vegyük például az ABC betűit. Minden betűhöz hozzárendelhetünk
egy számot. „A” lehetne „1”, „B” lehetne „2” és így tovább. Így bármilyen szót vagy mondatot leképezhetsz számok sorozataként, és ahogy láttuk, ezek a számok be- illetve kikapcsolt
elektromos jelek sorozataként tárolhatók. Minden szó, ami megjelenik
egy weboldalon vagy a telefonodon egy ilyen rendszer alapján van leképezve. (zene) KÉPEK BINÁRIS SZÁMOKKAL Most nézzük, mi a helyzet a fényképekkel
és a videókkal és az összes grafikával,
ami a képernyőn megjelenik. Az összes kép apró pontokból áll össze, amiket pixeleknek hívnak.
Minden pixelnek van színe. Minden színt le tudunk írni számokkal. Ha belegondolsz, hogy egy
átlagos kép több millió pixelből áll, és a legtöbb videó másodpercenként
30 képet vetít, akkor itt rengeteg adatról beszélünk. (zene) HANGOK BINÁRIS SZÁMOKKAL A hangok alapvetően rezgések sorozata a fülben. A rezgéseket grafikusan
hullámalakban ábrázoljuk. A hullámalak tetszőleges pontja
kifejezhető egy számmal. Így bármely hangot számok sorozatává alakíthatunk. Ha jobb minőségű hangot akarsz, akkor 8-bites audió helyett
32-bitest válassz. Több bit nagyobb számtartományt jelent. Ha számítógéppel programot írsz, vagy a saját
alkalmazásodat fejleszted, közvetlenül nem találkozol ezekkel
az egyesekkel és nullákkal, hanem képekkel, hangokkal
vagy videókkal. Ha meg akarod érteni,
hogyan működik a számítógép belül, akkor végső soron minden ezeken az egyeseken és nullákon, valamint a mögötte levő
elektromos jeleken alapul. Ez az alapja annak,
ahogy a számítógép beolvassa, tárolja, feldolgozza és
visszaadja az információt. (zene)