A kettes (bináris) számrendszer és az adat

(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)