Bits Bytes 1

В этой секции мы поговорим о самом маленьком уровне внутри

компьютера, а именно о битах и байтах. Итак, бит - это самый маленький объем

памяти, который может быть, он, что-то, вроде, атома. Бит хранит в себе только ноль или

единицу. И поэтому, может находиться только в этих двух состояниях. Вы, возможно, слышали о компьютерном

выражении, состоящем полностью из нолей и единиц. Это относится к битам.

Все в компьютере построено на этом увеличивающимся и увеличивающимся количестве

простых битов, которые представлены либо нулем, либо единицей. Поэтому, все, что может наше

оборудование - это принимать два различных состояния.

Это то, как вы можете представить себе биты в оборудовании. Существует

множество разных способов сделать это (установить на нуле или единице). Покажем на примере этой

теннисной ракетки с куском пластика внутри. И

способ, на котором все основано - это принимать два различных состояния. Допустим, у меня есть

состояние "ноль" и потом я просто, вот так, меняю его на противоположное -"единицу". Пластик

передвигается и замирает, назовем это "единицей". Потом я могу вернуть его обратно

на "ноль" Ну да, это самый простой пример, но даже он показывает нам, что

существует только два состояния и это непоколебимо.

Этого достаточно для представления бита в компьютере и мы видим

эти различные формы так же, как и в транзисторе. Два разных состояния

созданы крошечной группкой электронов. На плате жесткого диска

они представлены имением либо установкой в отношении Южного и Северного

Магнетизмов и позже, мы можем вернуться назад, чтобы посмотреть на них и сказать, допустим,

если Северный - это единица, если Южный - то ноль.

Сам по себе бит слишком мал, чтобы быть хорошим для чего-то. Это слишком просто, понмаете?

Ноль и единица,.. все, что мы будем делать - это группировать восемь битов,

чтобы создать байт. И именно байт - самая распространенная единица измерения. Если, например,

байт выписан, я мог бы думать о нем так - хорошо, что

у нас только восемь цифр, но эти цифры - двоичны, так что каждая из них - всего лишь

ноль или единица. И поэтому, о любых восьми, о любом байте мы могли бы думать, как об

образце 8ми, 8ми, нуля или единицы. Как я уже сказал, в реальном мире байт - это, как

если бы вы напечатали одну букву, т.е. очень, очень маленький.

Он содержит, содержит очень мало, но вы можете построить с его помощью, что-то более существенное.

Вопрос, который бы я хотел рассмотреть, это "Сколько именно может хранить один байт?". Используем

для этого математику. Необязательно знать все детали, но

я хочу представить это, только чтобы вы поняли. Итак,

вопрос, который я собираюсь обсудить - это, если у меня есть определенное количество битов,

сколько из него получится моделей? Во-первых,

просто посчитаем один, два и три бита. Для этого, я внесу их в

маленькую табличку. Итак, если у меня есть только один бит, я мог бы это сравнить с нашей рукой -

т.е. будет только две модели. Либо единица, либо ноль. Нет, какого-то определенного

образца и две модели - это все, что мы можем построить. Теперь предположим, у нас два бита.

Установим их рядом друг с другом, говоря как о левом и правом битах

и теперь построим из них модели. Как видим,

получатся образцы, в котором оба бита равны нулю, дальше такой, где

левый - ноль, а правый - единица, еще со значениями левого - единица, а правого - ноль,

и такой, где, наконец, оба бита

представлены единицами. Таким образом, из двух битов мы можем получить четыре модели. Для трех битов все

будет немного сложнее. Посмотрим, сколько получится моделей из

этого количества битов.

Фокус в том, что "истина" будет здесь. Представим

эти три бита рядом с друг другом, и рассмотрим самый левый из них.

Давайте изолируем его. И увидим только две возможности.

Или этот левый бит ноль, или единица. Только две эти возможности.

Теперь давайте разберем случай, когда он представлен нулем.

Итак, если он - ноль, то мы получим верхний ряд. Если я просто заблокирую самый левый

бит на нуле, тогда у меня получится, что другие два бита справа от него. Но

вообще-то, мы уже посчитали сколько образцов получится из двух битов, так что

просто переписываем эти четыре модели. Как видим, для левого бита со значением ноль,

будет только четыре образца. Так что

в этом самом высшем ряду будет четыре модели.

Но что насчет другого значения самого левого бита?

Установим теперь его на единице, но все-равно

получим снова четыре модели, так как справа у меня все так же два бита.

Так что имеет смысл просто перерисовать их сюда.

Итак, для трех битов у нас получилось восемь моделей.

Четыре при значении левого на нуле, и

четыре при его значении на единице.

Итак, в общем, для каждого ряда моей маленькой таблицы

вы добавляете по одному биту слева и просто

удваиваете количество образцов, которое у вас получилось в ряду выше. Таким образом, используя

математику, мы видим, что из одного бита получается две модели.

Потом, добавляя еще два бита, у меня уже будет четыре модели, а для трех -

соответственно, восемь. Но, если вы посмотрите только на эти числа, вы увидите их удваивание.

Два, четыре, восемь, шестнадцать... Каждый раз, когда я прибавляю по одному биту, количество

образцов, которое я могу получить, удваивается. Если мы продолжим дальше,

у нас будет 32, 64, 128 и с восемью битами - 256

разных возможных моделей. И, конечно, восемь битов - это размер байта.

Так, что один байт может хранить 256 разных схем. Если говорить математически,

это число - экспоненциально (*возводимое в степень). Т.е. для n-ного количества битов, я могу создать 2 в n-ной

степени разных образцов. Но сейчас я хочу сфокусироваться только на одном байте. И здесь, это то,

что вам нужно знать. Итак, один байт - это группа, состоящая из восьми битов. И мы, вроде как,

пришли к выводу, что их этих восьми битов возможно получить только 256 различных схем.

Я думаю, логичный вопрос здесь - это "где же это будет работать?"

Так что, все, что я хочу сделать сейчас, это показать как я могу использовать эти образцы, чтобы представить

числа. Путь, которому я буду следовать - это не думать о деталях, а просто использовать то,

что из каждого числа я получу 256 моделей. Хотя, каждое число

особенное и его образцы отличаются от образцов любого другого

числа. Это будет просто нашей основой. Итак, давайте поработаем с числом ноль.

Так как у на 256 схем, мы возьмем одну для ноля,

другую - для единицы, третью - для двух, еще одну

для тройки и так далее. И попробуем продолжить до тех пор, пока не

запустим модели. Если, таким образом, мы дойдем до 254, а потом последнюю схему, у нас есть

одна слева, мы используем для числа 255, то 255 будет максимальное представимое

число для одного байта. Думаю, естественным вопросом будет, почему 255?

Не 256? У нас есть 256 образца и причина, по которой не 256 -

это то, что один из них мы используем для ноля. Числа "ноль". Так .что если вы посчитаете

все числа, у вам получится именно 255 чисел. Последняя схема использована

для 255; образцом под номером 256. Таким образом, если мы будем думать над тем, что может хранится

в одном байте, используя цветовую презентацию мы скажем, что один бит будет хранить

числа от нуля до 255. Итак, 255 - наш максимум. К этому мы уже приходили раньше,

когда работали с кодом " pixel.setRed" и какое число мы там устанавливали?

Число в ранже от 0 до 255. Почему? Потому что

красная величины для одного пикселя хранится в компьютере в одном байте. И этот байт

хранит в себе числа от 0 до 255. Это прост есть. Он не может хранить, скажем,

300 или минус 12, или сколько-то там. В цветовой схеме "setRed" использует именно

эти числа. Это просто отражает величину красного значения и это также правдиво для

зеленого, и синих значений. Каждое из них хранится одним

восьмибитным байтом и поэтому имеет именно такой ранж (0... 255). Так что,

теперь вы знаете тайну 255.