Variables 101: Coneixent el teu ordinador

Tristament he vist que no molts volen aprendre a programar aquest 2018 🙁 però encara que només hagués llegit el meu article anterior una persona i després una mica de temps aquesta sigui capaç d'enviar un commit a algun projecte de programari lliure, jo em donaria per satisfet amb la meva tasca 🙂

Per als amants de la seguretat, els prometo que el següent serà un post sobre seguretat 🙂 així tots contents, si algú desitja aprendre una altra cosa (com git, administració de servidors, o jo que sé: p), o que comenti algun altre tema que no pugui respondre de manera senzilla en el quadre de comentaris, feu-m'ho i veiem com podem treballar-😉

Bé, ara si anem a la nostra, anteriorment parlem sobre tipat, i que aquest tenia a veure amb la forma en què guardem les nostres variables en un programa, ara anem a revisar una mica de què passa a l'interior i esperem que pugui ser prou clar.

Bits

Crec que aquest és un tema que sempre toco quan escric sobre programació, certament és una cosa que em fascina i que m'ha ajudat a comprendre moltes coses, ara intentaré explicar una mica com són, com es llegeixen, i per a què serveixen 🙂

Pensin en un interuptor de llum, quan el circuit està tancat, tenim un 0 a la pantalla, quan vam canviar de posició l'interruptor, doncs un 1🙂 ¿senzill no és cert?

Ara, un 0 i un 1 poden significar moltes coses, tot depèn de la creativitat amb què ho prenguis, suposem que jo vull saber si algú va a anar a el Nord o al Sud, 1 pot significar nord i 0, Sud 🙂 diguem que jo vull saber si algú és home o dona, 1 pot ser home i 0, Dona 🙂. Ara vull saber si aquesta persona és jove o major (> 22), 0 pot significar jove i 1, Major. Seguim imaginant ... Té alguna mascota? 1 diria que sí, mentre que 0 diria que no. Ara vull que llegeixin amb mi la següent línia:

1001

Això és la forma breu de dir ...

Una jóven mujer de no más de 22 años se dirige al norte acompañada de su mascota.

el que és molt diferent a:

0110 o Un hombre con más de 22 años de edad se dirige solo hacia el sur.

Bytes

Ara anirem un pas endavant, anem a aprendre a llegir bytes. Un byte és la successió de 8 bits, els quals es llegeixen de dreta a esquerra i cada 1 representa una potència de 2 elevat a la n on n és la posició de l'bit. Com sona a xinès, posarem un petit exemple 🙂

01001011 Tenim aquest byte, ara anem a anar de dreta a esquerra (<-) jo vaig a posar-los de dalt a baix per poder escriure el seu signifiacdo:

1: El bit a l'estar en la posició 0 ens indica que tenim el següent 2 elevat a la zero o 2^0. Això bé sabem que equival a 1.

1: El segon bit, ara la posició 1: 2^1 que és el mateix que dir 2

0: Tercer bit ... aquí hauria de ser 2^2, Mes com no està encès, anem a deixar-lo en 0

1: Quart bit, 2^3 u 8 🙂

0: El mateix que 0

0: un altre 0

1: Ara estem en 2^6 o 64

i finalment 0 , Que ja sabem el que significa 🙂 ara anem a sumar els nostres resultats i comparar-los amb la següent taula 🙂 Tenim un 75 per la qual cosa anem a buscar-lo en la columna Decimal i veurem el que apareix en char

'Tenim una K!! Felicitats, ja saben llegir en binari 🙂 Però els més sagaços hauran pogut notar que també hem obtingut un nombre decimal, i que aquest té un límit (quan tots els valors són 1) Aquest límit es troba al número 255.

Paraula

Ara més d'un em dirà, però què passa si necessito un nombre major a 255? o On puc trobar altres caràcters com els japoneces? Doncs la resposta és simple, ajuntem 2 bytes. Ara que tenim dos, la quantitat possible de combinacions que tenim és 2^16 o 65536 possibles resultats, com el 0 és un d'aquests, el màxim possible és 65535. ¿A algú li sona aquest número? Recorden la quantitat màxima de ports en un sistema linux? Els hi deixo de tasca 😉

Double word & quad word

Per als més matemàtics també existeixen formats específics, els double word contenen, com molts ja hauran imaginat 2 word o 4 bytes (o 32 bits) D'informació, el mateix que dir:

11111111111111111111111111111111 a 0 a 4 294 967 295

A hores d'ara molts es preguntaran què passa amb els números negatius, és a dir, en algun lloc han d'estar contemplats ¿no és cert? Per poder emmagatzemar un nombre negatiu, els desenvolupadors de processadors van triar ocupar el primer bit de l'esquerra com un valor de signe. Això vol dir que si el primer bit és 0 parlem d'un nombre positiu, però si és 1 tenim un negatiu. Ara veuen per què els bits són tan especials, poden ser el que tu vulguis 😀

Però això evidentment ens deixa amb una posició menys per realitzar la multiplicació! Pel que el nostre0 a 4 294 967 295 es converteix en:

-2,147,483,648 a +2,147,483,647

Ara bé, molts ja tenim processadors de 64 bits, I aquest és el valor d'un paraula quàdruple, Podem tenir valors que van des del 0 a 18 446 744 073 709 551 615. Aquest sí que és un nombre gran 🙂

Per què 8 bits?

Això és una cosa que ja més d'un s'estarà preguntant, i la resposta està en el maquinari. Des del seu origen, els processadors necessitaven data per poder realitzar operacions. La data s'emmagatzema en la memòria de l'ordinador i cada vegada que el processador la requereix utilitza els busos de data per aconseguir-la. En l'antiguitat, aquests busos podien comunicar un màxim de 8 bits per cicle, això vol dir que el màxim i més eficient manera de moure data, era agrupant 8 bits i manant aquests a el processador.

Amb el pas el temps, fins al dia d'avui, els processadors han desenvolupat la hablidad de moure 16 bits, 32bits i ... 64 bits.

Què té a veure amb el tipatge?

Ja arribem a la part on tot cobra sentit 🙂 El tipatge és una propietat que utilitzen els llenguatges de programació per a denominar aquests espais de memòria. Totes les variables tenen la seva contrapart en algun d'aquests tipus de data, sense importar com siguin trucades. Aquests es coneixen com tipus de dada primitius, Cada llenguatge fortament tipat té la seva concepció d'aquests valors, i la quantitat que representen. Per exemple en C tenim la biblioteca limits.h que ens mostra la quantitat màxima i mínima dels valors primitius.

Vegem el que passa si intentem trencar un dels valors:

A la dreta tenim els valors de l'arxiu limits.h ia l'esquerra hem pres un d'aquests valors (unsigned short int) I li hem assignat un número major a l'corresponent. Com a resultat el compilador ens adverteix que estem utilitzant malament la memòria perquè la forma binària de 66666 no pot cabre en la forma binària de 65535. Això ens porta a una lliçó de performance quan programem, si el teu valor no creixerà molt al llarg de el temps, o si no requereixes valors tan grans com els d'un doble o paraula quàdruple, Utilitzar el tipus correcte redueix la quantitat de memòria sol·licitada pel CPU, el que implica una major velocitat d'obtenció de data si està ben calculada.

Al costat dels intèrprets això és més senzill a causa de les conversions implícites. Cuan definim una variable en llenguatges com Javascript o Python, l'intèrpret s'encarrega d'entendre quin tipus és, i assignar l'espai suficient de memòria per a realitzar les operacions. Vegem un exemple senzill 🙂

Com poden veure, no hem d'explicar a l'intèrpret de python el tipus de la nostra variable, perquè ell mateix s'encarrega d'assignar un tipus i emmagatzemar-lo en memòria 🙂

Coneix els teus variables

Això depèn de l'llenguatge i tipus d'implementació que vagis a utilitzar, però el primer pas per poder programar és aprendre les variables que pots utilitzar 🙂 Un cop comprenguis les variables, estaràs en situació de poder utilitzar-les de manera eficient i lògica per emmagatzemar informació (proveïda per un usuari o pel sistema). Aquest és el primer pas en l'escala de la programació i amb sort, després de llegir aquest article, hauràs comprès una mica millor com és que funciona el teu ordinador i com emmagatzema la informació. Amb mi serà fins al següent article, recordin deixar els seus comentaris per saber si cal reforçar o comentar algun punt en específic. Salutacions