Μεταβλητές 101: Γνωρίζοντας τον υπολογιστή σας

Δυστυχώς, έχω δει ότι πολλοί δεν θέλουν να μάθουν να προγραμματίζουν αυτό το 2018 🙁 αλλά ακόμα κι αν είχα διαβάσει μόνο το δικό μου προηγούμενο άρθρο ένα άτομο και μετά από λίγο χρόνο μπορεί να στείλει μια δέσμευση σε ένα έργο ελεύθερου λογισμικού, θα ήμουν ικανοποιημένος με τη δουλειά μου 🙂

Για όσους αγαπούν την ασφάλεια, σας υπόσχομαι ότι τα ακόλουθα θα είναι μια ανάρτηση σχετικά με τα todos ασφαλείας, ώστε όλοι να είναι ευχαριστημένοι, αν κάποιος θέλει να μάθει κάτι άλλο (όπως git, διαχείριση διακομιστή ή δεν ξέρω: p) ή σχολιάστε κάποιο άλλο θέμα που δεν μπορεί να απαντηθεί με απλό τρόπο στο πλαίσιο σχολίων, επιτρέψτε μου να ξέρω και βλέπουμε πώς μπορούμε να το δουλέψουμε 😉

Λοιπόν, τώρα αν πάμε στο πράγμα μας, προηγουμένως μιλήσαμε για την πληκτρολόγηση και ότι αυτό είχε να κάνει με τον τρόπο με τον οποίο αποθηκεύουμε τις μεταβλητές μας σε ένα πρόγραμμα, τώρα πρόκειται να αναθεωρήσουμε λίγο τι συμβαίνει μέσα και ελπίζουμε ότι θα μπορεί να είναι αρκετά σαφές.

bits

Νομίζω ότι αυτό είναι ένα θέμα που αγγίζω πάντα όταν γράφω για τον προγραμματισμό, είναι σίγουρα κάτι που με συναρπάζει και που με βοήθησε να καταλάβω πολλά πράγματα, τώρα θα προσπαθήσω να εξηγήσω λίγο πώς είναι, πώς διαβάζονται και για τι χρησιμεύουν 🙂

Σκεφτείτε έναν διακόπτη φωτός, όταν το κύκλωμα είναι κλειστό, έχουμε ένα 0 στην οθόνη, όταν αλλάζουμε τη θέση του διακόπτη, επειδή a 1🙂 απλό δεν είναι;

Τώρα α 0 και ένα 1 μπορούν να σημαίνουν πολλά πράγματα, όλα εξαρτώνται από τη δημιουργικότητα με την οποία το παίρνετε, ας υποθέσουμε ότι θέλω να ξέρω αν κάποιος πηγαίνει στο Βορρά ή στο Νότο, 1 μπορεί να σημαίνει βόρεια και 0, ας πούμε ότι θέλω να ξέρω αν κάποιος είναι άντρας ή γυναίκα, 1 μπορεί να είναι ένας άντρας και 0, γυναίκα 🙂. Τώρα θέλω να μάθω αν αυτό το άτομο είναι νεαρό ή μεγαλύτερο (> 22), 0 μπορεί να σημαίνει νέους και 1, πιο ψηλά. Ας συνεχίσουμε να φανταζόμαστε… Έχετε κατοικίδια; 1 Θα έλεγα ναι, ενώ 0 Θα έλεγα όχι Τώρα θέλω να διαβάσετε την ακόλουθη γραμμή μαζί μου:

1001

Αυτός είναι ο σύντομος τρόπος να πούμε ...

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

που είναι πολύ διαφορετικό από:

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

Bytes

Τώρα ας προχωρήσουμε ένα βήμα παραπέρα, ας μάθουμε πώς να διαβάζουμε bytes. Ένα byte είναι η ακολουθία των 8 bit, τα οποία διαβάζονται από δεξιά προς τα αριστερά και το καθένα 1 αντιπροσωπεύει μια δύναμη του 2 έθεσε στο n όπου n είναι η θέση bit. Όπως ακούγεται σαν κινέζικο, ας δώσουμε ένα μικρό παράδειγμα 🙂

01001011 Έχουμε αυτό το byte, τώρα θα πάμε από δεξιά προς τα αριστερά (<-) Θα τα βάλω από πάνω προς τα κάτω για να μπορέσω να γράψω το νόημά τους:

1: το κομμάτι όταν βρίσκεται στη θέση του 0 δείχνει ότι έχουμε τα ακόλουθα 2 αυξημένα στο μηδέν ή 2^0. Αυτό το καλά που γνωρίζουμε είναι ισοδύναμο με 1.

1: το δεύτερο bit, τώρα η θέση 1: 2^1 που είναι το ίδιο με το ρητό 2

0: τρίτο bit ... αυτό πρέπει να είναι 2^2, αλλά επειδή δεν είναι ενεργοποιημένο, θα το αφήσουμε 0

1: τέταρτο bit, 2^3 u 8 ????

0: το ίδιο με 0

0: άλλα 0

1: τώρα είμαστε 2^6 o 64

και τελικά 0 , γνωρίζουμε ήδη τι σημαίνει 🙂 τώρα πρόκειται να προσθέσουμε τα αποτελέσματά μας και να τα συγκρίνουμε με τον ακόλουθο πίνακα 🙂 Έχουμε ένα 75 οπότε ας το αναζητήσουμε στη στήλη Δεκαδικός και θα δούμε τι εμφανίζεται Char

Έχουμε ένα K!! Συγχαρητήρια, γνωρίζετε ήδη πώς να διαβάσετε σε δυαδικό 🙂 Αλλά οι πιο σαφείς μπορεί να έχουν παρατηρήσει ότι έχουμε επίσης λάβει έναν δεκαδικό αριθμό και ότι έχει ένα όριο (όταν όλες οι τιμές είναι 1) Αυτό το όριο βρίσκεται στον αριθμό 255.

λέξη

Τώρα περισσότερα από ένα θα μου πουν, αλλά τι γίνεται αν χρειάζομαι έναν αριθμό μεγαλύτερο από 255; ή πού μπορώ να βρω άλλους χαρακτήρες όπως οι Ιάπωνες; Λοιπόν η απάντηση είναι απλή, ας βάλουμε μαζί 2 bytes. Τώρα που έχουμε δύο, ο πιθανός αριθμός συνδυασμών που έχουμε είναι 2^16 o 65536 πιθανά αποτελέσματα, όπως 0 είναι ένα από αυτά, το μέγιστο δυνατό είναι 65535. Αυτός ο αριθμός χτυπάει ένα κουδούνι; Θυμάστε τον μέγιστο αριθμό θυρών σε ένα σύστημα Linux; Τους αφήνω την εργασία 😉

Διπλή λέξη και τετραπλή λέξη

Για τα πιο μαθηματικά υπάρχουν επίσης συγκεκριμένες μορφές, διπλή λέξη περιέχουν, όπως πολλοί έχουν ήδη φανταστεί 2 word o 4 bytes (o 32 bits) πληροφοριών, όπως το να λέει:

11111111111111111111111111111111 ή de 0 a 4 294 967 295

Σε αυτό το σημείο πολλοί θα αναρωτηθούν τι συμβαίνει με τους αρνητικούς αριθμούς, δηλαδή, κάπου πρέπει να μελετηθούν, σωστά; Για να είναι σε θέση να αποθηκεύσουν έναν αρνητικό αριθμό, οι προγραμματιστές επεξεργαστών επέλεξαν να καταλάβουν το πρώτο bit στα αριστερά ως τιμή σήματος. Αυτό σημαίνει ότι εάν το πρώτο bit είναι 0 μιλάμε για έναν θετικό αριθμό, αλλά αν είναι 1 έχουμε αρνητικό. Τώρα δείτε γιατί τα κομμάτια είναι τόσο ξεχωριστά, μπορούν να είναι ό, τι θέλετε 😀

Αλλά αυτό προφανώς μας αφήνει με μια λιγότερη θέση να κάνουμε τον πολλαπλασιασμό! Έτσι μας0 a 4 294 967 295 γίνεται:

-2,147,483,648 a +2,147,483,647

Τώρα, πολλοί από εμάς έχουμε ήδη 64 bits, και αυτή είναι η τιμή ενός τετραπλή λέξη, μπορούμε να έχουμε τιμές που κυμαίνονται από 0 a 18 446 744 073 709 551 615. Αυτός είναι ένας μεγάλος αριθμός 🙂

Γιατί 8 bit;

Αυτό είναι κάτι που αναρωτιούνται περισσότερα από ένα και η απάντηση είναι στο υλικό. Από την αρχή, οι επεξεργαστές χρειάζονταν δεδομένα για να είναι σε θέση να εκτελούν λειτουργίες. Τα δεδομένα αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή και κάθε φορά που το απαιτεί ο επεξεργαστής, χρησιμοποιεί τους διαύλους δεδομένων για να τα πάρει. Στην αρχαιότητα, αυτά τα λεωφορεία μπορούσαν να επικοινωνούν το πολύ 8 bit ανά κύκλο, αυτό σημαίνει ότι ο μέγιστος και πιο αποτελεσματικός τρόπος μεταφοράς δεδομένων, ήταν η ομαδοποίηση 8 bit και η αποστολή τους στον επεξεργαστή.

Με την πάροδο του χρόνου, μέχρι σήμερα, οι επεξεργαστές έχουν αναπτύξει την ικανότητα να μετακινούν 16 bit, 32 bit και… 64 bit.

Τι σχέση έχει με την πληκτρολόγηση;

Βρισκόμαστε τώρα στο σημείο όπου όλα έχουν νόημα 🙂 Η πληκτρολόγηση είναι μια ιδιότητα που χρησιμοποιούν οι γλώσσες προγραμματισμού για να ονομάσουν αυτούς τους χώρους μνήμης. Όλες οι μεταβλητές έχουν την αντίστοιχη σε έναν από αυτούς τους τύπους δεδομένων, ανεξάρτητα από το τι ονομάζονται. Αυτά είναι γνωστά ως πρωτόγονοι τύποι δεδομένωνΚάθε έντονα δακτυλογραφημένη γλώσσα έχει τη σύλληψη αυτών των τιμών και την ποσότητα που αντιπροσωπεύουν. Για παράδειγμα στο C έχουμε τη βιβλιοθήκη limits.h που μας δείχνει τη μέγιστη και ελάχιστη ποσότητα πρωτόγονων τιμών.

Ας δούμε τι θα συμβεί αν προσπαθήσουμε να σπάσουμε μία από τις τιμές:

Στα δεξιά έχουμε τις τιμές του αρχείου limits.h και στα αριστερά έχουμε λάβει μία από αυτές τις τιμές (unsigned short int) και έχουμε εκχωρήσει έναν αριθμό υψηλότερο από τον αντίστοιχο. Ως αποτέλεσμα, ο μεταγλωττιστής μας προειδοποιεί ότι κάνουμε κατάχρηση μνήμης επειδή η δυαδική μορφή του 66666 δεν μπορεί να χωρέσει στη δυαδική μορφή του 65535. Αυτό μας οδηγεί σε ένα μάθημα επίδοση όταν προγραμματίζουμε, εάν η αξία σας δεν πρόκειται να αυξηθεί πολύ με την πάροδο του χρόνου, ή εάν δεν χρειάζεστε τιμές τόσο μεγάλες όσο αυτές διπλασιαστεί o τετραπλή λέξηΗ χρήση του σωστού τύπου μειώνει την ποσότητα μνήμης που απαιτείται από τη CPU, πράγμα που συνεπάγεται υψηλότερη ταχύτητα λήψης δεδομένων εάν υπολογίζεται σωστά.

Από την πλευρά του διερμηνέα αυτό είναι ευκολότερο λόγω του σιωπηρές μετατροπές. ντοΌταν ορίζουμε μια μεταβλητή σε γλώσσες όπως το javascript ή το Python, ο διερμηνέας είναι υπεύθυνος για την κατανόηση του είδους του και διαθέτοντας αρκετό χώρο μνήμης για την εκτέλεση των λειτουργιών. Ας δούμε ένα απλό παράδειγμα 🙂

Όπως μπορείτε να δείτε, δεν χρειάζεται να εξηγήσουμε στον διερμηνέα python τον τύπο της μεταβλητής μας, επειδή είναι υπεύθυνος για την εκχώρηση ενός τύπου και την αποθήκευσή του στη μνήμη 🙂

Γνωρίστε τις μεταβλητές σας

Αυτό εξαρτάται από τη γλώσσα και τον τύπο εφαρμογής που πρόκειται να χρησιμοποιήσετε, αλλά το πρώτο βήμα για να μπορέσετε να προγραμματίσετε είναι να μάθετε τις μεταβλητές που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε 🙂 Μόλις καταλάβετε τις μεταβλητές, θα είστε σε θέση να τις χρησιμοποιήσετε αποτελεσματικά και λογικά για να αποθηκεύσετε πληροφορίες (παρέχονται από έναν χρήστη ή από το σύστημα). Αυτό είναι το πρώτο βήμα στη σκάλα προγραμματισμού και ελπίζουμε ότι αφού διαβάσετε αυτό το άρθρο, θα έχετε καλύτερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του υπολογιστή σας και του τρόπου αποθήκευσης πληροφοριών. Θα είναι μαζί μου μέχρι το επόμενο άρθρο, θυμηθείτε να αφήσετε τα σχόλιά σας για να δείτε αν πρέπει να ενισχύσετε ή να σχολιάσετε κάποιο συγκεκριμένο σημείο. Στην υγειά σας