משתנים 101: הכרת המחשב

למרבה הצער ראיתי שלא רבים רוצים ללמוד לתכנת את 2018 זו 🙁 אבל גם אם רק קראתי את שלי מאמר קודם אדם ואחרי זמן מה מסוגל לשלוח התחייבות לפרויקט תוכנה בחינם, הייתי מרוצה מהעבודה שלי 🙂

למי שאוהב ביטחון, אני מבטיח לך שההודעה הבאה תהיה פוסט על אבטחות אבטחה כדי שכולם יהיו מרוצים, אם מישהו רוצה ללמוד משהו אחר (כמו git, ניהול שרתים, או שאני לא יודע: p), או להגיב על נושא אחר שלא ניתן לענות עליה בצורה פשוטה בתיבת ההערות, הודע לי ונראה איך נוכל לעבוד את זה 😉

ובכן, עכשיו אם נלך לדבר שלנו, קודם דיברנו על הקלדה, ושהדבר קשור לאופן שבו אנו שומרים את המשתנים שלנו בתוכנית, עכשיו אנחנו הולכים לבחון קצת מה קורה בפנים ומקווה שזה יכול להיות נקי מספיק.

Bits

אני חושב שזה נושא שאני תמיד נוגע בו כשאני כותב על תכנות, זה בהחלט משהו שמרתק אותי ועזר לי להבין דברים רבים, עכשיו אנסה להסביר קצת איך הם, איך קוראים אותם, ו למה הם מיועדים 🙂

תחשוב על מתג תאורה, כאשר המעגל סגור, יש לנו 0 על המסך, כאשר אנו משנים את מיקום המתג, כי א 1🙂 פשוט לא?

עכשיו א 0 ו 1 הם יכולים להיות בעלי דברים רבים, הכל תלוי ביצירתיות שבה אתה לוקח את זה, נניח שאני רוצה לדעת אם מישהו הולך לצפון או לדרום, 1 יכול להיות צפון ו 0בואו נגיד שאני רוצה לדעת אם מישהו הוא גבר או אישה, 1 זה יכול להיות גבר ו 0, אישה 🙂. עכשיו אני רוצה לדעת אם האדם הזה צעיר או זקן (> 22), 0 יכול להיות צעיר ו 1, גבוה יותר. בואו נמשיך לדמיין ... יש לכם חיות מחמד? 1 הייתי אומר כן, בזמן 0 הייתי אומר שלא עכשיו אני רוצה שתקרא איתי את השורה הבאה:

1001

זו הדרך הקצרה לומר ...

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

שהוא שונה מאוד מ:

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

בתים

עכשיו בואו נתקדם צעד אחד קדימה, בואו ללמוד איך לקרוא בתים. בתים הוא הרצף של 8 סיביות, אשר נקראים מימין לשמאל וכל אחד מהם 1 מייצג כוח של 2 הועלה ל n דונדה n הוא עמדת הסיביות. מכיוון שזה נשמע כמו סינית, בואו נביא דוגמה קטנה

01001011 יש לנו את הבית הזה, עכשיו אנחנו הולכים מימין לשמאל (<-) אני הולך לשים אותם מלמעלה למטה כדי שאוכל לכתוב את משמעותם:

1: הקטע כשהוא במצב 0 מציין שיש לנו את 2 הבאים שהועלו לאפס או 2^0. הבאר הזו שאנחנו יודעים שקולה ל 1.

1: החלק השני, עכשיו המיקום 1: 2^1 שזה כמו לומר 2

0: סיבית שלישית ... זה אמור להיות 2^2, אך מכיוון שהוא אינו פועל, אנו הולכים להשאיר אותו פעיל 0

1: ביט רביעי, 2^3 u 8 ???

0: זהה ל 0

0: אחר 0

1: עכשיו אנחנו בפנים 2^6 o 64

ולבסוף 0 , אנחנו כבר יודעים מה זה אומר 🙂 עכשיו אנחנו הולכים להוסיף את התוצאות שלנו ולהשוות אותן עם הטבלה הבאה 🙂 יש לנו 75 אז בואו נחפש זאת בטור עֶשׂרוֹנִי ונראה מה מופיע ב Char

יש לנו אחד K!! מזל טוב, אתה כבר יודע לקרוא בינארי 🙂 אבל הכי מרושע הבחין שקיבלנו גם מספר עשרוני, ושיש לו גבול (כשכל הערכים הם 1) מגבלה זו נמצאת במספר 255.

Word

עכשיו יותר מאחד יגידו לי, אבל מה אם אני צריך מספר גדול מ- 255? או היכן אוכל למצוא דמויות אחרות כמו היפנים? ובכן התשובה היא פשוטה, בואו נרכיב 2 bytes. עכשיו שיש לנו שניים, המספר האפשרי של שילובים שיש לנו הוא 2^16 o 65536 תוצאות אפשריות, כגון 0 הוא אחד מאלה, המקסימום האפשרי הוא 65535. האם המספר הזה מצלצל בפעמון? זוכר את המספר המרבי של יציאות במערכת לינוקס? אני משאיר להם שיעורי בית 😉

מילה כפולה ומילה מרובעת

למתמטיקה יותר יש גם פורמטים ספציפיים, מילה כפולה להכיל, כפי שרבים כבר דמיינו 2 word o 4 bytes (o 32 bits) מידע, כמו לומר:

11111111111111111111111111111111 אל 0 a 4 294 967 295

בשלב זה רבים יתהו מה קורה עם מספרים שליליים, כלומר איפשהו עליהם להרהר, נכון? על מנת להצליח לאחסן מספר שלילי, מפתחי המעבדים בחרו לתפוס את הביט הראשון משמאל כערך סימן. משמעות הדבר היא שאם הסיבית הראשונה היא 0 אנחנו מדברים על מספר חיובי, אבל אם זה כן 1 יש לנו שלילי. עכשיו תראה מדוע החלקים כל כך מיוחדים, שהם יכולים להיות מה שאתה רוצה 😀

אבל זה כמובן משאיר אותנו עם עמדה אחת פחות לעשות את הכפל! אז שלנו0 a 4 294 967 295 הופך להיות:

-2,147,483,648 a +2,147,483,647

עכשיו, לרבים מאיתנו כבר יש 64 bits, וזה הערך של a מילה מרובעת, יכולים להיות לנו ערכים הנעים בין 0 a 18 446 744 073 709 551 615. זה מספר גדול 🙂

למה 8 ביט?

זה משהו שיותר מאחד יתהו, והתשובה היא בחומרה. מההתחלה, מעבדים היו זקוקים לנתונים כדי להיות מסוגלים לבצע פעולות. הנתונים נשמרים בזיכרון המחשב ובכל פעם שהמעבד דורש זאת, הוא משתמש באוטובוסי הנתונים כדי להשיג אותם. בימי קדם, אוטובוסים אלה יכלו לתקשר מקסימום 8 סיביות לכל מחזור, המשמעות היא שהדרך המרבית והיעילה ביותר להעביר נתונים הייתה קיבוץ 8 סיביות ושליחתם למעבד.

עם חלוף הזמן, עד היום, פיתחו המעבדים יכולת להזיז 16 ביטים, 32 ביטים ו ... 64 ביטים.

מה הקשר לקלדה?

כעת אנו נמצאים בשלב בו הכל הגיוני 🙂 הקלדה היא מאפיין ששפות התכנות משתמשות בו כדי למנות את חללי הזיכרון הללו. כל המשתנים מקבילים לאחד מסוגי הנתונים הללו, לא משנה איך הם נקראים. אלה ידועים בשם סוגי נתונים פרימיטיבייםלכל שפה מוקלדת יש תפיסה של ערכים אלה, ואת הכמות שהם מייצגים. לדוגמא ב- C יש לנו את הספרייה limits.h שמראה לנו את הכמות המקסימלית והמינימלית של ערכים פרימיטיביים.

בואו נראה מה קורה אם ננסה לשבור את אחד הערכים:

בצד ימין יש לנו את ערכי הקובץ limits.h ומשמאל לקחנו אחד מהערכים האלה (unsigned short int) והקצנו מספר גבוה מזה המקביל. כתוצאה מהדר מזהיר אותנו שאנחנו משתמשים לרעה בזיכרון בגלל הצורה הבינארית של 66666 לא יכול להתאים בצורה הבינארית של 65535. זה מוביל אותנו לשיעור ב ביצועים כאשר אנו מתכנתים, אם הערך שלך לא יגדל הרבה עם הזמן, או אם אינך זקוק לערכים גדולים כמו אלה של לְהַכפִּיל o מילה מרובעתשימוש בסוג הנכון מפחית את כמות הזיכרון המבוקשת על ידי המעבד, מה שמרמז על מהירות אחזור נתונים גבוהה יותר אם הוא מחושב היטב.

בצד המתורגמן זה קל יותר בגלל המרות מרומזות. גכאשר אנו מגדירים משתנה בשפות כמו javascript או Python, המתורגמן הוא האחראי על הבנת הסוג שהוא, והקצאת מספיק שטח זיכרון לביצוע הפעולות. בואו נראה דוגמה פשוטה 🙂

כפי שאתה יכול לראות, אנחנו לא צריכים להסביר למתורגמן לפיתון את סוג המשתנה שלנו, כי הוא דואג להקצות סוג ולאחסן אותו בזיכרון 🙂

דע את המשתנים שלך

זה תלוי בשפה ובסוג ההטמעה בה אתה מתכוון להשתמש, אך הצעד הראשון שתוכל לתכנת הוא ללמוד את המשתנים שבהם תוכל להשתמש 🙂 ברגע שתבין את המשתנים, תוכל להשתמש בהם ביעילות והגיון לאחסון מידע (המסופק על ידי משתמש או על ידי המערכת). זהו השלב הראשון בסולם התכנות ובתקווה לאחר קריאת מאמר זה, תהיה לך הבנה טובה יותר של אופן פעולתו של המחשב שלך ואיך הוא מאחסן מידע. זה יהיה איתי עד למאמר הבא, זכור להשאיר את התגובות שלך כדי לראות אם אתה צריך לחזק או להגיב על נקודה מסוימת. לחיים