Zmienne 101: poznanie komputera

Niestety widziałem, że niewielu chce nauczyć się programowania tego 2018 roku 🙁, ale nawet gdybym tylko przeczytał mój Poprzedni artykuł osoba i po krótkim czasie jest w stanie wysłać zobowiązanie do projektu wolnego oprogramowania, byłbym zadowolony ze swojej pracy 🙂

Dla tych, którzy kochają bezpieczeństwo, obiecuję, że poniżej będzie post o bezpieczeństwie 🙂 więc wszyscy są zadowoleni, jeśli ktoś chce się czegoś innego nauczyć (jak git, administracja serwerem, czy co ja wiem: p), lub skomentować na inny temat, na który nie można łatwo odpowiedzieć w polu komentarza, daj mi znać, a zobaczymy, jak możemy to naprawić 😉

Cóż, teraz, jeśli przejdziemy do rzeczy, wcześniej rozmawialiśmy o pisaniu i że miało to związek ze sposobem, w jaki zapisujemy nasze zmienne w programie, teraz przyjrzymy się trochę temu, co dzieje się w środku i miejmy nadzieję, że tak może być wystarczająco jasne.

Bity

Myślę, że jest to temat, który zawsze poruszam pisząc o programowaniu, na pewno jest to coś, co mnie fascynuje i pomogło mi zrozumieć wiele rzeczy, teraz spróbuję trochę wyjaśnić, jacy są, jak się je czyta i do czego służą 🙂

Pomyśl o włączniku światła, kiedy obwód jest zamknięty, mamy 0 na ekranie, gdy zmieniamy położenie przełącznika, ponieważ a 1🙂 proste, prawda?

Teraz a 0 oraz 1 mogą znaczyć wiele rzeczy, wszystko zależy od kreatywności, z jaką je przyjmujesz, przypuśćmy, że chcę wiedzieć, czy ktoś jedzie na północ, czy na południe, 1 może oznaczać północ i 0, sur 🙂 powiedzmy, że chcę wiedzieć, czy ktoś jest mężczyzną czy kobietą, 1 może to być mężczyzna i 0, kobieta 🙂. Teraz chcę wiedzieć, czy ta osoba jest młoda czy stara (> 22), 0 może oznaczać młody i 1, wyżej. Wyobraźmy sobie… Czy masz jakieś zwierzęta? 1 Powiedziałbym tak, podczas gdy 0 Powiedziałbym nie Teraz chcę, abyś przeczytał ze mną następujący wiersz:

1001

To jest krótki sposób, aby powiedzieć ...

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

który bardzo różni się od:

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

Bajtów

Teraz przejdźmy o krok dalej, nauczmy się czytać bajty. Bajt to sekwencja 8 bitów, które są odczytywane od prawej do lewej i każdy 1 reprezentuje potęgę 2 podniesiony do n gdzie n jest pozycją bitu. Skoro to brzmi jak chiński, dajmy mały przykład 🙂

01001011 Mamy ten bajt, teraz przejdziemy od prawej do lewej (<-) wstawię je od góry do dołu, aby móc zapisać ich znaczenie:

1: bit jest na miejscu 0 wskazuje, że mamy następujące 2 podniesione do zera lub 2^0. Dobrze wiemy, że jest to równoważne 1.

1: drugi bit, teraz pozycja 1: 2^1 co jest tym samym, co mówienie 2

0: trzeci kawałek ... tak powinno być 2^2ale skoro nie jest włączona, wyjdźmy 0

1: czwarty bit, 2^3 u 8 🙂

0: taki sam jak 0

0: inny 0

1: teraz jesteśmy 2^6 o 64

i wreszcie 0 , już wiemy, co to znaczy 🙂 teraz dodamy nasze wyniki i porównamy je z poniższą tabelą 🙂 Mamy 75 więc poszukajmy tego w kolumnie Dziesiętny i zobaczymy, co się pojawi Zwęglać

Mamy jednego K!! Gratulacje, już wiesz, jak czytać binarnie 🙂 Ale najmądrzejsi mogli zauważyć, że otrzymaliśmy również liczbę dziesiętną i że ma ona limit (gdy wszystkie wartości są 1) Ten limit znajduje się w liczbie 255.

słowo

Teraz więcej niż jeden mi powie, ale co jeśli potrzebuję liczby większej niż 255? lub gdzie mogę znaleźć inne postacie, takie jak Japończycy? Cóż, odpowiedź jest prosta, połączmy się 2 bytes. Teraz, gdy mamy dwa, możliwa liczba kombinacji to 2^16 o 65536 możliwe wyniki, takie jak 0 jest jednym z nich, maksymalna możliwa to 65535. Czy ten numer komuś dzwoni? Pamiętasz maksymalną liczbę portów w systemie Linux? Zostawiam im zadanie domowe 😉

Podwójne słowo i poczwórne słowo

Dla bardziej matematycznych istnieją również określone formaty, podwójne słowo zawierać, jak wielu mogło już sobie wyobrazić 2 word o 4 bytes (o 32 bits) informacji, tak samo jak:

11111111111111111111111111111111 lub 0 a 4 294 967 295

W tym momencie wielu będzie się zastanawiać, co się stanie z liczbami ujemnymi, to znaczy, że trzeba je gdzieś rozważyć, prawda? Aby móc zapisać liczbę ujemną, twórcy procesora zdecydowali się zająć pierwszy bit po lewej stronie jako wartość znaku. Oznacza to, że jeśli pierwszy bit to 0 mówimy o liczbie dodatniej, ale jeśli tak jest 1 mamy negatyw. Teraz zobacz, dlaczego te kawałki są tak wyjątkowe, że mogą być czymkolwiek zechcesz 😀

Ale to oczywiście pozostawia nam o jedną pozycję mniej do wykonania mnożenia! Więc nasze0 a 4 294 967 295 staje się:

-2,147,483,648 a +2,147,483,647

Teraz wielu z nas już to zrobiło 64 bits, a to jest wartość a poczwórne słowomożemy mieć wartości od 0 a 18 446 744 073 709 551 615. To duża liczba 🙂

Dlaczego 8 bitów?

Niejeden będzie się nad tym zastanawiać, a odpowiedź tkwi w sprzęcie. Od samego początku procesory potrzebowały danych, aby móc wykonywać operacje. Dane są przechowywane w pamięci komputera i za każdym razem, gdy procesor ich wymaga, wykorzystuje do ich uzyskania magistrale danych. W dawnych czasach autobusy te mogły przesyłać maksymalnie 8 bitów na cykl, co oznacza, że ​​maksymalnym i najbardziej wydajnym sposobem przenoszenia danych było grupowanie 8 bitów i wysyłanie ich do procesora.

Z biegiem czasu, aż do dzisiaj, procesory rozwinęły zdolność przenoszenia 16 bitów, 32 bitów i… 64 bitów.

Co to ma wspólnego z pisaniem?

Jesteśmy teraz w części, w której wszystko ma sens 🙂 Wpisywanie jest właściwością używaną przez języki programowania do nazywania tych przestrzeni pamięci. Wszystkie zmienne mają swój odpowiednik w jednym z tych typów danych, bez względu na ich nazwę. Są one znane jako prymitywne typy danychKażdy język silnie typizowany ma swoją koncepcję tych wartości i ilości, które reprezentują. Na przykład w C mamy bibliotekę limits.h który pokazuje nam maksymalną i minimalną ilość wartości pierwotnych.

Zobaczmy, co się stanie, jeśli spróbujemy złamać jedną z wartości:

Po prawej stronie mamy wartości z pliku limits.h a po lewej przyjęliśmy jedną z tych wartości (unsigned short int) i przypisaliśmy numer wyższy niż odpowiadający. W rezultacie kompilator ostrzega nas, że nadużywamy pamięci, ponieważ binarna forma 66666 nie może pasować do binarnej postaci 65535. To prowadzi nas do lekcji jest gwarancją najlepszej jakości, które mogą dostarczyć Ci Twoje monitory, kiedy programujemy, jeśli Twoja wartość nie wzrośnie znacznie w czasie lub jeśli nie potrzebujesz wartości tak dużych jak Podwójna o poczwórne słowoUżycie właściwego typu zmniejsza ilość pamięci żądanej przez procesor, co oznacza wyższą prędkość pobierania danych, jeśli jest dobrze obliczona.

Ze strony tłumacza jest to łatwiejsze dzięki niejawne konwersje. doGdy zdefiniujemy zmienną w językach takich jak javascript lub Python, interpreter jest odpowiedzialny za zrozumienie, jaki to jest typ i przydzielenie wystarczającej ilości pamięci do wykonywania operacji. Zobaczmy prosty przykład 🙂

Jak widać, nie musimy wyjaśniać interpreterowi Pythona typu naszej zmiennej, ponieważ odpowiada ona za przypisanie typu i przechowywanie go w pamięci 🙂

Poznaj swoje zmienne

Zależy to od języka i typu implementacji, którego będziesz używać, ale pierwszym krokiem do programowania jest nauczenie się zmiennych, których możesz używać 🙂 Po zrozumieniu zmiennych będziesz mógł z nich korzystać sprawnie i logicznie w celu przechowywania informacji (podanych przez użytkownika lub przez system). To jest pierwszy krok na drabinie programowania i miejmy nadzieję, że po przeczytaniu tego artykułu lepiej zrozumiesz, jak działa Twój komputer i jak przechowuje informacje. Będzie ze mną do następnego artykułu, pamiętaj, aby zostawić swoje komentarze, aby zobaczyć, czy musisz wzmocnić lub skomentować jakiś konkretny punkt. pozdrowienia