Bits, bytes e binário

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Já se perguntou o que eles realmente são – bits, bytes e binários? Semelhante em som, bastante diferente no que significa, este artigo apresenta os computadores em seu núcleo: nós o levamos para o nível físico e muito mais …

Bit and Bits!

Os computadores processam dados de maneira diferente de seres humanos. Mas você já se perguntou como essas enormes quantidades de dados são realmente armazenadas? Bem-vindo aos computadores são o seu núcleo: bits. Cada parte da informação, na maioria dos sistemas de computação atuais, seja seu PC de mesa, seu celular ou a tela inteligente de sua geladeira inteligente, é armazenada por meio de & # 8216; bits ’.

A informação mais granular que um computador pode “ compreender ” e o processo é um pouco. Mas o que é um pouco? Como podemos quantificar um pouco? na verdade, é muito simples. Imagine que você tem um pequeno pedaço de metal (de uma forma que pode ser magnetizada) e um ímã. Se você magnetizar a peça de metal, chamaremos esse estado de magnetizado ou 1. Se não magnetizarmos a peça de metal, ou revertermos uma peça de metal magnetizada para um estado desmagnetizado, chamaremos tal estado desmagnetizado de 0.

Isto é, em essência, o que um bit é: uma peça de metal magnetizada ou desmagnetizada. Assim, parece que não podemos armazenar muitas informações em um único bit: apenas 0 e 1 – dois estados possíveis. Vamos pegar oito bits em vez disso e ver o que podemos fazer com isso.

Byte e bytes!

Quando combinamos oito bits, formamos um byte. Um byte é um conceito humano, não aquele que um computador pode entender em seus núcleos. Os primeiros desenvolvedores de computador decidiram criar bytes de 8 bits. Vamos ver quantas combinações podemos criar usando oito bits, definidas para um estado de 0 ou 1:

 0000 0000 = 0 0000 0001 = 1 0000 0010 = 2 0000 0011 = 3 ... 0000 1000 = 8 0000 1001 = 9 ... 0100 0000 = 64 ... 1000 0000 = 128 1000 0001 = 129 1000 0010 = 130 ... 1111 1111 = 255 

À esquerda está o número binário, à direita está o número decimal.

Existem exatamente 256 combinações possíveis (0 a 255). Embora tenhamos apenas oito pequenas peças de metal e um ímã, agora podemos armazenar 255 estados diferentes simplesmente magnetizando ou desmagnetizando qualquer uma das oito peças de metal. Excelente? Talvez, mas se você considerar que um arquivo PDF simples com algumas páginas digitalizadas pode facilmente ter 10 Megabytes (= 10.000.000 bytes ou 80.000.000 bits), você pode se perguntar como qualquer computador pode lidar com 80 milhões de pequenos pedaços de metal 😉

Ainda mais surpreendente é que muitas pessoas têm uma conexão de Internet de 50 Mbps (Megabit por segundo) ou mais. 50 Mbps equivale a 6.250.000 bytes por segundo, o que, por sua vez, é surpreendente como 50.000.000 de bits por segundo. Nesse caso, os dados não são armazenados em peças de metal magnetizadas.

A próxima pergunta que pode vir à mente é – onde esses bits são gravados? Qualquer forma de armazenamento em um sistema de computação. Por exemplo, para os chips de memória principais em seu computador, mas também para um disco físico, por exemplo do tipo de HDD (unidade de disco rígido) mais antigo que tinha discos magnetizáveis ​​girando literalmente e uma pequena cabeça se movia para frente e para trás enquanto os discos giravam a 5.400, 7.000 ou 10.000 voltas por minuto e magnetizam bits ligado ou desligado (1 ou 0).

Um computador também possui outros locais onde pode armazenar informações, por exemplo, os caches de Nível 1 e Nível 2 (e quando aplicável, Nível 3, etc.) dentro de uma CPU (Unidade Central de Processamento). Então, quais são algumas das velocidades máximas que os computadores podem realmente magnetizar e desmagnetizar bits?

Bem-vindo aos discos mais rápidos do mundo: um NVMe &’ s rápido e moderno (um tipo de unidade de estado sólido, que por sua vez é uma sucessora da unidade de disco rígido) pode atingir uma velocidade de gravação sequencial de 7.000 MB / s, ou seja, 56.000.000.000 de gravações físicas de bits magnéticos por segundo. Incrível, mas real.

Às vezes é bom retroceder um pouco na história e como as coisas funcionam para avaliar o que foi alcançado e perceber a que ritmo incrível estamos progredindo. Isso é, na verdade, o que acontece dentro do seu computador, a cada segundo, e cada vez mais rápido, quando você está processando uma carga de trabalho intensa. Legal?

Binário!

Agora que vimos os bits e bytes, podemos avançar um pouco e passar para o binário. O binário como um termo pode ser usado como uma indicação de um número binário (semelhante ao nosso exemplo de byte único acima, onde fomos de 0000 0000 (0 decimal) para 1111 1111 (255 decimal), ou como um fluxo, alguns dados ou um estado.

Por exemplo, podemos falar sobre um fluxo binário de dados quando falamos sobre zeros e uns que se movem por um fio de computador. Nesse caso (um fluxo binário de dados), o estado dos bits não é magnetizado ou desmagnetizado como quando é armazenado em um disco ou cache, mas sim uma voltagem viva (por exemplo +5 Volt) para indicar um estado de 1 e zero Volt para indicar um estado de 0.

Podemos usar a palavra binário para se referir a dados armazenados como binários (por exemplo, em um disco), ou como um estado, por exemplo, um arquivo executável em um computador é frequentemente denominado binário. Será que todos esses diferentes usos do binário levarão um pouco de tempo para se acostumar com o jargão.

Concluindo

Neste artigo, exploramos a dinâmica essencial do que acontece no núcleo do computador: bits simples, magnetizados ou desmagnetizados no disco, ou tensão ligada ou desligada fluindo pelo fio, são as unidades mais básicas de computação e armazenamento de dados . Em seguida, avançamos e passamos para os bytes e como um único byte pode conter um valor de 0 a 255, definindo 8 bits individuais como ativado ou desativado. Finalmente exploramos o binário e as muitas maneiras em que a palavra binário pode ser usada.

Da próxima vez no café, conte a alguns de seus amigos menos versados ​​uma história sobre bits e bytes e binários.

Divirta-se!