Двійкова система
Винайдення писемності дозволило людям зберігати накопичені дані. Багато віків люди зберігали свої знання, записуючи їх за допомогою певних алфавітів. Діти спочатку вивчають слова рідної мови, коли батьки називають і показують їм предмети чи дії. Потім вони вчаться записувати ці слова за допомогою літер. На землі є дуже багато різних алфавітів і ще більше мов. Якщо відомості про якусь із мов втрачені, дуже важко розшифрувати текст, написаний цією мовою. Особливо коли для запису використовувався невідомий алфавіт. Деякі стародавні тексти вчені досі не можуть зрозуміти.
Тож мова й писемність людей занадто складна й різноманітна, щоб бути основою «мови» комп’ютера. Для збереження інформації в ЕОМ, як і в багатьох більш простих машинах, використовують двійкову систему числення.
Кодувати літери за допомогою цифр навчилися давно. В ЕОМ за допомогою різних комбінацій усього двох цифр «1» та «0» можна представити всі літери, а також описати малюнок, мелодію та будь-які інші дані, з якими працює комп’ютер.
Наприклад, літери українського алфавіту можна закодувати так: а – 0, б – 1, в – 10, г – 11, г – 100, д – 101, е – 110, є – 111, ж – 1000, з – 1001, и – 1010, і – 1011, ї – 1100, й – 1101, к – 1110, л – 1111, м – 10000, н – 10001, о – 10010, п – 10011, р – 10100, с – 10101, т – 10110, у – 10111, ф – 11000, х – 11001, ц – 11010, ч – 11011, ш – 11100, щ – 11101, ю – 11110, я – 11111, ь – 100000, апостроф – 100001.
Отже, двійкова система названа так через дві цифри, що лежать в її основі. На фізичному рівні вони можуть бути представлені, наприклад, відсутністю чи присутністю сигналу, або рівнем напруги чи іншими фізичними процесами. Такий засіб найнадійніший і найпростіший.
Були створені ЕОМ, що базуються на інших системах числення, зокрема трійковій. Основою алфавіту таких машин є «-1», «0», «1». Деякі операції такі ЕОМ виконують навіть швидше, ніж машини з двійковим алфавітом, але широко розповсюджені вони не були.
Закодовані дані будь-якого типу розміщуються в пам’яті комп’ютера. Вперше принцип двійкового числення був сформульований німецьким математиком Готфрідом Лейбніцем у XVII столітті.
Біти та байти
Для позначення двійкових цифр використовується термін біт. Це скорочення від словосполучення «двійкова цифра» (binary digit – bit). Біт – найменша одиниця вимірювання обсягу інформації. Один біт – це одна двійкова одиниця чи один нуль.
Але використовувати тільки біти в роботі комп’ютера неможливо. Розглянемо приклад. Запишемо слово «інформатика» за допомогою тих кодів, які наведені в розділі «Двійкова система». Тобто а – 0, б – 1, в – 10 і т. д.
Отримаємо:
Інформатика = 10111000111000100101010010000010110101011100.
А тепер спробуймо розшифрувати це слово. Воно починається з 1, і це може бути буква б; 10 – може бути в; 101 – д і т. д. Нам потрібно точно знати, де закінчується одна літера й починається наступна. Щоб не вводити додаткові знаки, домовилися, що кожна літера буде складатися з восьми біт. Тобто в нашому прикладі буква а буде записуватися як 00000000, б – 00000001, в – 00000010 і т. д. Закодоване