Jak komputer widzi świat — informacja i jej reprezentacje

Wstęp do działu

Zdjęcie z wakacji, ulubiona piosenka, ten rozdział, saldo konta i wynik meczu — dla komputera wszystko to jest dokładnie tym samym: ciągiem zer i jedynek. Żadnych obrazków w środku, żadnych dźwięków, żadnych liter. Tylko dwa stany, miliardy razy.

To brzmi jak ograniczenie, a jest supermocą. Skoro wszystko da się sprowadzić do zer i jedynek, to jedna maszyna może przechowywać, przesyłać i przetwarzać wszystko — wystarczy umówić się, jak czytać te ciągi. Taka umowa nazywa się reprezentacją. W tym dziale poznasz najważniejsze z nich: jak z bitów robi się liczby (także ujemne i ułamkowe), litery, obrazy i dźwięki, jak się je ściska, żeby zajmowały mniej miejsca — i gdzie reprezentacje mają granice, przez które komputery czasem mylą się w rachunkach, choć „przecież liczą idealnie".

Zakres podstawowy zatrzymuje się na systemach liczbowych; większość tego działu to teren rozszerzenia. Ale nawet jeśli realizujesz podstawę — jednostki 2.1 i 2.2 zmienią to, jak patrzysz na napis „256 GB" na pudełku telefonu.

Mapa pojęć działu

                 WSZYSTKO JEST CIĄGIEM BITÓW
                             |
    ┌───────────┬────────────┼─────────────┬──────────────┐
 systemy     liczby ze     ułamki i     teksty, obrazy,   kompresja
 pozycyjne   znakiem       ich granice  dźwięk            (stratna /
 (2, 10, 16) (kod U2)      (zmienno-    (Unicode, piksele, bezstratna)
                            przecinkowe, próbkowanie)
                            błędy!)
                             |
              ILE BITÓW POTRZEBA? → logarytm binarny

Jednostki w tym dziale

  • 2.1 Dlaczego dwójkowy? — bity, bajty i system binarny
  • 2.2 Szesnastkowy i spółka — systemy pozycyjne w praktyce
  • 2.3 Liczby ze znakiem — kod U2 i rachunki w innych systemach (rozszerzenie)
  • 2.4 Ułamki w pułapce — liczby zmiennoprzecinkowe i błędy obliczeń (rozszerzenie)
  • 2.5 Znaki, obrazy, dźwięk — świat zamieniony w liczby (rozszerzenie)
  • 2.6 Ściskanie informacji — kompresja stratna i bezstratna (rozszerzenie)
  • 2.7 Ile pytań do prawdy — logarytm binarny (rozszerzenie)