Binarni zapis u računalima INFORMATIKA I INFORMATIKA I 1 Binarni zapis u računalima U računalu se podaci zapisuju u obliku brojeva, i to binarnih brojeva. Svaka pozicija broja predočava se jednim elementom koji mora imati onoliko različitih stanja koliko ima znamenaka u brojevnom sustavu. Element je jednostavniji i jeftiniji za izgradnju što je manje pozicija broja. Ako usporedimo binarni brojevni sustav koji ima dvije znamenke i dekadski koji ima deset znamenki jasno je da je binarni sustav u prednosti. Koristeći binarni brojevni sustava računala rade sa dva stanja koje simbolički označavamo kao 0 i 1. INFORMATIKA I 2 Binarni zapis u računalima Na fizičkoj razini 0 može označavati stanje kad nema struje odnosno električnog impulsa, a 1 kad ima Kod magnetskih medija (tvrdi disk ili disketa), 0 možemo označavati negativan, a 1 pozitivan naboj na odreñenom dijelu magnetskog diska) Kod optičkog medija, 0 može označavati da se laserska zraka nije reflektirala, a 1 da se reflektirala od medija u glavu za čitanje INFORMATIKA I 3 Binarni zapis u računalima Računala danas za pohranjivanje brojeva i za računanje koriste elektronički elemente koristeći elektroničke elemente moguća je izrada sklopova koji mogu zauzeti dva jasno razlučiva stabilna stanja. U nekom električkom strujnom krugu teče struja ako je on zatvoren, a struja ne može teći ako se krug prekine. INFORMATIKA I 4 Binarni zapis u računalima Na slici iznad je primjer gdje se sklopka koristi za paljenje i gašenje žarulje u električkom sklopu. Osnovni element ovog kruga je sklopka S koja može biti ili zatvorena ili otvorena, dakle ima dva jasno razlučiva stanja. Ako se: otvorena sklopka označi kao stanje 0 (S = 0), a zatvorena sklopka kao stanje 1 (S = 1), tada se može reći da S poprima jednu od vrijednosti znamenke binarnog sustava. Prema tome, sklopka s dva položaja može poslužiti za pohranjivanje ili pamćenje jednog bita. INFORMATIKA I 5 Binarni zapis u računalima Tehnologija je omogućila izgradnju sklopki koje nemaju mehaničke dijelove, već se voñenje, odnosno nevoñenje struje postiže djelovanjem na protok elektrona kroz elektroničke elemente. U prvoj generaciji računala su se u tu svrhu upotrebljavale elektronske cijevi, dok sve generacije nakon nje upotrebljavaju tranzistore. Uporabom tranzistora mogu se izgraditi elektronički sklopovi koji oponašaju mehaničke sklopove. Za razliku od mehaničkih sklopki, sklopovi izgrañeni od tranzistora djeluju samo onda kada je na njih priključen izvor električne energije. INFORMATIKA I 6 Binarni zapis u računalima Osnovni elektronički sklop, koji se ponaša kao sklopka je bistabil (sklop ima dva stabilna stanja). Bistabil, eng. flip-flop, je sekvencijalni sklop digitalne elektronike koji može zapamtiti podatak veličine jedan bit Bistabil je sastavljen od tranzistora na takav način da može ostati u jednom stanju tako dugo dok se prisilno ne prebaci u drugo stanje. Elektronički sklopovi kojima se ostvaruju računala pohranjuju, prenose ili obrañuju dvije razine napona koje se mogu tretirati kao brojke, pa se stoga oni zovu digitalni (engl. digit znamenka) elektronički sklopovi. INFORMATIKA I Bistabil u osnovnoj izvedbi, zvanoj SR bistabil, ima dva ulaza S i R po kojima je i dobio ime. Ulaz S se naziva set (eng. set, postaviti) ulaz, dok je ulaz R reset ulaz (eng. reset, poništiti). 7 Binarni zapis u računalima Za prva računala upotrebljavao naziv digitalna elektronička računala, kako bi se razlikovala od: mehaničkih naprava za računanje s jedne strane, te s druge strane od analognih elektroničkih računala, koja obavljaju operacije, ne s dvije razine napona, već sa stvarnim vrijednostima napona ili struja koje mogu biti promatrane kao realni brojevi. Danas su sva računala elektronička i digitalna pa je dovoljno upotrijebiti naziv - računalo. INFORMATIKA I 8 Binarni zapis u računalima Bistabil je element za pohranjivanje jednog bita. Osnovni elektronički sklop koji može pohraniti jednu binarnu znamenku (tj. 1 bit informacije), a može se nalaziti u 2 stanja (0,1). (dio je memorije računala) Kada je na bistabilu niži napon (oko 0V) - prikazuje znamenku 0, a kada je na njemu viši napon (oko 5V prikazuje znamenku 1. INFORMATIKA I 9 Binarni zapis u računalima Kada se želi pohraniti n bitova treba upotrijebiti n takvih bistabila. Oni se mogu posložiti jedan pored drugoga u tzv. registar. Registri su sastavne komponente svih dijelova računala. Broj bistabila u registru, odnosno broj bitova koji se u registar mogu zapisati odreñuju njegovu duljinu. Duljine registara su obično jednake potencijama broja dva. Obično se povezuje 8, 16, 32 ili 64 bistabila pa takav registar ima kapacitet isto toliko bitova. INFORMATIKA I 10 Binarni zapis u računalima Broj 27 zapisan u 8-bitnom registru: Broj 27 jednostavno pretvorimo u binarni broj: (16+8+2+1) => 11011(2). Prvi bit je bit za predznak, pa u prvi bistabil upisujemo nulu. Kako nam je ostalo još 7 "mjesta", a za broj 27 potrebno je samo 5, potrebno je dva bistabila s lijeve strane dopuniti nulama. INFORMATIKA I 11 Binarni zapis u računalima Na registrima se bilježe podaci koje služe u obradi. Postoje i neki podaci koji se čuvaju za neko drugo vrijeme obrade. Takvi registri koji omogućuju trajno spremanje podataka zovemo memorija. svaki registar ima LOKACIJU svaka lokacija mora imati ADRESU sadržaj lokacije predstavlja podatak koji se pamti u memoriji. ADRESNI REGISTAR – registar u kojem se bilježi adresa lokacije REGISTAR MEMORIJSKIH PODATAKA – registar u kojem se prenose podaci iz memorije i obrnuto INFORMATIKA I 12 Binarni zapis u računalima Memorija se može zamisliti kao skup registara jednake duljine. U svaki registar može se pohraniti neki sadržaj i nakon proizvoljno dugog vremena pročitati. Taj se sadržaj naziva riječ. Riječ je količina informacija koju računalo može obraditi u jednom periodu takta. Riječ predstavlja cjeloviti podatak. Svako računalo radi s riječi odreñene duljine. Duljinu riječi odabiru konstruktori prilikom koncipiranja računala, te ona predstavlja kompromis izmeñu većeg broja kontradiktornih tehničkih i ekonomskih zahtjeva. Kod današnjih PC računala riječ procesora sadrži 32 bita (4 bajta) ili 64 bita (8 bajtova), pa se kaže da su to 32bitna ili 64-bitna računala. INFORMATIKA I 13 Binarni zapis u računalima Brojno mjesto u binarnom brojevom sustavu naziva se bit (engl. BInary digiT), a poprima vrijednosti 0 i 1. Skupina od osam binarnih znamenaka naziva se byte. S jednim se byte-om može prikazati 28 odnosno 256 različitih kombinacija. Upotrebljavaju se i oznake: KB (kilobyte), 1 KB = 210 byte = 1024 byte MB (megabyte), 1 MB = 220 byte = 210 * 210 byte = 1024 * 1024 byte = 1.048.576 byte GB (gigabyte), 1 GB = 230 byte = 1.073.741.824 byte TB (terabyte), 1 TB = 240 byte = 1.099.511.627.776 byte INFORMATIKA I 14
© Copyright 2024 Paperzz
