«Все или ничего», или каким образом считает компьютер?

Рис.2. Поведение возбуждения по нервному волокну

Нейрон является структурным и функциональным элементом нервной системы (рис.2).

Нейрон состоит из тела (сомы), содержащего ядро, со множеством коротких ветвящихся отростков - дендритов и одного длинного отростка - аксона. Соединяясь между собой с помощью синапсов, нейроны образуют линейные цепочки или разветвленные сети.

Если нейрон работает по принципу «все» или «ничего», то и, соответственно, вычислительная машина воспринимает либо полное отсутствие электрического сигнала - «0», либо сам единичный сигнал в виде импульса - «1». Подобным импульсом, например, в клетке является потенциал действия, который формируется за счет диффузионных потоков катионов натрия и калия через клеточную мембрану. Движение заряженных частиц приводит к изменению мембранного потенциала, в результате чего и формируется импульс.

Любая ситуация, возникающая в результате работы цифровой вычислительной машины, требует выбора значения: символ «0» или «1». То есть подобная альтернатива выбора аналогична выбору: «включено» или «выключено». Такая постановка вопроса по принципу «все» или «ничего» аналогична работе реле, причем работа ЭВМ состоит из работы очень многих реле.

В вычислительной машине каждая буква, слово, предложение превращаются в сочетание «0» или «1», количество и последовательность которых и составляют полезную информацию.

Использование всего двух символов «0» и «1» характеризует двоичную систему счисления.

Любая система счисления представляет собой набор конкретных знаков-цифр вместе с системой приемов записи, которая представляет числа этими цифрами.

Различные системы счисления могут отличаться друг от друга по следующим признакам:

1) разное количество цифр;

2) разные способы записи чисел цифрами.

Двоичная система счисления - это система счисления, основанная на использовании только двух цифр: 0 и 1.

Почему в двоичной системе 1+1=10, в то время как в десятичной системе: 9 + 1 = 10? Дело в том, что в двоичной системе цифры заканчиваются на единице, поскольку существует всего два числа: 0 и 1. В десятичной системе цифры заканчиваются на девятке, после которой следует наименьшее, но уже двузначное число десять (10).

Каждый 0 или 1 называют битом (от англ. binary digit - «двоичная цифра»). Это минимальная единица информации. Восемь битов объединяются в байт: 00101011, 00000000, 11111111, 10101010. Байт - основная единица представления информации в компьютере. Вся информация в компьютере представляется как набор огромного (сотни тысяч и миллионы) числа нулей и единиц, разбитых на отдельные байты. Такое представление информации называют цифровым или двоичным. Обработка двоичных данных выполняется с помощью специальных правил, определяемых так называемой двоичной арифметикой.

В зависимости от решаемой задачи байт может содержать закодированное представление различных типов данных.

Диапазон целых чисел, кодируемых одним байтом, определяется числом возможных комбинаций из восьми нулей и единиц. Их количество равно 256. Если надо закодировать число больше 255, то два байта объединяются вместе и используется 16 битов. Это дает 65536 комбинаций. Еще большие целые числа можно представить с помощью 4 байтов или 32 битов. Для представления чисел со знаком один бит отводится под знак.

Более сложное представление существует для вещественных (не целых) чисел, и обработка таких чисел значительно сложнее для компьютера.

1 Килобайт (Кб) = 210 байт=1024 байт.

1 Мегабайт (Мб) = 210 Кб=1024 Кб.

1 Гигабайт (Гб) = 210 Мб=1024 Мб.