符碼與生活首部曲-小比特之旅

引起動機

電腦如何工作1

提問0:在影片中兩個主角分別擔任何種職業呢?電腦是利用哪兩個數字儲存資料?

大家都說電腦是0與1的世界.好抽像啊!

資料(Data)與資訊(Information)

提問1:何謂資料(materials)?何謂資訊(information)?有何差異?日常生活中有哪些訊息是屬於資料、資訊，可以舉個例子嗎？

說明

資料型態(Data Type)

現在日常生活常見的資料型態有

數值(字)
文字
聲音
圖形與影像
視訊

資料表示(Data Representation)

當電腦在處理數值.文字.聲音.圖像.視訊這些不同型態資料之前.必須把它們儲存在電腦記憶體.而這些資料始以二進位數字(0與1)來儲存.在以下的幾節課中將來探討每一種資料類型以及討論在電腦表示這些資料的方法

位元(Binary Digit.二進位數字)

位元(bit ,二進位數字).是電腦儲存或傳遞的最小單位.其值為0或1

電腦計算機是邏輯機器，是靠電路來運轉的，使用位元(bit)來儲存資料。而利用電路上電流的通過與否來表示0與1，也就是通電代表1，不通電代表0，燈泡亮ON表示1.燈泡不亮表示0。與其說是數字，不如稱作兩個相對(反)的狀態，比如「ON」、「OFF」的電燈開關。

具體來說.電腦的電壓(電力流過所造成的壓力)有兩種狀態:

電壓高於基準的...........H為準...邏輯1

電壓低於基準的...........L為準....邏輯0

提問2-許多每天發生的事情可以用位元來表示.例如門開或關.貓是睡著或醒著?舉例討論這個問題

位元樣式(Bit Patterns)

電腦儲存資料的基本方法是位元樣式.它是由固定的個數組成的0.1序列.

例如一個位元可表示兩件事（ 0 或是 1 ），如：會下雨、不會下雨；當需要表示超過兩件事時，就需要多重位元，兩個位元可表示四件事（ 00, 01, 10, 11 ）… 以此類推。

3 個位元有2^3 = 8種組合(000,001,010,011,100,101,110,111)，可以儲存8 個值

bit2	bit1	bit0
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

n 個位元有2^n 種編碼數

提問3:若我們要表示汽車可能的4個檔位-停車.行駛.倒退.空檔.那我們要用幾個位元來表示?如何以二進位來表示呢?

位元組(Byte)

由於一個位元只能表示1或0，根本不敷使用，於是以八個位元組成一個位元組（Byte）。一般我們使用Byte 位元組用來表示檔案的大小，所以兩者間的關係為：

1Bbyte = 8 bits

提問4:常常聽人說這台電腦是32位元的，那台電腦是64位元的，究竟「位元」是什麼意思？

基礎說明

64位元的電腦代表電腦在處理資料時，是以64位元做為單位，也就是一次可以處理64位元的資料。好比一次打開64個開關，讓資料流通一樣。要實現真正意義上的64位元計算，光有64位元的處理器是不行的，還必須得有64位元的作業系統以及64位元的應用程式才行，三者缺一不可，缺少其中任何一種要素都是無法實現64位元計算的。

進階說明

字組(word)

利用較長的位元樣式來表示.例如100001010111111.一個字組 (word)，由一或多個位元組 (byte) 所組成，其位元 (bit) 數量，稱為字組大小 (word size) 或字寬 (word width)、字長 (word length)，字組大小，常見的有 32、64 位元

32位元的話.1word = 4 bytes

64位元的話.1 word = 8 bytes