1.1.2Другие способы хранения битов

В 60-х годах XX века для хранения битов в ЭВМ использовались небольшие кольца из ферромагнитного материала, обмотанные проволокой, так называемые сердечники (ферриты). При пропускании тока через проволоку происходит намагничивание сердечника. Далее, наблюдая за эффектом, который магнитное поле оказывает на электрический ток, приходящий через центр сердечника, мы можем определить его направление. Таким образом, сердечник представлял собой средство для хранения битов: 1 была представлена магнитным полем одного направления, 0 — магнитным полем другого направления. Сейчас такие системы устарели и вышли из употребления из-за большого размера и больших энергетических затрат.

Более современным способом хранения битов является конденсатор, который состоит из двух небольших металлических пластин, расположенных параллельно друг другу на некотором расстоянии. Если к пластинам подсоединить источник напряжения: к одной пластине — положительный полюс, к другой — отрицательный, заряды из источника перейдут на пластины. Теперь, если убрать источник напряжения, то заряды останутся на пластинах. Если соединить пластины, то возникнет электрический ток, и заряды будут нейтрализованы. Таким образом, конденсатор может находиться в одном из двух состояний (заряжен и разряжен), одно из которых может быть принято за 0, другое — за 1. Современные технологии позволяют создать миллионы крошечных конденсаторов, объединенных в одну цепь на одной пластине (называемой чипом (chip)). Поэтому конденсатор стал распространенным способом для хранения битов в машинах.

Триггеры, сердечники и конденсаторы являются примерами систем хранения с различными степенями устойчивости. Магнитное поле в сердечнике сохраняется и после выключения машины. Триггер же теряет введенные данные после отключения питания. Кроме того, заряды конденсатора настолько слабы, что они имеют тенденцию рассеиваться сами по себе, даже когда машина включена. Следовательно, заряд конденсатора должен постоянно пополняться при помощи так называемой цепи регенерации. По причине этой неустойчивости память компьютера (раздел 1.2), построенная таким способом, часто называется динамической памятью (dynamic memory).

1.1.3Шестнадцатеричная система счисления

К огда мы рассматриваем процессы, происходящие внутри компьютера, то нам приходится иметь дело с цепочками битов, некоторые из которых могут быть очень длинными. Такую цепочку битов часто называют потоком (stream of bits). Человеку очень трудно оперировать потоками. Простое переписывание последовательности 101101010011 достаточно утомительное занятие, которое может повлечь за собой ошибки. Для того чтобы упростить представление таких последовательностей битов, обычно используется более краткая запись, называемая шестнадцатеричиым представлением (hexadecimal notation). Преимущество этого представления базируется на том, что:

• длина последовательности битов в машине имеет тенденцию быть кратной четырем;

• ♦ шестнадцатеричная система представления использует один символ для последовательности из четырех битов (а это означает, что цепочка из двенадцати битов может быть представлена всего тремя символами):

Шестнадцатеричная система счисления представлена на рис. 1.6. В левом столбце расположены все возможные последовательности, состоящие из четырех битов1, в правом столбце приведены соответствующие им символы в шестнадцатеричной системе. После применения этой системы последовательность битов 10110101 будет иметь вид В5. Чтобы получить шестнадцатеричное представление, последовательность битов делится на подцепочки из четырех битов, затем каждая подцепочка заменяется на ее шестнадцатеричный эквивалент — 1011 заменяется на В, а 0101 на 5. Таким же образом последовательность из 16 битов 1010010011001000 может быть приведена к более приятному виду А4С8.

	Последовательность	Шестнадцатеричное
	битов	представление
	0000	0
	0001	1
	0010	2
	0011	3
	0100	4
	0101	5
	0110	6
	0111	7
	1000	8
	1001	9
	1010	А
	1011	В
	1100	С
	1101	D
	1110	Е
	1111	F
Рис. 1.6. Шестнадцатеричная система счисления

Шестнадцатеричная система счисления будет широко использоваться в следующей главе, и вы оцените ее эффективность.