Πώς ερμηνεύονται τα δεδομένα μέσα σε έναν υπολογιστή;

Τα δεδομένα μέσα σε έναν υπολογιστή ερμηνεύονται μέσω μιας σειράς βημάτων, όλα με βάση το δυαδικό σύστημα (χρησιμοποιώντας μόνο 0s και 1s). Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Επίπεδο υλικού: Στο πιο θεμελιώδες επίπεδο, τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται ως ηλεκτρικά σήματα. Μια υψηλή τάση αντιπροσωπεύει ένα 1, και μια χαμηλή τάση αντιπροσωπεύει ένα 0. Αυτά τα σήματα ταξιδεύουν μέσω κυκλωμάτων μέσα στη CPU, τη μνήμη και άλλα εξαρτήματα.

2. Δυαδική αναπαράσταση: Αυτά τα ηλεκτρικά σήματα ομαδοποιούνται σε bits (δυαδικά ψηφία), bytes (8 bits) και μεγαλύτερες μονάδες όπως kilobytes, megabytes κλπ. Διαφορετικοί τύποι δεδομένων αντιπροσωπεύονται χρησιμοποιώντας διαφορετικούς συνδυασμούς bits:

* ακέραιοι: Αντιπροσωπεύεται με τη χρήση συμπληρώματος δύο, μεγέθους σημείων ή άλλων μεθόδων για να κωδικοποιήσει θετικούς και αρνητικούς αριθμούς ολόκληρων αριθμών. Ο αριθμός των χρησιμοποιούμενων δυαδικών ψηφίων καθορίζει το εύρος των ακεραίων που μπορούν να αναπαρασταθούν (π.χ. ένας ακέραιος ακέραιος 32-bit έχει μεγαλύτερη εμβέλεια από έναν ακέραιο 16-bit).

* Αριθμοί κυμαινόμενου σημείου: Αντιπροσωπεύεται χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο όπως το IEEE 754, το οποίο κωδικοποιεί πραγματικούς αριθμούς (αριθμοί με κλασματικά μέρη) χρησιμοποιώντας ένα σημάδι, mantissa και εκθέτη.

* χαρακτήρες: Αντιπροσωπεύεται χρησιμοποιώντας σχέδια κωδικοποίησης χαρακτήρων όπως ASCII (αμερικανικός τυποποιημένος κώδικας για την ανταλλαγή πληροφοριών) ή το Unicode (ένα πιο ολοκληρωμένο πρότυπο που υποστηρίζει ένα ευρύτερο φάσμα χαρακτήρων από διαφορετικές γλώσσες). Κάθε χαρακτήρας έχει εκχωρηθεί ένας μοναδικός αριθμητικός κώδικας, ο οποίος στη συνέχεια αποθηκεύεται σε δυαδικό.

* τιμές Boolean: Αντιπροσωπεύεται με τη χρήση ενός μόνο bit:0 για False και 1 για True.

* Οδηγίες: Οι οδηγίες του κώδικα μηχανής, οι οποίες λένε στην CPU ποιες λειτουργίες πρέπει να εκτελούνται, αντιπροσωπεύονται επίσης ως δυαδικές ακολουθίες.

3. Αρχιτεκτονική Οδηγίας (ISA):Το ISA της CPU καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο ερμηνεύει αυτές τις δυαδικές οδηγίες. Κάθε εντολή έχει έναν συγκεκριμένο δυαδικό κώδικα που αναφέρει στην CPU ποια λειτουργία θα εκτελέσει (π.χ., προσθέστε, αφαιρέστε, μετακινήστε δεδομένα) και πού να βρείτε τα δεδομένα που θα λειτουργούν.

4. Λειτουργικό σύστημα (OS): Το λειτουργικό σύστημα διαχειρίζεται τους πόρους υλικού και παρέχει ένα στρώμα αφαίρεσης. Διαχειρίζεται εργασίες όπως τα προγράμματα φόρτωσης στη μνήμη, τη διαχείριση αρχείων και την αλληλεπίδραση με συσκευές εισόδου/εξόδου. Το OS ερμηνεύει τις οδηγίες υψηλότερου επιπέδου (κλήσεις συστήματος) και τις μεταφράζει σε οδηγίες κώδικα μηχανής που μπορεί να καταλάβει η CPU.

5. Γλώσσες προγραμματισμού: Οι γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου (όπως η Python, Java, C ++) επιτρέπουν στους προγραμματιστές να γράφουν κώδικα σε μια πιο ανθρώπινη αναγνώσιμη μορφή. Ο μεταγλωττιστής ή ο διερμηνέας μεταφράζουν αυτόν τον κώδικα σε κώδικα μηχανής ή σε μια ενδιάμεση αναπαράσταση (όπως το bytecode) που μπορεί να εκτελεστεί από τον υπολογιστή.

Συνοπτικά, η ερμηνεία των δεδομένων είναι μια διαδικασία πολλαπλών στρωμάτων, ξεκινώντας από ηλεκτρικά σήματα που αντιπροσωπεύουν 0s και 1s, προχωρούν σε όλο και πιο αφηρημένα στρώματα αναπαράστασης (δυαδικά δεδομένα, οδηγίες, γλώσσες προγραμματισμού), έως ότου ο υπολογιστής μπορεί να εκτελέσει σημαντικές λειτουργίες με βάση τα δεδομένα εισόδου. Κάθε στρώμα βασίζεται στο προηγούμενο, μεταφράζοντας τα δεδομένα σε μια μορφή που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το επόμενο επίπεδο.