1.1. Ноль, единица и всё остальное
1.1. Ноль, единица и всё остальное
Опубликовано: 11.04.2026
Ноль, единица и всё остальное
Почему компьютеры считают двойками, как транзистор работает переключателем и каким образом из миллиардов «да/нет» получается музыка, видео и текст
В предыдущей статье мы дошли до транзистора — крошечного полупроводникового переключателя, изобретённого в 1947 году. Мы упомянули, что он умеет быть в двух состояниях: «включён» или «выключен». И что именно из этого простого «да/нет» вырастает весь цифровой мир. Пришло время разобраться, как именно это происходит.
🔢 Почему компьютеры считают двойками
Мы с детства считаем десятками - скорее всего, потому что у нас десять пальцев. В десятичной системе есть цифры от 0 до 9, и как только счёт доходит до десяти, мы пишем «10»: единица и ноль.
У компьютера нет пальцев — есть транзисторы - и у каждого только два состояния. Поэтому компьютер считает двойками. В двоичной системе счисления есть всего две цифры: 0 и 1. Как только счёт доходит до двух, пишем «10». До четырёх - «100». До восьми - «1000».
Посмотрите, как одни и те же числа выглядят в двух системах:
| Что это значит | Десятичная | Двоичная |
|---|---|---|
| Ноль | 0 | 0 |
| Один | 1 | 1 |
| Два | 2 | 10 |
| Три | 3 | 11 |
| Четыре | 4 | 100 |
| Восемь | 8 | 1000 |
| Пятнадцать | 15 | 1111 |
| Двести пятьдесят пять | 255 | 11111111 |
Обратите внимание на последнюю строку: число 255 в двоичном виде — это восемь единиц подряд. Восемь двоичных разрядов называются байтом — один байт может хранить 256 разных значений - от 0 до 255 — именно поэтому в старых играх встречались ограничения «максимум 255 жизней»: одним байтом больше не запишешь.
⚡ Транзистор как переключатель
Мы уже знаем из предыдущей статьи, что транзистор изобрели в 1947 году в Bell Labs. Но что он делает на самом деле?
В самом простом виде транзистор — это электрический переключатель, которым управляет электричество. Подаёшь напряжение на управляющий вывод - транзистор «открывается», ток течёт, цепь замкнута. Убираешь напряжение - транзистор «закрывается», ток не течёт. Два состояния: включён (1) и выключен (0).
Ключевое свойство транзистора — скорость. Механический выключатель щёлкает за долю секунды. Транзистор переключается миллиарды раз в секунду. Именно это и делает компьютер компьютером.
Слово «транзистор» образовано из английских transfer (передавать) и resistor (сопротивление). Транзистор передаёт сигнал, меняя своё электрическое сопротивление.
🧱 Бит, байт и всё крупнее
Одно состояние одного транзистора — это бит (от английского binary digit - двоичная цифра). Самая маленькая единица информации, какая только существует. Бит знает только два значения: 0 или 1.
Само по себе этого мало. Один бит говорит нам «да» или «нет», «есть» или «нет». Но если взять несколько бит вместе, возможности резко расширяются.
| Единица | Сколько бит | Что можно хранить (примерно) |
|---|---|---|
| 1 бит | 1 | Один ответ «да/нет» |
| 1 байт | 8 | Одна буква или цифра |
| 1 Кбайт | 8 192 | Короткое текстовое сообщение |
| 1 Мбайт | ~8 млн | Небольшая фотография или минута аудио |
| 1 Гбайт | ~8 млрд | Фильм в среднем качестве |
| 1 Тбайт | ~8 трлн | ~200 000 фотографий или ~500 часов видео |
Восемь бит образуют байт. В одном байте можно закодировать 256 разных значений - этого достаточно для любой буквы латинского или кириллического алфавита, цифры, знака препинания. Текстовый файл весит примерно столько байт, сколько в нём символов.
🔤 Как из нулей и единиц получается буква
Вы нажали клавишу «A» на клавиатуре. Откуда компьютер знает, что это именно «A», а не «Б» или «7»?
В 1963 году была разработана таблица ASCII (American Standard Code for Information Interchange). В ней каждому символу присваивается число. Латинской букве «A» соответствует число 65. В двоичном виде это выглядит как 01000001 - восемь транзисторов, семь выключены и два включены в определённых позициях. Всё.
🎨 Как из нулей и единиц получается цвет
Любой цвет на экране составляется из трёх компонент: красного, зелёного и синего (Red, Green, Blue - RGB). Каждый компонент задаётся числом от 0 до 255, то есть одним байтом. На каждый цвет уходит три байта - 24 бита.
| Цвет | Красный (R) | Зелёный (G) | Синий (B) |
|---|---|---|---|
| Красный | 255 | 0 | 0 |
| Синий | 0 | 0 | 255 |
| Белый | 255 | 255 | 255 |
| Чёрный | 0 | 0 | 0 |
| Жёлтый | 255 | 255 | 0 |
Экран с разрешением 1920×1080 пикселей содержит более двух миллионов пикселей. Каждый - три байта. Один кадр «весит» около 6 мегабайт несжатых данных. Видео со скоростью 60 кадров в секунду - около 360 мегабайт в секунду. Флешка на 128 ГБ заполнилась бы меньше чем за 6 минут такого видео. Именно поэтому видео сжимают специальными алгоритмами - об этом расскажем в разделе про файловые системы.
🔊 Как из нулей и единиц получается звук
Звук — это волна давления воздуха, колеблющаяся с определённой частотой. Чтобы записать её в цифровом виде, нужно «сфотографировать» много раз в секунду.
Этот процесс называется дискретизацией. Компьютер измеряет уровень звукового сигнала тысячи раз в секунду и записывает каждое измерение как число. Стандарт CD-качества: 44 100 измерений в секунду, каждое — 16 бит. Одна минута звука — около 10 мегабайт несжатых данных.
При таком объёме альбом из двенадцати песен весил бы больше гигабайта. Именно поэтому появились форматы сжатия - MP3, AAC, Opus. Они не просто уменьшают файл: они анализируют звук и выбрасывают то, что человеческий слух в любом случае не различает - тихие звуки, маскируемые громкими, частоты за пределами восприятия. В результате файл уменьшается в 10 раз при минимальной потере качества. Как именно работают алгоритмы сжатия - для звука и для видео - разберём в разделе о файловых системах.
📈 Закон Мура: почему компьютеры становились мощнее каждые два года
В 1965 году один из основателей Intel Гордон Мур заметил: количество транзисторов на одном чипе удваивается примерно каждые два года при той же стоимости производства. Это наблюдение стало известно как закон Мура.
Больше транзисторов на той же площади - значит либо рост производительности, либо уменьшение размера чипа, либо и то и другое одновременно. На протяжении почти 50 лет закон выполнялся с поразительной точностью:
| Год | Процессор | Транзисторов | Рост к 1971 г. | Рост в год* |
|---|---|---|---|---|
| 1971 | Intel 4004 | 2 300 | - | - |
| 1978 | Intel 8086 | 29 000 | ×13 | ×1,4 |
| 1985 | Intel 386 | 275 000 | ×120 | ×1,4 |
| 1993 | Intel Pentium | 3 100 000 | ×1 350 | ×1,4 |
| 2000 | Intel Pentium 4 | 42 000 000 | ×18 000 | ×1,5 |
| 2006 | Intel Core 2 Duo | 291 000 000 | ×127 000 | ×1,4 |
| 2012 | Intel Core i7 (3-е пок.) | 1 400 000 000 | ×609 000 | ×1,3 |
| 2017 | Intel Core i9-7900X | 3 000 000 000 | ×1,3 млн | ×1,2 |
| 2022 | Intel Core i9-13900K | 26 000 000 000 | ×11 млн | ×1,5 |
| 2025 | Intel Panther Lake | ~40 000 000 000 | ×17 млн | ×1,2 |
* Среднегеометрический рост числа транзисторов в год за период до следующей строки.
За 54 года количество транзисторов выросло в 17 миллионов раз. Именно это объясняет, почему компьютер 1990-х, занимавший целый шкаф, сегодня уступает по мощности обычному смартфону - и почему компьютеры дешевели и становились мощнее буквально каждые два года.
🖥️ Итог: от переключателя до ютуба
Сведём всё вместе. Вы нажимаете Play на видео:
Клавиатура фиксирует нажатие - электрический сигнал поступает в процессор. Процессор (миллиарды транзисторов) интерпретирует поток нулей и единиц как команды программы. Браузер формирует запрос к серверу - поток двоичных пакетов, летящих по сети. Сервер отвечает сжатым видеофайлом - снова нули и единицы. Компьютер декодирует их и вычисляет для каждого пикселя три числа (R, G, B). Видеокарта переводит эти числа в напряжение для каждого пикселя экрана. Экран светится — вы видите картинку.
На каждом шаге - только нули и единицы. И всё же результат - видео, звук, цвет, движение.
В следующей статье разберём, как транзисторы объединяются в логические схемы - базовые «кирпичики» любого процессора. Узнаем, что такое логические вентили И, ИЛИ и НЕ, и почему из них можно собрать всё, что умеет вычислительная машина - включая сложение чисел и хранение данных в памяти.
© 2008–2026 ANY.BY - ремонт компьютеров и ноутбуков в Барановичах. Использование материалов сайта возможно с письменного разрешения.
📍 Привезите технику в сервис ANY.BY — диагностика бесплатно, работаем без выходных.
🚗 Не можете приехать — вызовите мастера на дом.
🛒 Ноутбуки, компьютеры и комплектующие — магазин magaz.by.
📞 +375 (33) 323-70-00 (МТС) | +375 (29) 323-70-00 (A1)
✉️ Telegram | Viber
📞 Мы на связи для Вас:
.svg){kind=logo}
+375 (29) 323 7000
Написать в Telegram
Написать в Viber
Схема проезда к мастерской
| Пн–Пт | 10:00–19:00 |
| Суббота | 11:00–17:00 |
| Воскресенье | 12:00–16:00 |
Всё супер. Быстро нашли причину поломки и устранили.
Рекомендую этот сервис. Мастера — профессионалы своего дела.
Качественный сервис, ребята знают своё дело. Рекомендую.
Огромное спасибо за ремонт ноутбука! Теперь работает намного быстрее.
Спасибо большое за лечение моего компьютера. Летает. Отличный сервис, индивидуальный подход к клиентам.
Быстро и качественно был осуществлен ремонт. Обращаюсь не первый раз, всегда профессионально и в короткие сроки устраняют любые неисправности. Гарантия на все выполненные работы. Однозначно рекомендую.
Качественно и на совесть отремонтировали ноутбук. Объяснили все нюансы от А до Я. Адекватные цены. Приятный бонус — именной брелок из дерева в подарок) рекомендую!
Очень благодарна за быстрый и качественный ремонт ноутбука. Приятно иметь дело с профессионалами. Рекомендую!
Огромное спасибо за помощь с компьютером! Работает как новый.
Обслуживание на высоте! Замена комплектующих и корпуса ПК — быстро и качественно, без каких-либо нареканий. Всем советую.
Цикл статей ANY.BY - от транзистора до интернета.
Простым языком, без лишней теории.