ظرفیت بیت کد باینری، تبدیل اطلاعات از فرم پیوسته به گسسته، جهانی بودن کدگذاری باینری، کدهای یکنواخت و غیر یکنواخت، علوم کامپیوتر پایه هفتم Bosova، علوم کامپیوتر پایه هفتم

1.5.1. تبدیل اطلاعات از فرم پیوسته به گسسته
برای حل مشکلات خود، شخص اغلب مجبور است اطلاعات موجود را از یک شکل بازنمایی به شکل دیگر تبدیل کند. به عنوان مثال، هنگام خواندن با صدای بلند، اطلاعات از فرم گسسته (متن) به پیوسته (صدا) تبدیل می شود. در حین دیکته در یک درس زبان روسی، برعکس، اطلاعات از یک فرم پیوسته (صدای معلم) به یک گسسته (یادداشت های دانش آموزان) تبدیل می شود.
اطلاعات ارائه شده به صورت مجزا انتقال، ذخیره یا پردازش خودکار بسیار آسان تر است. بنابراین در فناوری رایانه به روش های تبدیل اطلاعات از فرم پیوسته به گسسته توجه زیادی می شود.
گسسته سازی اطلاعات فرآیند تبدیل اطلاعات از شکل پیوسته نمایش به گسسته است.
بیایید با استفاده از یک مثال به اصل فرآیند نمونه گیری اطلاعات نگاه کنیم.
ایستگاه های هواشناسی دارای ثبت کننده هایی برای ثبت مداوم فشار اتمسفر هستند. نتیجه کار آنها باروگرام است - منحنی هایی که نشان می دهد فشار در طول دوره های زمانی طولانی چگونه تغییر کرده است. یکی از این منحنی ها که توسط دستگاه در طول هفت ساعت مشاهده ترسیم شده است، در شکل نشان داده شده است. 1.9.

بر اساس اطلاعات به دست آمده، می توانید جدولی حاوی قرائت های ابزار در ابتدای اندازه گیری ها و در پایان هر ساعت مشاهده بسازید (شکل 1.10).

جدول به دست آمده تصویر کاملاً کاملی از چگونگی تغییر فشار در طول دوره مشاهده ارائه نمی دهد: به عنوان مثال، بالاترین مقدار فشاری که در ساعت چهارم مشاهده رخ داده است نشان داده نشده است. اما اگر مقادیر فشار مشاهده شده را هر نیم ساعت یا 15 دقیقه جدول بندی کنید، جدول جدید تصویر کامل تری از تغییر فشار ارائه می دهد.
بنابراین، ما اطلاعات ارائه شده به شکل پیوسته (باروگرام، منحنی) را به شکل گسسته (جدول) با مقداری از دست دادن دقت تبدیل کردیم.
در آینده با روش هایی برای نمایش گسسته اطلاعات صوتی و گرافیکی آشنا خواهید شد.

زنجیره های سه نماد باینری با تکمیل کدهای دو رقمی دو رقمی در سمت راست با نماد 0 یا 1 به دست می آیند. در نتیجه، ترکیب کد سه نماد باینری 8 است - دو برابر تعداد دو نماد باینری:
بر این اساس، یک باینری چهار بیتی به شما امکان می دهد 16 ترکیب کد، یک پنج بیتی - 32، یک شش بیتی - 64 و غیره را دریافت کنید. طول زنجیره باینری - تعداد کاراکترهای کد باینری - برابر است با عمق بیت کد باینری نامیده می شود.
توجه داشته باشید که:
4 = 2 * 2,
8 = 2 * 2 * 2,
16 = 2 * 2 * 2 * 2,
32 = 2 * 2 * 2 * 2 * 2 و غیره
در اینجا، تعداد ترکیب کدها حاصل ضرب تعداد معینی از عوامل یکسان برابر با عمق بیت کد باینری است.
اگر تعداد ترکیب کدها با حرف N و عمق بیت کد باینری با حرف i نشان داده شود، الگوی شناسایی شده به صورت کلی به صورت زیر نوشته می شود:
N = 2 * 2 * ... * 2.
i عوامل
در ریاضیات چنین محصولاتی به صورت زیر نوشته می شود:
N = 2 i.
ورودی 2 i به صورت زیر خوانده می شود: "2 به توان i-ام."

وظیفه. رهبر قبیله مولتی به وزیر خود دستور داد که یک باینری ایجاد کند و تمام اطلاعات مهم را در آن ترجمه کند. اگر الفبای مورد استفاده قبیله Multi دارای 16 کاراکتر باشد چه اندازه باینری مورد نیاز خواهد بود؟ تمام ترکیب کدها را یادداشت کنید.
راه حل. از آنجایی که الفبای Multi tribe از 16 کاراکتر تشکیل شده است، آنها به 16 ترکیب کد نیاز دارند، در این حالت، طول (عمق بیت) کد باینری از نسبت: 16 = 2 تعیین می شود. بنابراین i = 4.
برای نوشتن تمام کدهای ترکیبی چهار 0 و 1، از نمودار شکل 1 استفاده می کنیم. 1.13: 0000, 0001, 0010, 0011, 0100, 0101, 0110,0111,1000,1001,1010,1011,1100,1101,1110,1111.

1.5.3. تطبیق پذیری کدگذاری باینری
در ابتدای این بخش، یاد گرفتید که به صورت پیوسته، می توان با استفاده از نمادها در برخی از زبان های طبیعی یا رسمی بیان کرد. به نوبه خود، کاراکترهای یک الفبای دلخواه را می توان به باینری تبدیل کرد. بنابراین، با استفاده از کد باینری، هر زبان طبیعی و رسمی و همچنین تصاویر و صداها را می توان نمایش داد (شکل 1.14). این به معنای جهانی بودن کدگذاری باینری است.
کدهای باینری به طور گسترده در فناوری رایانه مورد استفاده قرار می گیرند و فقط به دو حالت مدار الکترونیکی نیاز دارند - "روشن" (این مربوط به عدد 1 است) و "خاموش" (این مربوط به عدد 0 است).
سادگی پیاده سازی فنی مزیت اصلی کدگذاری باینری است. نقطه ضعف کدگذاری باینری طول زیاد کد حاصل است.

1.5.4. کدهای یکنواخت و غیر یکنواخت
کدهای یکنواخت و غیر یکنواخت وجود دارد. کدهای یکنواخت در ترکیب کدها دارای تعداد یکسانی از نمادها هستند، کدهای ناهموار حاوی تعداد متفاوتی هستند.
در بالا به کدهای باینری یکنواخت نگاه کردیم.
نمونه ای از کدهای غیر یکنواخت، کد مورس است که در آن دنباله ای از سیگنال های کوتاه و بلند برای هر حرف و عدد تعریف می شود. بنابراین، حرف E مربوط به یک سیگنال کوتاه ("نقطه") و حرف Ш مربوط به چهار سیگنال بلند (چهار "خط تیره") است. ناهموار به شما امکان می دهد سرعت انتقال پیام را افزایش دهید زیرا نمادهای متداول در اطلاعات ارسالی دارای کوتاه ترین ترکیب کد هستند.

اطلاعاتی که این نماد می دهد برابر با آنتروپی سیستم است و در حالتی حداکثر است که هر دو حالت به یک اندازه محتمل باشند. در این حالت، نماد ابتدایی اطلاعات 1 (دو واحد) را منتقل می کند. بنابراین، اساس رمزگذاری بهینه این الزام خواهد بود که کاراکترهای ابتدایی در متن رمزگذاری شده به طور متوسط ​​به همان میزان تکرار شوند.

اجازه دهید در اینجا روشی برای ساخت کدی ارائه کنیم که شرایط بیان شده را برآورده کند. این روش به کد Shannon-Fano معروف است. ایده آن این است که نمادهای رمزگذاری شده (حروف یا ترکیب حروف) به دو گروه تقریباً مساوی تقسیم می شوند: برای اولین گروه از نمادها، 0 در اولین مکان ترکیب قرار می گیرد (نخستین کاراکتر عدد باینری که نشان دهنده سمبل)؛ برای گروه دوم - 1. در مرحله بعد، هر گروه دوباره به دو زیر گروه تقریباً مساوی تقسیم می شود. برای نمادهای زیرگروه اول، صفر در جایگاه دوم قرار می گیرد. برای زیر گروه دوم - یک و غیره.

اجازه دهید اصل ساخت کد شانون-فانو را با استفاده از مواد الفبای روسی نشان دهیم (جدول 18.8.1). بیایید شش حرف اول را بشماریم (از "-" تا "t")؛ با جمع کردن احتمالات (فرکانس) آنها 0.498 بدست می آید. همه حروف دیگر (از "n" تا "sf") تقریباً احتمال یکسانی 0.502 خواهند داشت. شش حرف اول (از "-" تا "t") در وهله اول یک باینری 0 خواهند داشت. در مرحله بعد، ما دوباره گروه اول را به دو زیر گروه تقریباً مساوی تقسیم می کنیم: از "-" تا "o" و از "e" تا "t". برای تمام حروف زیرگروه اول در وهله دوم صفر قرار می دهیم و از زیرگروه دوم این فرآیند را تا زمانی که در هر تقسیم بندی دقیقاً یک حرف باقی می ماند ادامه می دهیم که با یک عدد باینری مشخص کدگذاری می شود برای ساخت کد در جدول 18.8 .2 نشان داده شده است و خود کد در جدول 18.8.3 آورده شده است.

جدول 18.8.2.

	علائم باینری

جدول 18.8.3

با استفاده از جدول 18.8.3، می توانید هر پیامی را رمزگذاری و رمزگشایی کنید.

به عنوان مثال، بیایید عبارت "نظریه اطلاعات" را در کد باینری بنویسیم.

01110100001101000110110110000

0110100011111111100110100

1100001011111110101100110

توجه داشته باشید که نیازی به جدا کردن حروف از یکدیگر با علامت خاصی نیست، زیرا رمزگشایی بدون ابهام انجام می شود. شما می توانید این را با رمزگشایی عبارت زیر با استفاده از جدول 18.8.2 تأیید کنید:

10011100110011001001111010000

1011100111001001101010000110101

010110000110110110

("روش رمزگذاری").

با این حال، باید توجه داشت که هر گونه خطای رمزگذاری (آشفتگی تصادفی 0 و 1 کاراکتر) با چنین کدی فاجعه آمیز است، زیرا رمزگشایی تمام متن های پس از خطا غیرممکن می شود. بنابراین، این اصل کدگذاری را فقط در مواردی می توان توصیه کرد که خطاهای رمزگذاری و ارسال پیام عملاً برطرف شود.

یک سوال طبیعی مطرح می شود: آیا کدی که ما کامپایل کرده ایم، در صورت عدم وجود خطا، واقعا بهینه است؟ برای پاسخ به این سوال بیایید میانگین اطلاعات هر نماد ابتدایی (0 یا 1) را پیدا کرده و آن را با حداکثر اطلاعات ممکن که برابر با یک واحد دودویی است مقایسه کنیم. برای انجام این کار، ابتدا میانگین اطلاعات موجود در یک حرف از متن ارسالی، یعنی آنتروپی در هر حرف را پیدا می کنیم:

,

احتمال اینکه حرف حالت خاصی به خود بگیرد کجاست ("-"، o، e، a،...، f).

از روی میز 18.8.1 ما داریم

(دو واحد در هر حرف متن).

با استفاده از جدول 18.8.2، میانگین تعداد نمادهای ابتدایی در هر حرف را تعیین می کنیم

با تقسیم آنتروپی بر، اطلاعاتی را برای هر نماد ابتدایی بدست می آوریم

(دو واحد).

بنابراین، اطلاعات به ازای هر کاراکتر به حد بالایی آن یعنی 1 بسیار نزدیک است و کدی که انتخاب کرده‌ایم بسیار نزدیک به بهینه است. با باقی ماندن در محدوده وظیفه رمزگذاری حروف، نمی توانیم به چیزی بهتر دست یابیم.

توجه داشته باشید که در مورد رمزگذاری ساده اعداد باینری حروف، تصویری از هر حرف با پنج کاراکتر باینری خواهیم داشت و اطلاعات یک کاراکتر خواهد بود.

(دو واحد)

یعنی به طور قابل توجهی کمتر از کدگذاری حروف بهینه.

با این حال، لازم به ذکر است که کدگذاری "با نامه" به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست. واقعیت این است که همیشه بین حروف مجاور هر متن معنی دار وابستگی وجود دارد. به عنوان مثال، پس از یک مصوت در زبان روسی نمی تواند "ъ" یا "ь" باشد. "من" یا "یو" نمی تواند پس از خش خش ظاهر شود. پس از چندین صامت پشت سر هم، احتمال یک مصوت افزایش می یابد و غیره.

می دانیم که وقتی سیستم های وابسته با هم ترکیب می شوند، آنتروپی کل کمتر از مجموع آنتروپی های هر سیستم است. بنابراین، اطلاعات منتقل شده توسط یک قطعه متن متصل همیشه کمتر از اطلاعات هر کاراکتر ضربدر تعداد کاراکترها است. با در نظر گرفتن این شرایط، اگر نه هر حرف را به صورت جداگانه، بلکه کل "بلوک" حروف را رمزگذاری کنید، می توان کد اقتصادی تری ساخت. به عنوان مثال، در یک متن روسی منطقی است که به طور کامل برخی از ترکیبات رایج حروف مانند "tsya"، "ayet"، "nie" و غیره رمزگذاری شود. بلوک های رمزگذاری شده به ترتیب فرکانس نزولی مرتب شده اند، مانند حروف. در جدول 18.8.1، و کدگذاری باینری بر اساس همان اصل انجام می شود.

در برخی موارد، معقول است که نه حتی بلوک‌های حروف، بلکه کل قطعات معنی‌دار متن را رمزگذاری کنیم. به عنوان مثال، برای تسکین تلگراف در طول تعطیلات، توصیه می شود کل متون استاندارد را با اعداد متعارف رمزگذاری کنید، مانند:

"سال نو را تبریک می گویم، برای شما آرزوی سلامتی و موفقیت در کار دارم."

بدون پرداختن به روش‌های کدگذاری بلوکی، خودمان را به فرمول‌بندی قضیه شانون مربوط به اینجا محدود می‌کنیم.

اجازه دهید یک منبع اطلاعات و یک گیرنده متصل به یک کانال ارتباطی وجود داشته باشد (شکل 18.8.1).

بهره وری منبع اطلاعات مشخص است، یعنی میانگین تعداد واحدهای اطلاعات باینری که از منبع در واحد زمان می آیند (از نظر عددی برابر است با میانگین آنتروپی پیام تولید شده توسط منابع در واحد زمان). علاوه بر این، اجازه دهید ظرفیت کانال مشخص باشد، یعنی حداکثر مقدار اطلاعات (به عنوان مثال، کاراکترهای باینری 0 یا 1) که کانال قادر به انتقال در همان واحد زمان است. این سوال مطرح می شود: ظرفیت کانال برای "کنار آمدن" با وظیفه خود، یعنی اینکه اطلاعات بدون تاخیر از منبع به گیرنده برسد، چقدر باید باشد؟

پاسخ این سوال را قضیه اول شانون می دهد. اجازه دهید آن را در اینجا بدون اثبات فرمول بندی کنیم.

قضیه 1 شانون

اگر ظرفیت کانال ارتباطی بیشتر از آنتروپی منبع اطلاعات در واحد زمان باشد

بنابراین همیشه می توان یک پیام به اندازه کافی طولانی را رمزگذاری کرد تا بدون تاخیر توسط یک کانال ارتباطی مخابره شود. اگر برعکس،

پس انتقال اطلاعات بدون تاخیر غیرممکن است.

کامپیوترها کلمات و اعداد را آنطور که مردم درک می کنند، نمی فهمند. نرم افزار مدرن به کاربر نهایی این امکان را می دهد که این موضوع را نادیده بگیرد، اما در پایین ترین سطح کامپیوتر شما بر اساس سیگنال الکتریکی باینری کار می کند که فقط دو حالت دارد: اعم از جاری بودن یا نبودن. برای "درک" داده های پیچیده، رایانه شما باید آنها را در قالب باینری رمزگذاری کند.

سیستم باینری مبتنی بر دو رقم 1 و 0 است که مربوط به حالت های روشن و خاموش است که رایانه شما می تواند آن را درک کند. احتمالاً با سیستم اعشاری آشنا هستید. از ده رقم از 0 تا 9 استفاده می کند و سپس به ترتیب بعدی می رود تا اعداد دو رقمی را تشکیل دهد که هر عدد ده برابر بزرگتر از عدد قبلی است. سیستم باینری مشابه است و هر رقم دو برابر عدد قبلی است.

شمارش در فرمت باینری

در بیان دودویی، رقم اول معادل 1 در سیستم اعشاری است. رقم دوم 2، سومی 4، چهارمی 8، و به همین ترتیب - هر بار دو برابر می شود. با افزودن تمام این مقادیر، عدد در قالب اعشاری به شما ارائه می شود.

1111 (در دودویی) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (به صورت اعشاری)

حسابداری 0 به ما 16 مقدار ممکن برای چهار بیت باینری می دهد. 8 بیت حرکت کنید و 256 مقدار ممکن را دریافت خواهید کرد. این برای نشان دادن فضای بسیار بیشتری را اشغال می کند زیرا چهار رقم اعشاری 10000 مقدار ممکن را به ما می دهد. البته کد باینری فضای بیشتری را اشغال می کند، اما کامپیوترها فایل های باینری را بسیار بهتر از سیستم اعشاری درک می کنند. و برای برخی چیزها، مانند پردازش منطقی، باینری بهتر از اعشاری است.

باید گفت که سیستم پایه دیگری نیز وجود دارد که در برنامه نویسی مورد استفاده قرار می گیرد: هگزادسیمال. اگرچه کامپیوترها در قالب هگزادسیمال کار نمی کنند، برنامه نویسان از آن برای نمایش آدرس های باینری در قالبی قابل خواندن توسط انسان هنگام نوشتن کد استفاده می کنند. این به این دلیل است که دو رقم در یک عدد هگزا دسیمال می توانند یک بایت کامل را نشان دهند، به این معنی که آنها جایگزین هشت رقم در باینری می شوند. سیستم هگزادسیمال از اعداد 0-9 و همچنین حروف A تا F برای ایجاد شش رقم اضافی استفاده می کند.

چرا کامپیوترها از فایل های باینری استفاده می کنند؟

پاسخ کوتاه: سخت افزار و قوانین فیزیک. هر کاراکتر در رایانه شما یک سیگنال الکتریکی است و در روزهای اولیه محاسبات، اندازه گیری سیگنال های الکتریکی بسیار دشوارتر بود. تشخیص تنها حالت "روشن" که با بار منفی و حالت "خاموش" با بار مثبت نشان داده می شود، منطقی تر بود.

برای کسانی که نمی دانند چرا "خاموش" با بار مثبت نشان داده می شود، به این دلیل است که الکترون ها دارای بار منفی هستند و تعداد الکترون های بیشتر به معنای جریان بیشتر با بار منفی است.

بنابراین، کامپیوترهای اولیه به اندازه اتاق مورد استفاده قرار گرفتند فایل های باینریبرای ایجاد سیستم‌های خود، و اگرچه از تجهیزات قدیمی‌تر و حجیم‌تر استفاده می‌کردند، اما بر اساس همان اصول اساسی کار می‌کردند. کامپیوترهای مدرن از چیزی استفاده می کنند که به آن گفته می شود ترانزیستور برای انجام محاسبات با کد باینری

در اینجا نمودار یک ترانزیستور معمولی است:

در اصل، در صورت وجود جریان در دروازه، اجازه می دهد تا جریان از منبع به تخلیه جریان یابد. این یک کلید باینری را تشکیل می دهد. سازندگان می توانند این ترانزیستورها را بسیار کوچک بسازند - تا 5 نانومتر یا به اندازه دو رشته DNA. پردازنده‌های مدرن اینگونه کار می‌کنند و حتی آن‌ها نیز می‌توانند از مشکلات تمایز بین حالت‌های روشن و خاموش رنج ببرند (اگرچه این به دلیل اندازه مولکولی غیر واقعی آنها است عجیب بودن مکانیک کوانتومی).

چرا فقط سیستم باینری

بنابراین ممکن است فکر کنید، "چرا فقط 0 و 1؟ چرا عدد دیگری اضافه نمی کنید؟ اگرچه این تا حدی به دلیل سنت های ایجاد رایانه است، در عین حال، افزودن یک رقم دیگر به معنای نیاز به تشخیص وضعیت دیگری از جریان است، نه فقط "خاموش" یا "روشن".

مشکل اینجاست که اگر می‌خواهید از سطوح ولتاژ چندگانه استفاده کنید، به راهی برای انجام محاسبات بر روی آن‌ها نیاز دارید، و سخت‌افزار فعلی که قادر به انجام این کار باشد، جایگزینی برای محاسبات باینری نیست. به عنوان مثال، یک به اصطلاح وجود دارد کامپیوتر سه گانه، در دهه 1950 توسعه یافت، اما توسعه در آنجا متوقف شد. منطق سه تایی کارآمدتر از باینری است، اما هنوز جایگزین موثری برای ترانزیستور باینری یا حداقل هیچ ترانزیستوری در مقیاس کوچک باینری وجود ندارد.

دلیل اینکه ما نمی توانیم از منطق سه تایی استفاده کنیم به نحوه اتصال ترانزیستورها در رایانه و نحوه استفاده از آنها برای محاسبات ریاضی برمی گردد. ترانزیستور اطلاعات را در دو ورودی دریافت می کند، عملیاتی را انجام می دهد و نتیجه را به یک خروجی برمی گرداند.

بنابراین، ریاضیات باینری برای یک کامپیوتر راحت تر از هر چیز دیگری است. منطق باینری به راحتی به سیستم های باینری تبدیل می شود و True و False مربوط به حالت های روشن و خاموش هستند.

یک جدول حقیقت باینری که بر روی منطق باینری اجرا می شود، چهار خروجی ممکن برای هر عملیات اساسی خواهد داشت. اما از آنجایی که دروازه های سه گانه از سه ورودی استفاده می کنند، جدول حقیقت سه گانه 9 یا بیشتر خواهد داشت. در حالی که سیستم باینری دارای 16 عملگر ممکن است (2^2^2)، سیستم سه تایی 19683 (3^3^3) خواهد داشت. مقیاس‌بندی به یک مسئله تبدیل می‌شود، زیرا در حالی که trinity کارآمدتر است، همچنین به طور تصاعدی پیچیده‌تر است.

چه کسی می داند؟در آینده، ممکن است کامپیوترهای سه تایی را ببینیم زیرا منطق باینری با چالش های کوچک سازی مواجه است. در حال حاضر، جهان در حالت باینری به کار خود ادامه خواهد داد.

کد باینری نشان دهنده متن، دستورالعمل های پردازنده کامپیوتر یا سایر داده ها با استفاده از هر سیستم دو کاراکتری است. معمولاً سیستمی از 0 و 1 است که به هر نماد و دستورالعمل الگویی از ارقام دودویی (بیت ها) اختصاص می دهد. به عنوان مثال، یک رشته باینری هشت بیتی می تواند هر یک از 256 مقدار ممکن را نشان دهد و بنابراین می تواند عناصر مختلفی را تولید کند. بررسی کدهای باینری از جامعه حرفه ای برنامه نویسان جهانی نشان می دهد که این اساس حرفه و قانون اصلی عملکرد سیستم های رایانه ای و دستگاه های الکترونیکی است.

رمزگشایی کد باینری

در محاسبات و مخابرات، از کدهای باینری برای روش های مختلف رمزگذاری کاراکترهای داده به رشته بیت استفاده می شود. این روش ها می توانند از رشته های با عرض ثابت یا با عرض متغیر استفاده کنند. مجموعه کاراکترها و رمزگذاری های زیادی برای تبدیل به کد باینری وجود دارد. در کد با عرض ثابت، هر حرف، عدد یا کاراکتر دیگر با یک رشته بیت با طول یکسان نشان داده می شود. این رشته بیت که به عنوان یک عدد باینری تفسیر می شود، معمولاً در جداول کد به صورت هشتی، اعشاری یا هگزادسیمال نمایش داده می شود.

رمزگشایی باینری: رشته بیتی که به عنوان یک عدد باینری تفسیر می شود، می تواند به عدد اعشاری تبدیل شود. به عنوان مثال، حرف کوچک a، اگر با رشته بیت 01100001 نمایش داده شود (مانند کد اسکی استاندارد)، می تواند به عنوان عدد اعشاری 97 نیز نمایش داده شود. تبدیل کد باینری به متن همان رویه است، فقط برعکس.

چگونه کار می کند

کد باینری از چه چیزی تشکیل شده است؟ کد مورد استفاده در کامپیوترهای دیجیتال بر اساس آن تنها دو حالت ممکن وجود دارد: روشن. و خاموش، معمولا با صفر و یک نشان داده می شود. در حالی که در سیستم اعشاری که از 10 رقم استفاده می کند، هر موقعیت مضربی از 10 (100، 1000 و غیره) است، در سیستم دودویی، هر موقعیت رقم مضرب 2 است (4، 8، 16 و غیره). . سیگنال کد باینری مجموعه ای از پالس های الکتریکی است که نشان دهنده اعداد، نمادها و عملیاتی است که باید انجام شود.

دستگاهی به نام ساعت، پالس های منظمی را ارسال می کند و اجزایی مانند ترانزیستورها (1) یا خاموش (0) برای انتقال یا مسدود کردن پالس ها روشن می شوند. در کد باینری، هر عدد اعشاری (0-9) با مجموعه ای از چهار رقم یا بیت باینری نشان داده می شود. چهار عمل اصلی حساب (جمع، تفریق، ضرب و تقسیم) را می توان به ترکیبی از عملیات جبری بولی اساسی روی اعداد باینری تقلیل داد.

بیت در تئوری ارتباطات و اطلاعات یک واحد داده معادل نتیجه انتخاب بین دو گزینه ممکن در سیستم اعداد باینری است که معمولاً در رایانه های دیجیتال استفاده می شود.

بررسی کدهای باینری

ماهیت کد و داده، بخش اساسی از دنیای بنیادی فناوری اطلاعات است. این ابزار توسط متخصصان فناوری اطلاعات جهانی "پشت صحنه" استفاده می شود - برنامه نویسانی که تخصص آنها از توجه کاربر معمولی پنهان است. بررسی کدهای باینری از سوی توسعه دهندگان نشان می دهد که این حوزه نیازمند مطالعه عمیق مبانی ریاضی و تمرین گسترده در زمینه تحلیل و برنامه نویسی ریاضی است.

کد باینری ساده ترین شکل کد کامپیوتری یا داده های برنامه نویسی است. به طور کامل توسط یک سیستم رقمی باینری نشان داده می شود. با توجه به بررسی‌های کد باینری، اغلب با کد ماشین مرتبط است، زیرا مجموعه‌های باینری را می‌توان برای تشکیل کد منبع که توسط کامپیوتر یا سخت‌افزار دیگر تفسیر می‌شود، ترکیب کرد. این تا حدی درست است. از مجموعه ارقام باینری برای تشکیل دستورالعمل ها استفاده می کند.

همراه با ابتدایی‌ترین شکل کد، یک فایل باینری همچنین نشان‌دهنده کوچک‌ترین مقدار داده‌ای است که در تمام سیستم‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری پیچیده و سرتاسری که منابع و دارایی‌های داده امروزی را پردازش می‌کنند، جریان می‌یابد. کوچکترین مقدار داده بیت نامیده می شود. رشته های فعلی بیت ها به کد یا داده هایی تبدیل می شوند که توسط کامپیوتر تفسیر می شوند.

عدد باینری

در ریاضیات و الکترونیک دیجیتال، یک عدد باینری عددی است که در سیستم اعداد پایه-2 یا سیستم عددی باینری بیان می شود که فقط از دو کاراکتر استفاده می کند: 0 (صفر) و 1 (یک).

سیستم اعداد پایه-2 یک نماد موقعیتی با شعاع 2 است. هر رقم به عنوان یک بیت نامیده می شود. به دلیل اجرای ساده آن در مدارهای الکترونیکی دیجیتال با استفاده از قوانین منطقی، سیستم باینری تقریباً توسط تمام رایانه ها و دستگاه های الکترونیکی مدرن استفاده می شود.

داستان

سیستم اعداد باینری مدرن به عنوان پایه کدهای باینری توسط گوتفرید لایبنیتس در سال 1679 اختراع شد و در مقاله خود "تبیین حساب باینری" ارائه شد. اعداد دودویی در الهیات لایب نیتس نقش اساسی داشتند. او معتقد بود که اعداد باینری نماد ایده مسیحی خلاقیت ex nihilo یا خلقت از هیچ هستند. لایب نیتس سعی کرد سیستمی بیابد که گزاره های کلامی منطق را به داده های کاملاً ریاضی تبدیل کند.

سیستم های دوتایی که قبل از لایب نیتس وجود داشتند در دنیای باستان نیز وجود داشتند. یک مثال سیستم دودویی چینی I Ching است که در آن متن فال بر اساس دوگانگی یین و یانگ است. در آسیا و آفریقا از طبل های شکاف دار با صدای دودویی برای رمزگذاری پیام ها استفاده می شد. محقق هندی پینگالا (حدود قرن پنجم قبل از میلاد) یک سیستم دوتایی برای توصیف عروض در اثر خود Chandashutrema ایجاد کرد.

ساکنان جزیره Mangareva در پلینزی فرانسه تا سال 1450 از یک سیستم ترکیبی دوتایی-اعشاری استفاده می کردند. در قرن یازدهم، دانشمند و فیلسوف شائو یونگ روشی را برای سازماندهی هگزاگرام ها ایجاد کرد که مطابق با دنباله 0 تا 63 است، همانطور که در قالب دودویی نشان داده شده است، به طوری که یین 0 و یانگ 1 است. این ترتیب همچنین یک نظم واژگانی است. بلوک های عناصر انتخاب شده از یک مجموعه دو عنصری.

زمان جدید

در سال 1605، سیستمی را مورد بحث قرار داد که در آن حروف الفبا را می‌توان به دنباله‌هایی از ارقام باینری تقلیل داد، که سپس می‌توان آن‌ها را به‌عنوان تغییرات ظریف نوع در هر متن تصادفی کدگذاری کرد. ذکر این نکته حائز اهمیت است که فرانسیس بیکن بود که نظریه عمومی کدگذاری باینری را با مشاهده اینکه این روش را می توان با هر شیئی استفاده کرد تکمیل کرد.

ریاضیدان و فیلسوف دیگری به نام جورج بول در سال 1847 مقاله ای به نام "تحلیل ریاضی منطق" منتشر کرد که سیستم جبری منطق را که امروزه به نام جبر بولی شناخته می شود، توصیف می کند. این سیستم بر اساس یک رویکرد باینری بود که شامل سه عملیات اساسی بود: AND، OR و NOT. این سیستم تا زمانی که یک دانشجوی فارغ التحصیل MIT به نام کلود شانون متوجه شد که جبر بولی که در حال یادگیری است شبیه یک مدار الکتریکی است، عملیاتی نشد.

شانون در سال 1937 پایان نامه ای نوشت که به یافته های مهمی دست یافت. پایان نامه شانون نقطه شروعی برای استفاده از کد باینری در کاربردهای عملی مانند کامپیوترها و مدارهای الکتریکی شد.

اشکال دیگر کد باینری

رشته بیت تنها نوع کد باینری نیست. سیستم باینری به طور کلی به هر سیستمی گفته می‌شود که فقط دو گزینه مانند سوئیچ در یک سیستم الکترونیکی یا یک تست ساده درست یا غلط را ممکن می‌سازد.

خط بریل نوعی کد باینری است که به طور گسترده توسط افراد نابینا برای خواندن و نوشتن با لمس استفاده می شود که به نام سازنده آن لوئیس بریل نامگذاری شده است. این سیستم متشکل از شبکه‌های شش نقطه‌ای، سه نقطه در هر ستون است که در آن هر نقطه دارای دو حالت برجسته یا فرورفته است. ترکیب های مختلف نقطه می تواند همه حروف، اعداد و علائم نگارشی را نشان دهد.

کد استاندارد آمریکایی برای تبادل اطلاعات (ASCII) از یک کد باینری 7 بیتی برای نمایش متن و سایر کاراکترها در رایانه ها، تجهیزات ارتباطی و سایر دستگاه ها استفاده می کند. به هر حرف یا نماد یک عدد از 0 تا 127 اختصاص داده می شود.

اعشاری کدگذاری شده دودویی یا BCD یک نمایش کدگذاری شده باینری از مقادیر صحیح است که از یک نمودار 4 بیتی برای رمزگذاری ارقام اعشاری استفاده می کند. چهار بیت باینری می توانند تا 16 مقدار مختلف را رمزگذاری کنند.

در اعداد رمزگذاری شده با BCD، فقط ده مقدار اول در هر نیبل معتبر است و ارقام اعشاری را با صفرهای بعد از نه رمزگذاری می کنند. شش مقدار باقیمانده نامعتبر هستند و بسته به اجرای محاسبات BCD توسط رایانه، ممکن است باعث استثنای ماشین یا رفتار نامشخص شوند.

گاهی اوقات محاسبات BCD نسبت به قالب‌های اعداد ممیز شناور در کاربردهای تجاری و مالی که رفتار گرد کردن اعداد پیچیده نامطلوب است ترجیح داده می‌شود.

کاربرد

اکثر کامپیوترهای مدرن از یک برنامه کد باینری برای دستورالعمل ها و داده ها استفاده می کنند. سی دی ها، دی وی دی ها و دیسک های بلوری صدا و تصویر را به صورت دودویی نمایش می دهند. تماس های تلفنی به صورت دیجیتالی در شبکه های تلفن همراه و راه دور با استفاده از مدولاسیون کد پالس و به صورت صوتی از طریق شبکه های IP انجام می شود.

کد باینری شکلی از ثبت اطلاعات به صورت یک و صفر است. این به صورت موقعیتی با پایه 2 است. امروزه از کدهای باینری (جدولی که کمی در زیر ارائه شده است نمونه هایی از نوشتن اعداد است) بدون استثنا در همه دستگاه های دیجیتال استفاده می شود. محبوبیت آن با قابلیت اطمینان بالا و سادگی این شکل از ضبط توضیح داده شده است. محاسبات باینری بسیار ساده است و بر این اساس پیاده سازی آن در سطح سخت افزاری آسان است. اجزاء (یا همانطور که به آنها منطقی نیز گفته می شود) بسیار قابل اعتماد هستند، زیرا آنها فقط در دو حالت عمل می کنند: یک منطقی (جریان وجود دارد) و منطقی صفر (بدون جریان). بنابراین، آنها به طور مطلوب با اجزای آنالوگ مقایسه می شوند که عملکرد آنها بر اساس فرآیندهای گذرا است.

نماد باینری چگونه تشکیل می شود؟

بیایید بفهمیم که چگونه چنین کلیدی تشکیل می شود. یک بیت کد باینری فقط می تواند شامل دو حالت باشد: صفر و یک (0 و 1). هنگام استفاده از دو بیت، نوشتن چهار مقدار ممکن می شود: 00، 01، 10، 11. یک ورودی سه بیتی حاوی هشت حالت است: 000، 001 ... 110، 111. در نتیجه، متوجه می شویم که طول کد باینری به تعداد بیت ها بستگی دارد. این عبارت را می توان با استفاده از فرمول زیر نوشت: N = 2m، که در آن: m تعداد ارقام و N تعداد ترکیبات است.

انواع کدهای باینری

در ریزپردازنده ها از چنین کلیدهایی برای ثبت اطلاعات مختلف پردازش شده استفاده می شود. عرض کد باینری می تواند به میزان قابل توجهی از حافظه داخلی آن فراتر رود. در چنین مواردی، اعداد طولانی چندین مکان ذخیره سازی را اشغال می کنند و با استفاده از چندین دستور پردازش می شوند. در این حالت، تمام بخش های حافظه که برای کد باینری چند بایتی اختصاص داده شده اند، به عنوان یک عدد در نظر گرفته می شوند.

بسته به نیاز به ارائه این یا آن اطلاعات، انواع کلیدهای زیر متمایز می شوند:

• بدون امضا؛
• کدهای کاراکتر اعداد صحیح مستقیم؛
• معکوس امضا شده؛
• علامت اضافی؛
• کد خاکستری؛
• کد اکسپرس خاکستری؛
• کدهای کسری

بیایید نگاهی دقیق تر به هر یک از آنها بیندازیم.

کد باینری بدون امضا

بیایید بفهمیم که این نوع ضبط چیست. در کدهای عدد صحیح بدون علامت، هر رقم (دودویی) نشان دهنده توان دو است. در این حالت، کوچکترین عددی که می توان به این شکل نوشت صفر است و حداکثر را می توان با فرمول زیر نشان داد: M = 2 n -1. این دو عدد به طور کامل محدوده کلیدی را که می توان برای بیان چنین کد باینری استفاده کرد، مشخص می کند. به قابلیت های فرم ضبط مذکور می پردازیم. هنگام استفاده از این نوع کلید بدون علامت که شامل هشت بیت است، محدوده اعداد ممکن از 0 تا 255 خواهد بود. یک کد شانزده بیتی دارای بازه ای از 0 تا 65535 خواهد بود. در پردازنده های هشت بیتی، از دو بخش حافظه استفاده می شود. برای ذخیره و نوشتن چنین اعدادی که در مقاصد مجاور قرار دارند. دستورات ویژه کار با چنین کلیدهایی را فراهم می کند.

کدهای امضا شده مستقیم با عدد صحیح

در این نوع کلیدهای باینری از مهم ترین بیت برای ثبت علامت عدد استفاده می شود. صفر مربوط به یک مثبت و یک مربوط به منفی است. در نتیجه معرفی این رقم، دامنه اعداد رمزگذاری شده به سمت منفی تغییر می کند. به نظر می رسد که یک کلید باینری عدد صحیح با علامت هشت بیتی می تواند اعدادی را در محدوده 127- تا 127+ بنویسد. شانزده بیت - در محدوده -32767 تا +32767. ریزپردازنده های هشت بیتی از دو بخش مجاور برای ذخیره چنین کدهایی استفاده می کنند.

عیب این شکل ضبط این است که علامت و بیت های دیجیتال کلید باید جداگانه پردازش شوند. الگوریتم های برنامه هایی که با این کدها کار می کنند بسیار پیچیده هستند. برای تغییر و برجسته کردن بیت های علامت، باید از مکانیسم هایی برای پوشاندن این نماد استفاده کرد که به افزایش شدید اندازه نرم افزار و کاهش عملکرد آن کمک می کند. به منظور رفع این اشکال، نوع جدیدی از کلید معرفی شد - یک کد باینری معکوس.

کلید معکوس امضا شده

این شکل از ضبط تنها با کدهای مستقیم تفاوت دارد که عدد منفی موجود در آن با معکوس کردن تمام بیت های کلید به دست می آید. در این مورد، بیت های دیجیتال و علامت یکسان هستند. به لطف این، الگوریتم های کار با این نوع کد به طور قابل توجهی ساده شده است. با این حال، کلید معکوس به یک الگوریتم خاص برای تشخیص کاراکتر رقم اول و محاسبه قدر مطلق عدد نیاز دارد. و همچنین بازیابی علامت مقدار حاصل. همچنین در کدهای معکوس و رو به جلو اعداد از دو کلید برای نوشتن صفر استفاده می شود. با وجود اینکه این مقدار علامت مثبت یا منفی ندارد.

عدد باینری متمم دو را امضا کرد

این نوع رکورد دارای معایب ذکر شده کلیدهای قبلی نیست. چنین کدهایی امکان جمع مستقیم اعداد مثبت و منفی را فراهم می کنند. در این مورد، هیچ تحلیلی از بیت علامت انجام نمی شود. همه اینها با این واقعیت امکان پذیر است که اعداد مکمل یک حلقه طبیعی از نمادها هستند، نه تشکیلات مصنوعی مانند کلیدهای جلو و عقب. علاوه بر این، یک عامل مهم این است که انجام محاسبات مکمل در کدهای باینری بسیار آسان است. برای این کار کافیست یکی را به کلید معکوس اضافه کنید. در هنگام استفاده از این نوع کد علامت شامل هشت رقم، محدوده اعداد ممکن از 128- تا 127+ خواهد بود. یک کلید شانزده بیتی دارای محدوده ای از -32768 تا +32767 خواهد بود. پردازنده های هشت بیتی نیز از دو بخش مجاور برای ذخیره چنین اعدادی استفاده می کنند.

کد مکمل باینری دو به دلیل اثر قابل مشاهده اش که پدیده انتشار علامت نامیده می شود جالب است. بیایید بفهمیم این به چه معناست. این اثر بدین صورت است که در فرآیند تبدیل یک مقدار تک بایتی به یک بایت دو بایتی، کافی است مقادیر بیت های علامت بایت کم را به هر بیت از بایت بالا اختصاص دهیم. به نظر می رسد که می توانید از مهم ترین بیت ها برای ذخیره بیت های امضا شده استفاده کنید. در این حالت مقدار کلید به هیچ وجه تغییر نمی کند.

کد خاکستری

این شکل از ضبط اساسا یک کلید یک مرحله ای است. یعنی در فرآیند انتقال از یک مقدار به مقدار دیگر، تنها یک بیت از اطلاعات تغییر می کند. در این حالت، یک خطا در خواندن داده ها منجر به انتقال از یک موقعیت به موقعیت دیگر با تغییر زمانی جزئی می شود. با این حال، به دست آوردن یک نتیجه کاملاً نادرست از موقعیت زاویه ای با چنین فرآیندی کاملاً منتفی است. مزیت چنین کدی توانایی آن در انعکاس اطلاعات است. به عنوان مثال، با معکوس کردن مهم ترین بیت ها، می توانید به سادگی جهت شمارش را تغییر دهید. این به لطف ورودی کنترل Complement اتفاق می افتد. در این حالت، مقدار خروجی می تواند برای یک جهت فیزیکی چرخش محور افزایش یا کاهش یابد. از آنجایی که اطلاعات ثبت شده در کلید خاکستری منحصراً در طبیعت رمزگذاری شده است، که داده های عددی واقعی را حمل نمی کند، قبل از کار بیشتر لازم است ابتدا آن را به شکل معمول باینری ضبط تبدیل کنید. این کار با استفاده از یک مبدل ویژه - رمزگشای Gray-Binar انجام می شود. این دستگاه به راحتی با استفاده از عناصر منطقی ابتدایی هم در سخت افزار و هم در نرم افزار پیاده سازی می شود.

کد اکسپرس خاکستری

کلید استاندارد یک مرحله ای گری برای راه حل هایی که به صورت اعداد، دو نشان داده می شوند، مناسب است. در مواردی که نیاز به اجرای راهکارهای دیگر باشد، فقط قسمت میانی از این شکل ضبط بریده شده و مورد استفاده قرار می گیرد. در نتیجه ماهیت تک مرحله ای کلید حفظ می شود. اما در این کد شروع محدوده عددی صفر نیست. با مقدار مشخص شده جابجا می شود. در طول پردازش داده ها، نیمی از اختلاف بین وضوح اولیه و کاهش یافته از پالس های تولید شده کم می شود.

نمایش یک عدد کسری در کلید باینری نقطه ثابت

در فرآیند کار، شما باید نه تنها با اعداد کامل، بلکه با کسرها نیز کار کنید. چنین اعدادی را می توان با استفاده از کدهای مستقیم، معکوس و مکمل نوشت. اصل ساخت کلیدهای ذکر شده همانند اعداد صحیح است. تا به حال، ما معتقد بودیم که کاما باینری باید در سمت راست رقمی باشد که کمترین اهمیت را دارد. اما این درست نیست. می توان آن را در سمت چپ مهم ترین رقم قرار داد (در این حالت فقط اعداد کسری را می توان به عنوان متغیر نوشت) و در وسط متغیر (مقادیر مختلط را می توان نوشت).

نمایش ممیز شناور باینری

این فرم برای نوشتن استفاده می شود یا برعکس - بسیار کوچک. به عنوان مثال می توان به فواصل بین ستاره ای یا اندازه اتم ها و الکترون ها اشاره کرد. هنگام محاسبه چنین مقادیری، باید از کد باینری بسیار بزرگ استفاده کرد. با این حال، ما نیازی به در نظر گرفتن فاصله های کیهانی با دقت میلی متری نداریم. بنابراین، فرم علامت نقطه ثابت در این مورد بی اثر است. برای نمایش چنین کدهایی از فرم جبری استفاده می شود. یعنی عدد به صورت آخوندک ضرب در ده به توانی نوشته می شود که ترتیب مورد نظر عدد را منعکس می کند. باید بدانید که مانتیس نباید از یک بزرگتر باشد و بعد از اعشار نباید صفر نوشته شود.

اعتقاد بر این است که حساب دودویی در اوایل قرن 18 توسط ریاضیدان آلمانی گوتفرید لایبنیتس اختراع شده است. با این حال، همانطور که دانشمندان اخیراً کشف کردند، مدت ها قبل از جزیره پلینزی Mangareva، از این نوع حساب استفاده می شد. علیرغم این واقعیت که استعمار تقریباً به طور کامل سیستم های اعداد اصلی را نابود کرد، دانشمندان انواع پیچیده باینری و اعشاری شمارش را بازیابی کردند. علاوه بر این، دانشمند شناختی Nunez ادعا می کند که کدگذاری دودویی در چین باستان در اوایل قرن نهم قبل از میلاد استفاده می شد. ه. سایر تمدن های باستانی مانند مایاها نیز از ترکیب پیچیده ای از سیستم های اعشاری و دوتایی برای ردیابی فواصل زمانی و پدیده های نجومی استفاده می کردند.

08. 06.2018

وبلاگ دیمیتری واسیارف.

کد باینری - کجا و چگونه استفاده می شود؟

امروز از آشنایی با شما خوانندگان عزیزم بسیار خوشحالم، زیرا احساس می کنم معلمی هستم که در همان اولین درس شروع به آشنا کردن کلاس با حروف و اعداد می کند. و از آنجایی که ما در دنیای فناوری دیجیتال زندگی می کنیم، به شما خواهم گفت که کد باینری چیست، که اساس آنهاست.

بیایید با اصطلاحات شروع کنیم و بفهمیم باینری به چه معناست. برای روشن شدن، اجازه دهید به حساب معمول خود که "اعشاری" نامیده می شود، بازگردیم. یعنی از 10 رقم استفاده می کنیم که امکان کار راحت با اعداد مختلف و نگهداری سوابق مناسب را فراهم می کند.

با پیروی از این منطق، سیستم باینری تنها امکان استفاده از دو کاراکتر را فراهم می کند. در مورد ما، اینها فقط "0" (صفر) و "1" یک هستند. و در اینجا می خواهم به شما هشدار دهم که به طور فرضی ممکن است نمادهای دیگری به جای آنها وجود داشته باشد، اما دقیقاً این مقادیر هستند که نشان دهنده عدم وجود (0، خالی) و وجود سیگنال (1 یا "چوب") است که به شما کمک می کند. ساختار کد باینری را بیشتر درک می کنیم.

چرا کد باینری مورد نیاز است؟

قبل از ظهور رایانه ها از سیستم های خودکار مختلفی استفاده می شد که اصل عملکرد آنها بر اساس دریافت سیگنال بود. سنسور فعال می شود، مدار بسته می شود و دستگاه خاصی روشن می شود. بدون جریان در مدار سیگنال - بدون عملیات. این دستگاه های الکترونیکی بودند که امکان دستیابی به پیشرفت در پردازش اطلاعات نشان داده شده توسط وجود یا عدم وجود ولتاژ در مدار را فراهم کردند.

پیچیدگی بیشتر آنها منجر به ظهور اولین پردازنده ها شد، که آنها نیز کار خود را انجام دادند و سیگنالی متشکل از پالس های متناوب را به روشی خاص پردازش کردند. ما اکنون به جزئیات برنامه نخواهیم پرداخت، اما موارد زیر برای ما مهم است: معلوم شد که دستگاه های الکترونیکی قادر به تشخیص یک توالی مشخص از سیگنال های دریافتی هستند. البته، می توان ترکیب شرطی را به این صورت توصیف کرد: "یک سیگنال وجود دارد". "بدون سیگنال"؛ "یک سیگنال وجود دارد"؛ "یک سیگنال وجود دارد." شما حتی می توانید نماد را ساده کنید: "وجود دارد"؛ "نه"؛ "وجود دارد"؛ "وجود دارد".

اما نشان دادن وجود سیگنال با واحد "1" و عدم وجود آن با صفر "0" بسیار ساده تر است. سپس می توانیم به جای آن از یک کد باینری ساده و مختصر استفاده کنیم: 1011.

البته، فناوری پردازنده بسیار جلوتر رفته است و اکنون تراشه‌ها می‌توانند نه تنها دنباله‌ای از سیگنال‌ها، بلکه کل برنامه‌های نوشته شده با دستورات خاص متشکل از کاراکترهای جداگانه را درک کنند.

اما برای ضبط آنها از همان کد باینری استفاده می شود که از صفر و یک مربوط به وجود یا عدم وجود سیگنال است. او وجود داشته باشد یا نباشد، مهم نیست. برای یک تراشه، هر یک از این گزینه ها یک تکه اطلاعات است که "بیت" نامیده می شود (بیت واحد رسمی اندازه گیری است).

به طور معمول، یک نماد را می توان به عنوان دنباله ای از چندین کاراکتر رمزگذاری کرد. دو سیگنال (یا عدم وجود آنها) می توانند تنها چهار گزینه را توصیف کنند: 00; 01;10; 11. این روش رمزگذاری دو بیتی نامیده می شود. اما همچنین می تواند:

• چهار بیتی (مانند مثال در پاراگراف بالای 1011) به شما امکان می دهد 2^4 = 16 ترکیب نماد بنویسید.
• هشت بیتی (به عنوان مثال: 0101 0011؛ 0111 0001). زمانی این برنامه بیشترین علاقه را به برنامه نویسی داشت زیرا 2^8 = 256 مقدار را پوشش می داد. این امکان توصیف تمام ارقام اعشاری، الفبای لاتین و کاراکترهای خاص را فراهم کرد.
• شانزده بیتی (1100 1001 0110 1010) و بالاتر. اما رکوردهایی با چنین طولی در حال حاضر برای کارهای مدرن و پیچیده تر هستند. پردازنده های مدرن از معماری 32 و 64 بیتی استفاده می کنند.

صادقانه بگویم، هیچ نسخه رسمی واحدی وجود ندارد، اما این اتفاق افتاد که ترکیبی از هشت کاراکتر بود که به معیار استاندارد اطلاعات ذخیره شده به نام "بایت" تبدیل شد. این می تواند حتی برای یک حرف نوشته شده در کد باینری 8 بیتی اعمال شود. پس دوستان عزیز لطفا به یاد داشته باشید (اگر کسی نمیداند):

8 بیت = 1 بایت

همینطوریه. اگرچه یک کاراکتر نوشته شده با مقدار 2 یا 32 بیتی را نیز می توان اسماً بایت نامید. ضمناً به لطف کدهای باینری می توان حجم فایل های اندازه گیری شده بر حسب بایت و سرعت انتقال اطلاعات و اینترنت (بیت بر ثانیه) را تخمین زد.

رمزگذاری باینری در عمل

برای استاندارد کردن ضبط اطلاعات برای رایانه ها، چندین سیستم کدگذاری توسعه داده شده است که یکی از آنها، ASCII، بر اساس ضبط 8 بیتی، گسترده شده است. مقادیر موجود در آن به روش خاصی توزیع می شوند:

• 31 کاراکتر اول کاراکترهای کنترلی هستند (از 00000000 تا 00011111). خدمت برای دستورات سرویس، خروجی به چاپگر یا صفحه نمایش، سیگنال های صوتی، قالب بندی متن.
• موارد زیر از 32 تا 127 (00100000 – 01111111) الفبای لاتین و علائم کمکی و علائم نگارشی؛
• بقیه، تا 255 (10000000 - 11111111) - جایگزین، بخشی از جدول برای کارهای ویژه و نمایش الفبای ملی؛

رمزگشایی مقادیر موجود در آن در جدول نشان داده شده است.

اگر فکر می کنید که "0" و "1" در یک نظم آشفته قرار گرفته اند، عمیقاً در اشتباه هستید. با استفاده از هر عددی به عنوان مثال، یک الگو به شما نشان می دهم و به شما یاد می دهم که چگونه اعداد نوشته شده با کد باینری را بخوانید. اما برای این ما برخی از قراردادها را می پذیریم:

• ما یک بایت 8 کاراکتری را از راست به چپ خواهیم خواند.
• اگر در اعداد معمولی از ارقام یک ها، ده ها، صدها استفاده کنیم، در اینجا (خواندن به ترتیب معکوس) برای هر بیت قدرت های مختلف "دو" نشان داده می شود: 256-124-64-32-16-8- 4-2 -1؛
• اکنون به کد باینری عدد نگاه می کنیم، به عنوان مثال 00011011. در جایی که سیگنال "1" در موقعیت مربوطه وجود دارد، مقادیر این بیت را می گیریم و آنها را به روش معمول جمع می کنیم. بر این اساس: 0+0+0+32+16+0+2+1 = 51. با مشاهده جدول کد می توانید صحت این روش را بررسی کنید.

اکنون، دوستان کنجکاو من، شما نه تنها می دانید کد باینری چیست، بلکه می دانید چگونه اطلاعات رمزگذاری شده توسط آن را تبدیل کنید.

زبان قابل فهم برای تکنولوژی مدرن

البته الگوریتم خواندن کدهای باینری توسط دستگاه های پردازنده بسیار پیچیده تر است. اما می توانید از آن برای نوشتن هر چیزی که می خواهید استفاده کنید:

• اطلاعات متنی با گزینه های قالب بندی.
• اعداد و هرگونه عملیات با آنها؛
• تصاویر گرافیکی و ویدئویی؛
• صداها، از جمله آنهایی که خارج از محدوده شنوایی ما هستند.

علاوه بر این، به دلیل سادگی "ارائه"، روش های مختلفی برای ثبت اطلاعات باینری امکان پذیر است:

با تغییر میدان مغناطیسی توسط ;

مزایای کدگذاری باینری با امکانات تقریبا نامحدود برای انتقال اطلاعات در هر فاصله تکمیل می شود. این روش ارتباطی است که با فضاپیماها و ماهواره های مصنوعی استفاده می شود.

بنابراین، امروزه سیستم اعداد باینری زبانی است که توسط اکثر وسایل الکترونیکی مورد استفاده ما قابل درک است. و جالب‌ترین چیز این است که در حال حاضر هیچ جایگزین دیگری پیش‌بینی نشده است.

فکر می کنم اطلاعاتی که ارائه کردم برای شروع کار شما کاملاً کافی باشد. و سپس، اگر چنین نیازی پیش بیاید، همه می توانند عمیق تر به مطالعه مستقل این موضوع بپردازند.

من خداحافظی می کنم و پس از یک استراحت کوتاه مقاله جدیدی در وبلاگم در مورد یک موضوع جالب برای شما آماده خواهم کرد.

بهتره خودت بگی ;)

به زودی میبینمت.