Двоичный код - для чего нужна двоичная система?
В информатике двоичный код, то есть двоичная система, вездесущ и до сих пор известен многим,, благодаря урокам математики. Такой код, имеющий всего два состояния, также воспроизводит сложные элементы и часто бывает трудным для понимания людьми, которые доверяют только десятичной системе счисления и ее 10 знакам. В этом отношении двоичный код имеет преимущества, с одной стороны, и технически необходимый - с другой.
Что такое двоичный код?
Большинство людей делают свои вычисления в десятичной системе счисления, в которой 10 цифр от 0 до 9 на позицию. Большие числа представлены новой позицией. Бинарная система работает аналогичным образом. Однако здесь мы имеем, как предполагает латинский префикс «би», только две цифры (или два состояния): 0 и 1, включены и выключены, светлые и темные, истина и ложь. Опять же, большие числа представлены разными позициями.
Мы знаем двоичную систему прежде всего в области компьютеров, в которой все работает с единицами и нулями. Так хранятся данные и выполняются вычисления. Но этот метод расчета и такое представление данных используются и в других ситуациях. Всякий раз, когда мы изучаем информацию через какое-либо состояние, это, по сути, двоичный код. Мигающий свет в электронном устройстве сообщает нам, работает оно или нет, оставаясь либо выключенным (состояние 1), либо включенным (состояние 2).
Еще более сложная информация может быть передана через последовательность включенного и выключенного состояний. Шрифт Брайля, например, система для слепых, основан на двоичном коде: каждый символ воспроизводится с помощью матрицы до 6 баллов. Посредством комбинации высот (1 / вкл.) И плоских полей (0 / выкл.) Можно представлять разные символы.
История бинарной системы: от Лейбница до компьютеризированных систем
Хотя двоичные коды уже использовались для передачи информации в древние времена, двоичная система в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, была изобретена в конце 17 века Готфридом Вильгельмом Лейбницем . Философ и математик (и фактически универсальный эксперт) искали метод, который преобразовал лингвистические концепции логики (истинные и ложные) в математическую систему, и остановился на единицах и нулях, используемых до сих пор.
Пару десятилетий назад Фрэнсис Бэкон (английский философ) задавался вопросом, как воспроизвести текст с помощью двоичного кода. Третий эксперт, Джордж Буль , примерно через полтора века после Лейбница, наконец, разработал булеву алгебру на основе двоичной системы: систему с логическими операторами, которая по-прежнему имеет фундаментальное значение в компьютерных науках.
Наконец, в двадцатом веке были разработаны цифровые технологии и были произведены первые электронные калькуляторы. Работа пионеров компьютеров заключалась в переводе цифр и букв в систему, понятную компьютерам. Таким образом, двоичный код предопределен именно потому, что он может переводить абстракцию 1 и 0 в физические состояния. В электротехнике, если есть напряжение, применяется 1, если нет напряжения, принимается 0.
Перфокарты также работают с двоичной системой передачи информации: на этом типе карт можно воспроизвести определенное количество символов через существующее или отсутствующее отверстие. Таким образом, данные могут храниться постоянно и в любом случае считываться машиной. Перфокарты использовались еще до открытия компьютеров, например, в механических ткацких станках или музыкальных автоматах.
Двоичный код и двоичная система, на первый взгляд, кажутся синонимами. Но если вы задумаетесь о характеристиках кода, вы заметите разницу: код - это регламентированный перевод символов. Каждому символу в оригинале назначается другой символ или последовательность символов. Таким образом можно конвертировать в обоих направлениях. Напротив, система существует сама по себе и не требует сравнения с другой системой. Если вы выполняете вычисления в двоичной системе, нет необходимости обращаться к десятичной системе для получения результатов.
Оба присутствуют в ИТ-контексте: мы находим кодировку, например, в коде ASCII. С семью позициями и двумя состояниями (1 и 0) можно воспроизводить все буквы латинского алфавита и другие символы. Но поскольку не все символы в мире представлены таким образом, с UTF-8 доступны даже от одного до 4 байтов.
Понимание двоичного кодирования: как компьютер выполняет вычисления?
Компьютерные системы знают битовые и байтовые единицы . Бит - это цифра кода, которая может соответствовать 1 или 0. Следовательно, номинал также является неологизмом двоичной цифры , «двоичной цифры» или «двоичной позиции». Один байт, в свою очередь, соответствует 8 из этих битов. В принципе, компьютеры - это калькуляторы, которые, как карманный калькулятор, работают с этими устройствами. Когда мы хотим выполнить вычисление, десятичные числа преобразуются в двоичную систему.
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | 10 | 11 | 100 | 101 | 110 | 111 | 1000 | 1001 |
Если теперь думать в байтах, десятичное число 5 можно представить так: 00000101 . Ведущие нули в начале двоичного числа не влияют на значение, а только обеспечивают поддержание фиксированного 8-значного формата.
Как и в десятичной системе, каждая позиция соответствует степени. В то время как в нашей нынешней системе мы по-прежнему считаем на основе 10, в двоичной системе основание равно 2. Таким образом, первая позиция соответствует 2 0 , вторая - 2 1 , третья - 2 2 и т. д. Байт, соответствующий десятичному числу 23 можно прочитать следующим образом:
| 27 | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 21 | 20 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
Следовательно, мы имеем (десятичный): 2 4 + 2 2 + 2 1 + 2 0 = 16 + 4 + 2 + 1 = 23
Вычисления в двоичной системе работают так же, как и в известной нам десятичной системе: 1100 + 1010 = 10110. Что происходит при вычислении? Для упрощения можно сделать вычисления в столбик, как в письменном расчете. Считается справа налево.
- 0 + 0 = 0
- 0 + 1 = 1
- 1 + 0 = 1
- 1 + 1 = 0 с 1 переносом