سیستم شماره باینری: تاریخچه ، برنامه ها و مزایای آن

از مکانیک ساده گرفته تا مدل سازی کوانتومی پیشرفته ، دنیای ما با گذشت زمان بسیار تکامل یافته است. تنها چیزی که تغییر نکرده است "اراده" ما برای شمارش است. صد یا همین حدود سال پیش ، سیستم اصلی که انسان برای محاسبه استفاده می کرد ، سیستم عدد اعشاری بود. اما ، رایانه ها و سایر پیشرفت های فناوری نیاز به یک سیستم پیچیده تر و از نظر فنی تر را به وجود آورد. این همان چیزی است که باعث تولد سیستم شماره باینری شده است. در اینجا ، ما به تاریخچه ، برنامه ها و مزایای این سیستم نگاه می کنیم!

چند صد سال پیش ، انسان سیستم اعشاری را اختراع کرد. این هدف برای مدتی بود اما توسعه دستگاه و ناتوانی این سیستم در انجام کارکردهای پیچیده ، ریاضیدانان را وادار کرد تا یک سیستم عددی را توسعه دهند که بتواند نیازهای فوق الذکر را تأمین کند. یک تظاهرات منطق بولی ، سیستم شماره باینری فقط در دو حالت وجود دارد: یک واقعی یا نادرست. این توسط 1 و 0 نشان داده شده است. علاوه بر این ، ترکیب های مختلف این دو ایالت همه ایالت های دیگر را تعریف می کنند.

اولین بار در دهه 1930 توسط جورج بول ، ریاضیدان انگلیسی ، الگورکن و مربی انگلیسی معرفی شد ، Boolean Logic یک پیشرفت قابل توجه در دنیای الکترونیک و رایانه ها بود. از آن زمان تاکنون از سیستم شماره باینری برای تعدادی برنامه استفاده شده است. این شامل پردازش تصویر ، ضبط فیلم های صوتی و HD با کیفیت بالا ، ذخیره میلیون ها ورود داده و پردازش چندین برنامه پردازش سیگنال دیجیتال است. ابزاری که می تواند موفقیت این برنامه را تضمین کند ، مبدل باینری است. قبل از بحث در مورد برنامه ها و مزایای سیستم شماره باینری بیشتر ، اجازه دهید نگاهی کوتاه به تاریخ آن بیندازیم.

سیستم شماره باینری ، یک تاریخ مختصر

از بین تمام سیستم های موقعیتی ، به نظر می رسد سیستم شماره باینری ساده ترین است. 2 Radix یا پایه سیستم است ، به این معنی که فقط دو رقم - که توسط 0 و 1 نمایش داده می شود - در سیستم ظاهر می شود. امروزه از این سیستم شماره در هر رایانه دیجیتال استفاده می شود. دو رقم ، 1 و 0 ، به عنوان دو حالت (خاموش/روشن) در نظر گرفته می شوند و از این حالت ها برای حمل دستورالعمل و ذخیره داده ها در رایانه استفاده می شود. به طور کلی ، این عنصر فقط یک بیت را نشان می دهد که به آن به عنوان رقم باینری گفته می شود.

حال ، اجازه دهید نگاهی گذرا به تاریخچه سیستم شماره باینری - یک سیستم شماره که شامل استفاده از یک مبدل باینری است ، نگاهی بیندازیم. آیا در مورد اولین رایانه الکترونیکی و دیجیتال می دانید؟ساخته شده در دانشگاه پنسیلوانیا و به نام یکپارچه و ماشین حساب عددی الکترونیکی (ENAIC) ، اولین رایانه الکترونیکی هفتاد و یک سال پیش اختراع شد. با این حال ، سیستم شماره باینری که از آن استفاده کرده است ، تقریباً سه قرن آن را از قبل قرار داده است.

در سال 1701 ، گوتفرید ویلهلم لایب نیتس ، شخصی که با همدست حساب می کند ، مقاله مقاله ای را در مورد علم خود نوشت. این مقاله به آکادمی پاریس ارسال شد. اما ، بیست سال دیگر طول کشید تا این کشف اتفاق بیفتد درست مثل اینکه چند صد سال طول کشید تا یک مبدل باینری ایجاد شود. طبق ادبیات موجود در مورد این موضوع ، سال 1796 اولین بار بود که ورود حسابی باینری گزارش می شود. بنابراین ، می توانیم بگوییم که سیستم شماره باینری درست قبل از شروع قرن نوزدهم متولد شده است.

درک اعداد باینری

با کمک دو نماد: 0 و 1 ، سیستم شماره باینری مقادیر عددی را نشان می دهد. برای خاص تر بودن ، یک نماد موقعیتی با رادکس 2 'همان چیزی است که سیستم معمولی Base-2 توسط آن نشان داده شده است. درک بیش از حد دشوار است؟مشکلی نیست ، در اینجا توضیح ساده تری در مورد این وجود دارد. فقط دو رقم: 0 و 1 ، برای نشان دادن تمام مقادیر ممکن در سیستم شماره باینری استفاده می شود. در اینجا ، 1 نشان دهنده یک حالت واقعی است در حالی که 0 وضعیت دروغین را نشان می دهد.

در حالی که ما در مورد آغاز رسمی سیستم باینری به شما گفته ایم ، ما هنوز معرفی غیررسمی آن را فاش نکرده ایم. در حدود 200 سال قبل از میلاد ، پینگالا ، نویسنده هندی ، مفاهیم پیشرفته ریاضی را معرفی کرد که معیارها را توصیف می کرد و به همین ترتیب ، اولین توصیف خود را از یک سیستم شماره باینری به جهانیان داد.

وقتی از سیستم شماره اعشاری در زندگی روزمره خود استفاده می کنیم ، موارد را به روش های زیر می شماریم. در اینجا ده نماد مختلف وجود دارد که توانایی تعریف ده واحد مختلف را دارند. اعداد هستند. چیزی جز ترکیبی از این ده عدد اصلی چیزی نیست که همه اعداد پیچیده مانند 100 یا 1350 نشان می دهند. موقعیت اعداد هر بار که تعداد تعداد نماد ده اولی فراتر می رود افزایش می یابد و این مجموعه جدیدی از ده مقدار ممکن دیگر را به ما می دهد. ابزاری که می تواند در محاسبه به شما کمک کند ، مبدل باینری است.

با بازگشت به موضوع مورد نظر ، سیستم باینری فقط دو نماد دارد: 0 و 1 در مجموعه اولیه. این باعث می شود مکان اعشاری با فاکتور 2n تغییر کند. در اینجا n بازنمایی از مکان باینری است. در حالی که سیستم شماره باینری می تواند در ارزش افزایش یابد ، به راحتی توسط ماشین ها قابل درک است زیرا فقط دو حالت اصلی دارد.

نگاهی گذرا به منطق بولی

اکنون که ما درک خوبی از سیستم باینری داریم ، وقت آن است که به منطق هدایت آن و چگونگی تعامل نمادهای سیستم با یکدیگر نگاه کنیم. اینگونه است که منطق بولی کار می کند. مقایسه بین دو مقدار اصل اصلی این منطق است. طبق بولی ، سه منطق اصلی وجود دارد. این شامل و ، و ، و نه منطق است. زیر همان چیزی است که هر منطق نشان می دهد.

و: این منطق می گوید اگر هر دو مقدار مقایسه ای دارای یک مقدار واقعی (1) باشند ، نتیجه می تواند یک مقدار واقعی باشد (1)

یا: این منطق می گوید اگر اگر هر یک از مقادیر مقایسه ای یک مقدار واقعی (1) داشته باشد ، نتیجه می تواند مقدار واقعی باشد (1)

نه: این منطق به سادگی یک مقدار معین را معکوس می کند. به عنوان مثال ، اگر مقدار داده شده یک مقدار واقعی باشد ، این مقدار آن را به غلط معکوس می کند و اگر مقدار کاذب باشد ، به یک مقدار واقعی معکوس می شود

از میان سه منطق ذکر شده در بالا ، دو مورد به حداقل دو متغیر نیاز داشتند و فقط با یک متغیر واحد نمی توانند کار کنند. علاوه بر منطق اولیه فوق الذکر ، برخی از منطق دیگر نیز وجود دارد اما اینها تنها ترکیبی از سه منطق اولیه است. با بحث در مورد منطق بولی ، وقت آن است که به برنامه های سیستم شماره باینری و نحوه استفاده از یک مبدل باینری بروید.

برنامه های کاربردی

فناوری رایانه جایی است که رایج ترین کاربرد این سیستم شماره را می توان مشاهده کرد. از این گذشته ، یک سیستم شماره دو رقمی که در رمزگذاری دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد همان چیزی است که تمام زبان و برنامه نویسی بر اساس آن ساخته شده است. گرفتن داده و سپس به تصویر کشیدن آن با بخش های محدود اطلاعات همان چیزی است که روند رمزگذاری دیجیتال را تشکیل می دهد. اطلاعات محدود شامل 0 و 1 سیستم باینری است. نمونه ای از این تصاویر در صفحه رایانه شما است. برای رمزگذاری این تصاویر از یک خط دودویی برای هر پیکسل استفاده می شود.

در صورت استفاده از یک صفحه از یک کد شانزده بیتی ، به هر پیکسل دستورالعمل هایی در مورد اینکه چه رنگی را نشان می دهد بر اساس کدام بیت ها 0 و 1 ثانیه است ، دستورالعمل داده می شود. نتیجه این بیش از شصت و پنج هزار رنگ است که توسط 2^16 نشان داده شده است. علاوه بر این ، یک شعبه ریاضی معروف به جبر بولی ، جایی است که شما کاربرد سیستم شماره باینری را پیدا خواهید کرد. ارزش های منطق و حقیقت همان چیزی است که این زمینه ریاضیات به آن مربوط می شود. در این برنامه ، بر اساس این که صحیح یا نادرست هستند ، اظهارات 0 یا 1 اختصاص داده می شود. اگر به دنبال ابزاری هستید که در این برنامه کمک کند ، ممکن است بخواهید یک مبدل باینری را امتحان کنید.

مزیت سیستم شماره باینری

سیستم شماره باینری برای تعدادی از موارد مفید است. به عنوان مثال ، برای افزودن اعداد ، یک کامپیوتر سوئیچ می کند. با افزودن اعداد باینری به سیستم ، می توانید اضافه کردن رایانه را تحریک کنید. اکنون دو دلیل اصلی برای استفاده از این سیستم شماره برای رایانه ها وجود دارد. اول این است که می تواند دامنه ایمنی را برای قابلیت اطمینان فراهم کند. ثانویه و از همه مهمتر ، به حداقل رساندن مدار مورد نیاز کمک می کند. این فضای مورد نیاز ، انرژی مصرفی و هزینه های صرف شده را کاهش می دهد.

آنچه آینده برای سیستم باینری دارد

با معرفی فناوری کوانتومی ، سیستم باینری ممکن است در آینده منسوخ شود. با این حال ، فقط زمان می گوید که آیا این اتفاق می افتد. در حال حاضر ، سیستم شماره باینری در حال تأمین سیستم های رایانه ای در سراسر جهان است و با این کار ، به جهان کمک می کند تا در ارتباط بماند و کارهای پیچیده ای را از طریق اینترنت انجام دهد. و این توانایی سیستم شماره باینری توسط مبدل باینری به روز می شود.