أخبار الموبايلات

ما هو الـ Binary ولماذا تستخدمه أجهزة الكمبيوتر؟

أجهزة الكمبيوتر لا تفهم الكلمات أو الأرقام بالطريقة التي يتعامل بها البشر، وفي أدنى مستويات الكمبيوتر الخاص بك، يتم تمثيل كل شيء من خلال إشارة كهربائية ثنائية Binary تسجل في إحدى الحالتين: تشغيل أو إيقاف وذلك لفهم البيانات المعقدة، والتي يجب أن يقوم جهاز الكمبيوتر الخاص بك بتشفيرها في ملف ثنائي Binary.

تصفح الانترنت بحماية Norton واحجب المواقع الاباحية عن كل من في المنزل

الثنائي Binary هو نظام رقم 2 الأساسي. يعني Base 2 أي أنه هناك رقمين فقط يعرفهم الكمبيوتر وهم – 1 و 0 – اللذان يقابلان التشغيل والخروج من جهاز الكمبيوتر. فربما تكون على دراية بالقاعدة 10 – النظام العشري، والذي يستخدم Decimal عشرة أرقام تتراوح من 0 إلى 9، ثم يلتف حولها ليشكل أرقامًا مكونة من رقمين، مع قيمة كل رقم عشر مرات أكثر من الرقم الأخير (1، 10، 100، وما إلى ذلك). والنظام الثنائي Binary يعمل بنفس طريقة النظام العشري.

  • نظام العد في Binary

في  Binary، يستحق الرقم الأول 1 بالأرقام العشرية، والرقم الثاني يستحق 2، والثالث بقيمة 4، والرقم الرابع بقيمة 8، وهكذا – مضاعفة كل مرة. فإن إضافة كل هذه الأرقام يعطيك الرقم بالأرقام العشرية، وذلك على النحو التالي:

1111 (in binary) ) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15بالأرقام العشرية)

التداول بالخيارات الثنائية مع binaryuno

محاسبة لـ 0، هذا يعطينا 16 قيمة ممكنة لأربع binary bits. حيث أنه يمكن الانتقال إلى 8 bits ولديك 256 قيمة ممكنة. ولكن هذا يأخذ مساحة أكبر بكثير لتمثيله، حيث أن أربعة أرقام بالأرقام العشرية تمنحنا 10،000 قيمة ممكنة. قد يبدو أننا نمر بكل هذه المشكلة لإعادة اختراع نظام الفرز الخاص بنا فقط لجعله نظامًا مختلفًا، لكن أجهزة الكمبيوتر تفهم نظام binary أفضل بكثير من فهمها للنظام العشري. بالتأكيد، يشغل الملف الثنائي مساحة أكبر، ولكن بالنسبة لبعض الأشياء، مثل المعالجة المنطقية، فإن الثنائي أفضل من الرقم العشري.

هناك نظام أساسي آخر يستخدم أيضًا في البرمجة: وهو النظام السداسي العشري hexadecimal. على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر لا تعمل بالنظام السداسي العشري، إلا أن المبرمجين يستخدمونها لتمثيل العناوين الثنائية في تنسيق يمكن قراءته عند كتابة التعليمات البرمجية. هذا لأن رقمين من النظام السداسي العشري يمكن أن يمثل byte بالكامل ثمانية أرقام في binary. كما يستخدم النظام السداسي العشري الأرقام من 0-9 مثل النظام العشري، وكذلك الأحرف من A إلى F لتمثيل الستة أرقام الإضافية.

  • لذا لماذا تستخدم أجهزة الكمبيوتر نظام binary ؟

إن الجواب المختصر هو الأجهزة وقوانين الفيزياء. حيث ان كل رقم في جهاز الكمبيوتر الخاص بك هو إشارة كهربائية، وفي الأيام الأولى للحوسبة، كانت الإشارات الكهربائية أصعب بكثير في قياسها والتحكم فيها بدقة شديدة. وكان من المنطقي التمييز بين حالة “التشغيل” فقط – ممثلة بالشحنة السالبة – وحالة “off” – ممثلة بشحنة موجبة.

موضوعات ذات صلة بما تقرأ الآن:

كيف تتخلص من البرمجيات الخبيثة ومحركات البحث الدخيلة على المتصفح

لذا، استخدمت أجهزة الكمبيوتر في وقت مبكر نظامًا ثنائيًا لبناء أنظمتها، وعلى الرغم من أنها استخدمت أجهزة قديمة أكبر حجمًا، ولكننا حافظنا على نفس المبادئ الأساسية. حيث تستخدم أجهزة الكمبيوتر الحديثة ما يعرف باسم الترانزستور لإجراء العمليات الحسابية باستخدام binary. وفي ما يلي رسم تخطيطي لما يبدو عليه شكل ترانزستور التأثير الميداني (FET):

بشكل أساسي، يسمح ترانزستور التأثير الميداني (FET) فقط بتدفق التيار من المصدر إلى المستقبل وهذا يشكل مفتاح ثنائي binary. كما يمكن للمصنعين بناء هذه الترانزستورات الصغيرة بشكل لا يصدق – على طول الطريق إلى 5 نانومترات، أو حول حجم اثنين من فروع الحمض النووي. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها وحدات المعالجة المركزية الحديثة، وحتى أنها يمكن أن تعاني من المشاكل التي تميز بين الدول وخارجها (على الرغم من أن ذلك يرجع في معظمه إلى حجمها الجزيئي غير الحقيقي، كونها خاضعة لغموض ميكانيكا الكم).

  • لكن لماذا القاعدة   Base 2 فقط؟

لذا قد تفكر، “لماذا 0 و 1 فقط؟ في حين أن البعض منه يعود إلى التقاليد في كيفية بناء الحواسيب، فإن إضافة رقم آخر يعني أن علينا التمييز بين مستويات مختلفة من التيار – وليس فقط “إيقاف” و “تشغيل “ولكن أيضًا تنص على” التشغيل قليلاً” و “التشغيل كثيراً”.

تكمن المشكلة هنا في أنك إذا كنت تريد استخدام مستويات متعددة من الجهد الكهربي، فستحتاج إلى طريقة لإجراء العمليات الحسابية بها بسهولة، ولا يمكن استخدام الأجهزة لذلك كبديل للحوسبة الثنائية. ولكنه موجود بالفعل ويطلق عليه جهاز الكمبيوتر الثلاثي ternary computer، وكان موجودًا منذ عام 1950. ويعتبر المنطق الثلاثي أكثر كفاءة من المنطق الثنائي، ولكن حتى الآن، لا يوجد أي بديل فعال للترانزستور الثنائي.

كيف ترسل الملفات المضغوطة Zip والتطبيقات والبرمجيات عن طريق الواتساب ؟

يرجع السبب في عدم قدرتنا على استخدام المنطق الثلاثي إلى الطريقة التي يتم بها تكديس الترانزستورات في الكمبيوتر – وهو ما يُطلق عليه “البوابات gates” – وكيف يتم استخدامها لإجراء العمليات الحسابية. ويقوم Gates بأخذ مدخلين، وتنفيذ العملية عليهما، ومن ثم إرجاع ناتج واحد لها.

وهذا ما يقودنا بدوره إلى الإجابة الطويلة وهي “الرياضيات الثنائية” والتي تعتبر طريقة أسهل لجهاز الكمبيوتر من أي شيء آخر. حيث يقوم المنطق boolean logic بالتخطيط بسهولة للأنظمة الثنائية، وذلك من خلال تمثيل True و False، كما تعمل البوابات في جهاز الكمبيوتر الخاص بك على المنطلق المنطقي فهي تأخذ مدخلين وتنفذ عملية عليها مثل AND و OR و XOR وهكذا. اثنين من المدخلات من السهل إدارتها. وإذا كنت ترغب في رسم أجوبة لكل إدخال ممكن ، فستحصل على ما يعرف باسم جدول الحقائق truth table:

سيكون لجدول الحقيقة الثنائية binary التي تعمل على المنطق boolean logic أربعة مخرجات محتملة لكل عملية أساسية. ولكن لأن البوابات الثلاثية تأخذ ثلاثة مدخلات فقط، فإن جدول الحقيقة الثلاثي سيكون 9 أو أكثر. بينما يحتوي النظام الثنائي على 16 مُشغِّل محتمل (2 ^ 2 ^ 2)، فإن النظام الثلاثي سيكون 19683 (3 ^ 3 ^ 3). وبالتالي سيتحول القياس إلى مشكلة لأنه في حين أن النظام الثلاثي أكثر كفاءة، فهو أيضًا أكثر تعقيدًا بشكل كبير.

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.