چرا سیستم باینری در کامپیوترها استفاده می شود؟

سیستم باینری در کامپیوترها

امروز قصد داریم با اعداد باینری در کامپیوترها آشنا شویم اعداد باینری جز مفاهیم اولیه ای هستند که باید از سیستم های عددی کامپیوترها بدانید، باینری در واقع یک سیستم عددی است که در ان فقط دو مقدار ممکن برای هر رقم وجود دارد عدد 0 و یا 1 و مبنایی برای همه کدهای باینری مورد استفاده در سیستم های محاسباتی است. این سیستم ها از این کد برای درک دستورالعمل های عملیاتی و ورودی کاربر و ارائه خروجی مربوطه به کاربر استفاده می کنند. حتما شما هم با کوچکترین واحد ذخیره سازی در رایانه ها که بیت هستند آشنایی دارید. خلاصه داستان این است که برای هر یک بیت یک مقدار باینری دارد که اعداد 0 یا 1 را می تواند در خود جای دهد. واحد بعدی که بزرگتر از بیت است بایت نام دارد که هر یک بایت شامل 8 بیت است و این یعنی می تواند 256 تا مقدار مختلف داشته باشد منظور ما از 256 همان ( 2 به توان 8) است. میگوییم 256 حالت چرا که بر اساس نوع اعداد باینری ما برای هر بیت دو عدد بیشتر نداریم همانطور که در بالا هم گفته شد این دو عدد یا 1 هستند و یا 0 پس بدیهی است که هر 1 بیت می تواند 2 به توان 1 حالت داشته باشد که می شود دو حالت اصلی 0 و1. قطعا با افزایش تعداد بیت ها شاهد افزایش تعداد حالت ها نیز خواهیم بود به همین دلیل است که برای نمایش دادن حالت ها از توان استفاده می کنیم این کار برای این است که محاسبات بهتر در ذهن نقش ببندند لازم به ذکر است که هر 8 بیت، 2 به توان 8 حالت مختلف را دارا می باشد و این بدین معنا است که ما 256 حالت قرارگیری برای اعداد 0 و 1 داریم. منظور ما در این قسمت از روش قرارگرفتن همان ترتیب و حالت پر کردن تعداد بیت ها می باشد، بهتر است با یک مثال این روش را بهتر توضیح دهیم،  برای مثال 2 بیت حافظه را در نظر بگیرید برای این 2 بیت حافظه 2 به توان 2 حالت قرارگرفتن اعداد وجود دارد که دارای یک چیدمان بسیار ساده است این اعداد می توانند بدین صورت کنار هم قرار بگیرند مثلا یا (00) هستند یا هر دو عدد 1 است و هم می تواند صفر در ابتدا قرار بگیرد مثل(01) و یا بلعکس یعنی(10)، روش قرارگیری اعداد در بیت ها بدین صورت است. سیستم های کامپیوتری هر چقدر هم که توسعه یافته باشند اما همانند انسان ها قابلیت درک اعداد و کلمات را ندارند،  بر خلاف ظاهر نرم افزارهای پیشرفته امروزی کامپیوتر ها همه موارد را به صورت سیگنال الکتریکی باینری در مبنای 2 دریافت می کنند. 0 و 1 در باینری به ترتیب نشان دهنده خاموش و یا روشن بودن هستند. برای مثال در یک ترانزیستور، "0" نشان دهنده عدم جریان الکتریسیته، و "1" نشان دهنده جریان الکتریسیته مجاز به جریان است. در سیستم باینری ارقام به صورت 0 و 1 یه صورت متوالی و پشت هم قرار میگیرند و هر رقم دوبرابر رقم سمت راست خود ارزش دارد.

​چگونگی محاسبه ی اعداد باینری

محاسبه اعداد باینری می تواند گیج کننده باشد، تا زمانی که سیستم را بفهمید. بیشتر چیزهایی که در طول سال های تحصیلی آموخته اید پایه 10 است. اعداد باینری از پایه 2 استفاده می کنند. در محاسبه اعداد باینری راست ترین رقم ارزش 20 دارد و به همین ترتیب رقم سمت چپ ارزش 21 برابر، چپی 22 برابر و به همین صورتن تا چپترین رقم ادامه خواهد داشت با این حساب 1111  در باینری معادل عدد 15 است یعنی ۱*۸+۱*۴+۱*۲+۱*۱ ، شاید به نظر بیاید که باینری ها کم کاربرد و بی هدف هستند اما این موضوع فقط برای ما انسان ها صدق می کند و برای کامپیوترها بدین صورت نیست بهترین روش برای ارائه اطلاعات به سخت افزارها استفاده از همین روش است.

برای تبدیل اعداد باینری به دسیمال و یا برعکس می توانید آموزش " تبدیل اعداد باینری به دسیمال " را مشاهده کنید.

دستگاه اعداد دودویی (باینری)

تفاوتی که بین اعداد باینری و اعداد ساده ای که روزانه ما با ان ها سر و کار داریم وجود دارد این است که اعداد ساده ای که روزانه از ان ها استفاده میکنیم در مبنای 10 هستند در صورتی که اعداد باینری در مبنای 2 هستند و با استفاده از عدد صفر و یک نمایش داده می شوند، دستگاه اعداد دو دویی و یا همان (Binary) با اعداد 0 و 1 یعنی در مبنای 2 نشان داده می شود دلیل نشان دادن با اعداد باینری این است که نحوه کارکرد کامپیوترها، مدارات منطقی و در کل هر پردازنده دیجیتالی بر حسب خاموش یا روشن بودن ورودی ها انجام میپذیرد

تبدیل اعداد باینری به دهدهی

در تبدیل اعداد باینری به دهدهی در اولین قدم باید به محاسبه ارزش مکانی رقم ها بپردازیم بدین صورت که اولین رقم از سمت راست در جایگاه 20 قرار دارد و رقم دوم در جایگاه 21 و به همین ترتیب تا انتها و در اخر نیاز است که هر رقم را در ارزش مکانی ان ضرب کرده و همه را با هم جمع میکنیم (جمع در مبنای ده) عدد به دست آمده در مبنای ده و برابر عدد ابتدایی در مبنای دو است

تبدیل باینری به دهدهی در سی شارپ

برای اینکه به توانید در برنامه سی شارپ اعداد باینری را به دهدهی تبدیل کنید باید از یک رشته به عنوان هدد باینری استفاده نماییم تا بتوانیم ان را به دهدهی تبدیل کنیم. تنها کاری که در پیاده سازی و تبدیل این اعداد انجام میدهیم این است که در عدد باینری هر جایی که عدد 1 را دیدیم عدد 2 را به توان جایگاه آن میرسانیم.

چرا کامپیوترها از مبنای Binary استفاده میکنند؟

بهترین و مختصر ترین جواب برای این سوال این است که ما از باینری به دلیل سخت افزارها و قوانین فیزیک استفاده میکنیم، در واقع هر عدد در کامپیوتر یک سیگنال الکتریکی است و در ابتدا به وجود آمدن کامپیوتر محاسبه، اندازه گیری و کنترل دقیق سیگنال های الکتریکی بسیار سخت است. البته بهتر این بود که در بین یک حالت روشن (که با بار منفی نشان داده میشود) و حالت خاموش (که با یک بار مثبت نشان داده میشود) بتوان تفاوت قائل شد. شاید برای شما این سوال پیش بیاید که به چه دلیل حالت خاموش را با بار مثبت نشان میدهیم در این رابطه باید گفت که الکترون ها بار منفی دارند و این بدین معنی است که  الکترونهای بیشتر به معنای جریان بیشتر با بار منفی هستند. کامپیوترهای اولیه دارای سایزهای بسیار بزرگ بودند و تقریبا می توان گفت به اندازه یک اتاق که برای ساخت سیستم های خود از باینری استفاده میکردند و اگر چه آنها از سخت افزارهای خیلی بزرگی استفاده میکردند، اما در حال حاضر همان اصول اساسی حفظ شده است. کامپیوترهای مدرن از آنچه به عنوان ترانزیستور شناخته میشود برای انجام محاسبات باینری استفاده میکنند.  

​