همانطور که می‌دانید کامپیوترها همانند انسان‌ها اعداد و کلمات را درک نمی‌کنند و علی‌رغم ظاهر نرم‌افزارهای امروزی،  کامپیوتر همه‌چیز را به صورت سیگنال الکتریکی باینری(در مبنای ۲) دریافت می‌کند.

در اعداد باینری تنها دو رقم ۰ و ۱ وجود دارد که در علم کامپیوتر نمایانگر روشن یا خاموش بودن سیگنال‌هاست. ما به صورت روزمره از مبنای ده استفاده می‌کنیم که در آن ارقام از ۰ تا ۹ بوده و ارزش هر رقم ده برابر رقم سمت راست خود است. در باینری نیز اساس همین است و ارقام ۰ و ۱ پشت سر هم چیده شده‌اند و هر رقم دو برابر رقم سمت راست خود ارزش دارد.

محاسبه‌ی باینری

راست‌ترین رقم ارزش ۲۰ دارد، رقم سمت چپ آن ارزش ۲۱ برابر، چپی ۲۲ برابر و به همین شکل تا چپ‌ترین رقم. بنابراین ۱۱۱۱ در باینری معادل ۱*۸+۱*۴+۱*۲+۱*۱ یعنی ۱۵ است. شاید در نظر ما باینری بی‌هدف و کم‌کاربرد باشد، اما برای کامپیوتر اینگونه نیست و این مبنای اعداد بهترین روش برای ارائه‌ی اطلاعات به سخت‌افزار است.

روش دیگر مورد استفاده در برنامه‌نویسی، مبنای ۱۶ است. البته کامپیوتر مستقیما آن را درک نمی‌کند، اما برنامه‌نویسان می‌توانند از آن برای ارائه‌ی ساده‌تری از باینری استفاده کنند. در مبنای ۱۶ از ارقام ۰ تا ۹ و همچنین حروف A تا F(برای ۱۰ تا ۱۵) استفاده می‌شود.

چرا کامپیوترها از باینری استفاده می‌کنند؟

پاسخ کوتاه دو کلمه است: سخت‌افزار، فیزیک! هر عدد در کامپیوتر شما یک سیگنال الکتریکی است که صرف‌نظر از اندازه و قدرت خود همیشه از باینری استفاده کرده‌اند. کامپیوترهای مدرن از ترانزیستورها جهت محاسبات باینری استفاده می‌کنند.

به صورت کلی، ترانزیستور در صورت وجود جریان در Gate، اجازه‌ی عبور آن از منبع به مصرف‌کننده را می‌دهد. امروزه اندازه‌ی ترانزیستورها بسیار کوچک(در حد ۵ نانومتر، یعنی معادل با دو رشته‌ی DNA!) است و در CPU های مدرن استفاده می‌شوند.

چرا فقط مبنای ۲؟

پاسخ این سوال نیز چند بعد دارد. یک بعد مسئله‌ی عادت و سنت است؛ بعد دیگر معنای هر رقم است. یعنی با داشتن بیش از ۲ رقم باید معنایی نظیر کم و زیاد را نیز به روشن و خاموش اضافه کنیم که انجام محاسبات برای این گونه مبناها کار پیچیده و زمان‌بری است و سخت‌افزارهای مورد استفاده‌ی ما از پس آن بر نمی‌آیند. البته این به آن معنی نیست که توانایی ساخت این‌گونه سخت‌افزارها وجود ندارد؛ در اصل جالب است بدانید که چنین ابزاری(برای مبنای ۳) در دهه‌ی ۵۰ میلادی ساخته‌شد و علی‌رغم توانایی بالا بر روی کاغذ، در عمل نتوانست قدرت قابل توجهی از خود نشان دهد.

علت ضعف این دستگاه در روش عملکرد ترانزیستورها است. چرا که آن‌ها در Gateها قرار گرفته و از دو ورودی، یک خروجی تهیه می‌کنند.

بنابراین بدیهی است که مبنای دو برای این کار ایده‌آل است و انواع عملیات ریاضی و منطقی بر روی آن‌ها انجام می‌شود. عملیاتی که شامل And، Or، Xor و موارد زیاد دیگر می‌شود.

اگر دستگاه بر مبنای ۲ کار کند، برای دو ورودی ۴ خروجی متفاوت قابل تصور است، ولی در حالت مبنای ۳ تعداد خروجی‌های ممکن به ۹ می‌رسد. ضمنا یک سیستم باینری ۱۴ عملگر دارد، درحالی که در مبنای ۳ به ۱۹۶۸۳ عملگر نیاز است! بنابراین علی‌رغم قدرت به‌ظاهر بالاتر مبنای ۳، کار با آن بسیار سخت‌تر و زمان‌گیر است.

البته کسی از آینده خبر ندارد و ممکن است روزی مبنای ۳ فراگیر شود، چرا که امروزه ما به سرعت در حال استفاده از تمامی توانایی‌های باینری هستیم و بعید نیست روزی دیگر پاسخگوی نیازهای ما نباشد. اما به هر حال در این لحظه، همچنان باینری زبان مورد استفاده‌ی جهانیان است.

یک پاسخ بنویسید

لطفا نظر خود را بنویسید
لطفا نام خود را اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.