ไบนารีโค้ดคืออะไรและทำงานอย่างไร

ระบบเลขฐานสองถูกประดิษฐ์ขึ้นครั้งแรกโดยกอตต์ฟรีด ไลบนิซในศตวรรษที่ 17 และมีการใช้ระบบเลขฐานสองอย่างแพร่หลายเมื่อคอมพิวเตอร์ต้องการวิธีแสดงตัวเลขโดยใช้สวิตช์ทางกล

รหัสไบนารีคืออะไร?

ไบนารีคือระบบเลขฐาน 2 ที่ใช้แทนตัวเลขโดยใช้รูปแบบของตัวเลขและเลขศูนย์

ระบบคอมพิวเตอร์ยุคแรกๆ มีสวิตช์เชิงกลซึ่งเปิดขึ้นเพื่อแทน 1 และปิดเพื่อแทน 0 เมื่อใช้สวิตช์แบบอนุกรม คอมพิวเตอร์สามารถแสดงตัวเลขโดยใช้รหัสไบนารีได้ คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ยังคงใช้รหัสไบนารีในรูปแบบของดิจิทัลและเลขศูนย์ภายใน CPU และ RAM

หนึ่งหรือศูนย์ดิจิทัลเป็นเพียงสัญญาณไฟฟ้าที่เปิดหรือปิดภายในอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ เช่น CPU ซึ่งสามารถเก็บและคำนวณเลขฐานสองหลายล้านได้

เลขฐานสองประกอบด้วยชุดของ "บิต" แปดชุด ซึ่งเรียกว่า "ไบต์" บิตคือหนึ่งหรือศูนย์เดียวที่ประกอบขึ้นเป็นเลขฐานสอง 8 บิต การใช้รหัส ASCII ทำให้เลขฐานสองสามารถแปลเป็นตัวอักษรเพื่อเก็บข้อมูลในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ได้

วิธีการทำงานของเลขฐานสอง

การแปลงเลขฐานสองเป็นเลขฐานสองนั้นง่ายมากเมื่อคุณพิจารณาว่าคอมพิวเตอร์ใช้ระบบเลขฐานสองฐาน 2 ตำแหน่งของเลขฐานสองแต่ละหลักเป็นตัวกำหนดค่าทศนิยม สำหรับเลขฐานสอง 8 บิต ค่าจะถูกคำนวณดังนี้:

• บิต 1 :2 ยกกำลัง 0 =1
• บิต 2 :2 ยกกำลัง 1 =2
• บิต 3 :2 ยกกำลัง 2 =4
• บิต 4 :2 ยกกำลัง 3 =8
• บิต 5 :2 ยกกำลัง 4 =16
• บิต 6 : 2 ยกกำลัง 5 =32
• บิต 7 :2 ยกกำลัง 6 =64
• บิต 8 :2 ยกกำลัง 7 =128

การเพิ่มค่าแต่ละค่าโดยที่บิตมีหนึ่งเข้าด้วยกัน คุณจะแสดงตัวเลขทศนิยมใดก็ได้ตั้งแต่ 0 ถึง 255 ตัวเลขที่มากกว่านั้นสามารถแสดงได้โดยการเพิ่มบิตลงในระบบ

เมื่อคอมพิวเตอร์มีระบบปฏิบัติการ 16 บิต จำนวนบุคคลที่ใหญ่ที่สุดที่ CPU สามารถคำนวณได้คือ 65,535 ระบบปฏิบัติการ 32 บิตสามารถทำงานกับตัวเลขทศนิยมแต่ละตัวได้มากถึง 2,147,483,647 ระบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ที่มีสถาปัตยกรรม 64 บิตมีความสามารถในการทำงานกับตัวเลขทศนิยมที่มีขนาดใหญ่อย่างน่าประทับใจถึง 9,223,372,036,854,775,807!

แสดงข้อมูลด้วย ASCII

เมื่อคุณเข้าใจวิธีที่คอมพิวเตอร์ใช้ระบบเลขฐานสองเพื่อทำงานกับตัวเลขทศนิยม คุณอาจสงสัยว่าคอมพิวเตอร์ใช้ระบบนี้เพื่อเก็บข้อมูลข้อความอย่างไร

สิ่งนี้สำเร็จได้ด้วยบางสิ่งที่เรียกว่าโค้ด ASCII

ตาราง ASCII ประกอบด้วยข้อความหรืออักขระพิเศษ 128 ตัว ซึ่งแต่ละรายการมีค่าทศนิยมที่เกี่ยวข้อง แอปพลิเคชันที่รองรับ ASCII ทั้งหมด (เช่น โปรแกรมประมวลผลคำ) สามารถอ่านหรือจัดเก็บข้อมูลข้อความเข้าและออกจากหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ได้

ตัวอย่างของเลขฐานสองที่แปลงเป็นข้อความ ASCII ได้แก่:

• 11011 =27 ซึ่งเป็นคีย์ ESC ใน ASCII
• 110000 =48 ซึ่งเท่ากับ 0 ใน ASCII
• 1000001 =65 ซึ่งก็คือ A ใน ASCII
• 1111111 =127 ซึ่งเป็นคีย์ DEL ใน ASCII

แม้ว่าคอมพิวเตอร์จะใช้รหัสไบนารีฐาน 2 สำหรับข้อมูลข้อความ แต่คณิตศาสตร์ไบนารีรูปแบบอื่นจะใช้สำหรับข้อมูลประเภทอื่น ตัวอย่างเช่น base64 ใช้สำหรับถ่ายโอนและจัดเก็บสื่อ เช่น รูปภาพหรือวิดีโอ

รหัสไบนารีและการจัดเก็บข้อมูล

เอกสารทั้งหมดที่คุณเขียน หน้าเว็บที่คุณดู และแม้แต่วิดีโอเกมที่คุณเล่น ล้วนเกิดขึ้นได้ด้วยระบบเลขฐานสอง

รหัสไบนารีช่วยให้คอมพิวเตอร์จัดการและจัดเก็บข้อมูลทุกประเภทเข้าและออกจากหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ ทุกอย่างที่ใช้คอมพิวเตอร์ แม้แต่คอมพิวเตอร์ในรถหรือโทรศัพท์มือถือของคุณ ใช้ประโยชน์จากระบบเลขฐานสองสำหรับทุกอย่างที่คุณใช้สำหรับมัน