لماذا يعالج الكمبيوتر المعلومات الثنائية فقط

إنّ جميع البيانات المخزّنة في الكمبيوتر تُخزَّن على شكل سلسلةٍ من البتات (الأرقام الثنائية)، فلماذا يعالج الكمبيوتر المعلومات الثنائية فقط؟

4 إجابات

لا تفهم أجهزة الكمبيوتر الكلمات أو الأرقام بالطريقة التي يفهمها البشر، ولكن تطوّر الواجهة التفاعليّة في البرامج الحديثة سمحت للمستخدم النّهائي بتجاهل ذلك وتبسيطه، فيتمّ تمثيل كل شيء بواسطة إشارة كهربائية ثنائية تسجّل كأحد خيارين لا ثالث لهما تشغيل أو إيقاف تشغيل، ولفهم البيانات المعقّدة، يجب على الكمبيوتر ترميزها في ثنائيات.

النّظام الثنائيّ هو نظام ذو رقمين أي هناك رقمين فقط – 1 و 0 – يتوافقان مع حالات التشغيل والإيقاف التي يمكن لجهاز الكمبيوتر فهمها. كما يوجد النّظام العشريّ الذي يستخدم العلاقة العشريّة، فتستخدم العلامة العشريّة عشرة أرقام تتراوح من 0 إلى 9، ثم تلتفّ لتكوّن أرقاماً مكوّنة من رقمين، حيث يساوي كل رقم عشرة أضعاف الرقم الأخير (1 ، 10 ، 100….)، أي نعود في النّهاية إلى النّظام الثنائيّ.

 

في النّظام الثنائيّ، الرّقم الأوّل يساوي 1 في العلامة العشرية، الرّقم الثاني يساوي 2، والثالث يساوي 4، والرابع بقيمة 8، وهكذا يتضاعف في كل مرة، تمنحك إضافة كل هذه الأرقام الرقم العشري وبالتالي يكون: 1111 (ثنائي) = 8 + 4 + 2 + 1.

بشكل أبسط لحدوث أيّ عمليّة يجب إعطاء أمر يسمح فقط بتدفّق التيار من المصدر إلى المصرف إذا كان هناك تيار في الأساس، وهذا الأمر يرمّز بالرقم1، ولإيقافه يجب إعطار أمر الإيقاف الذي يرمّز بالرقم0. لكنّ الأهم لماذا فقط 0 و 1، ففي حين أنّ بعضاً من هذا يرجع إلى التقليد في كيفية بناء أجهزة الكمبيوتر، فإنّ إضافة رقم آخر يعني أنّنا سنضطرّ إلى التّمييز بين المستويات المختلفة للتيار – ليس فقط “إيقاف” و “تشغيل” ، ولكن أيضًا حالات مثل “على الأقل “و” على الأكثر”.

أكمل القراءة

لا يمكن للحواسيب فهم الكلمات والأرقام بالطريقة التي نستطيع إدراكها نحن البشر، وتعمل أنظمة التشغيل والبرامج على تحويل كل شيء إلى إشارات كهربائية تسير في أحد طريقين، عندما تكون الإشارة الكهربائية موصولة يفهم المعالج الرقم 1، وعندما تكون منقطعة يفهم المعالج الرقم 0، وجميع المعلومات يتم تحويلها إلى أصفار وواحدت.

يسمى ذلك بنظام العد الثنائي أو Binary، الذي يختلف تمامًا عن نظام العد العشري الذي نستخدمه في الرياضيات، والذي يحتوي على عشرة رموز من 0 إلى 9، ولتوضيح ذلك بمثال بسيط لنأخذ الرمز 1111، يفهم المعالج أن الرقم السابق هو خمسة عشر فقط، بينما نميزه نحن البشر في نظامنا العشري بأنها ألف ومئة وأحد عشر.

تستخدم المعالجات نظام العد الثنائي لتحويل جميع المعلومات إلى إشارات كهربائية، ولأنه لا يمكن ضبط التيار الكهربائي أو قياسه بدقة كبيرة، تحتم على العلماء اختيار حالة التشغيل أو الإيقاف لسهولة تحديدها بدقة وسهولة من خلال البوابات المنطقية أو الترانزستورات الموجودة بالملايين ضمن المعالج بأحجام بالغة الصغر تصل إلى بضع نانومترات فقط، ولهذا السبب نفسه لا تستطيع الحواسيب العمل بنظام ثلاثي لأنه يتطلب تحديد شدة التيار الذي سيمثل الرقمين 1 و2 على اعتبار الصفر دون تيار.

أكمل القراءة

يطلق على نظام العد الذي يستخدمه معظمنا في حياتنا اليومية (الأرقام من 0 إلى 9) “النظام العشري” إلا أنه يوجد أنظمة عد أخرى كنظام العد الست عشري ونظام العد الثنائي.

يتألف نظام العد الثنائي من رقمين فقط (0 و1) لذلك يعتبر أبسط تمثيل للأرقام. وهو اللغة المعتمدة لأنظمة الحاسوب. ولفهم الإجابة عن سؤالك، عليك معرفة الحقيقة التالية: “الحاسوب هو آلة الكترونية تحوّل الحقائق الأولية والأرقام إلى شكل له معنى“.

لكن ما معنى جملة “الحاسوب آلة الكترونية”؟ يعني هذا أنه يحتوي على الكثير من الدارات الالكترونية التي تنقل وتخزن البيانات وتتواصل مع المكونات الأخرى.

تستخدم جميع الالكترونيات الرقمية منطق “الإغلاق” (OFF) الذي يمثله الرقم 0 ومنطق “الفتح” (ON) الذي يمثله الرقم 1.
وقد تسأل نفسك: “لم يستخدم الرقمين 0 و1 فقط؟ لم لا يمكن إضافة أرقام أخرى؟”

في الواقع، سنواجه عند إضافة رقم آخر مشكلة تتمثل في أنه يحتاج الحاسوب إلى طريقة لتمييز حالات آخر غير حالتي الفتح والإغلاق، وبالتالي سيكون هناك حاجة إلى تكلفة أكبر ومساحة أكبر وطاقة أكبر. بالإضافة إلى أن فهم نظام العد الثنائي هو مهمة غاية في السهولة بالنسبة للحواسيب.

قد تستطيع الحوسبة الكمومية استبدال النظام الثنائي في الحواسيب يومًا ما إلا أنه حتى قدوم ذلك اليوم ستبقى تستخدم نظام العد الثنائي.

أكمل القراءة

يُعالج الحاسب المعلومات الثنائية فقط لأنّه لا يفهم سواها، إذ تمّ بناء الحواسيب على فهم هذه البيانات فقط لتبسيط تصاميمهم والتقنيات المستخدمة بهم لكي لا تتطلب المزيد من المكونات لتتم، فنظام الأرقام الثنائي الذي يعبر من خلاله عن البيانات الثنائية هو نظام عددي بديل عن النظام العشري للأرقام الذي نستخدمه في حياتنا اليومية، ولتبسيط الأمر أكثر يمكننا أن نقول أنّ النظام الثنائي يستخدم العددين 0 و1 بدلًا من الأرقام من 0 إلى 9.

لماذا يعالج الكمبيوتر المعلومات الثنائية فقط

يأخذ الحاسب تلك القيمتين على أنّهما إشارات كهربائية، حيث تعبر القيمة 0 عن حالة عدم وجود إشارة بينما تعبر القيمة 1 عن وجود إشارة، وهنا يمكن فهم زيادة تعقيد بناء الحاسب لو كان يوجد رقم ثالث غير 0 و1، فهو بحاجة إلى إضافة الكثير من التقنيات لفهم هذا الرقم وتمييز المستويات المختلفة للتيار وليس فقط الحالتين السابقتين (وصل/ فصل)، لذا اعتمد النظام الثنائي في برمجة الحواسيب.

يوجد نظام عد آخر يُستخدم في البرمجة أيضًا وهو النظام الست عشري، يستخدم هذا النظام الأرقام من 0 إلى 9 لتمثيل 10 أرقام بالإضافة إلى الأحرف الأبجدية بالترتيب من A إلى F لتمثيل الستة أرقام الإضافية، يستخدم المبرمجون هذا النظام لتمثيل العناوين الثنائية بتنسيق يستطيع الناس قراءته وفهمه عند كتابة التعليمات البرمجية، كل رقمين في النظام الست عشري يمكنهما أن يمثلان بايت كامل أي ثمانية أرقام من النظام الثنائي.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "لماذا يعالج الكمبيوتر المعلومات الثنائية فقط"؟