La signification du terme « binaire » est qu’il se compose de deux parties ou composants. Ainsi, les codes binaires sont des codes constitués de seulement deux états symboliques, tels que noir ou blanc, clair ou foncé, conducteur ou isolant. Un code binaire en technologie numérique est une manière de représenter des données (nombres, mots et autres) comme une combinaison de deux caractères, qui peuvent être désignés par 0 et 1. Les caractères ou unités de BC sont appelés bits. L'une des justifications de l'utilisation du BC est la simplicité et la fiabilité du stockage d'informations sur n'importe quel support sous la forme d'une combinaison de seulement deux de ses états physiques, par exemple sous la forme d'un changement ou d'une constance du flux lumineux lorsque lecture à partir d'un disque à code optique.
Il existe différentes possibilités de codage des informations.

Code binaire

En technologie numérique, méthode de représentation de données (nombres, mots et autres) sous la forme d'une combinaison de deux caractères, qui peuvent être désignés par 0 et 1. Les signes ou unités du DC sont appelés bits.

L'une des justifications de l'utilisation du DC est la simplicité et la fiabilité du stockage d'informations sur n'importe quel support sous la forme d'une combinaison de seulement deux de ses états physiques, par exemple sous la forme d'un changement ou d'une constance du flux magnétique dans une cellule donnée du support d'enregistrement magnétique.

Le plus grand nombre pouvant être exprimé en binaire dépend du nombre de chiffres utilisés, c'est-à-dire sur le nombre de bits dans la combinaison exprimant le nombre. Par exemple, pour exprimer les valeurs numériques de 0 à 7, il suffit d'avoir un code à 3 chiffres ou 3 bits :

De là, nous pouvons voir que pour un nombre supérieur à 7 avec un code à 3 chiffres, il n'y a plus de combinaisons de codes 0 et 1.

Passant des nombres aux grandeurs physiques, formulons l'énoncé ci-dessus sous une forme plus générale : le plus grand nombre de valeurs m de toute grandeur (température, tension, courant, etc.), qui peut être exprimée en code binaire, dépend sur le nombre de bits utilisés n comme m= 2n. Si n=3, comme dans l’exemple considéré, alors on obtient 8 valeurs, dont 0 en tête.
Le code binaire est un code à plusieurs étapes. Cela signifie que lors du passage d'une position (valeur) à une autre, plusieurs bits peuvent changer simultanément. Par exemple, le chiffre 3 en code binaire = 011. Le chiffre 4 en code binaire = 100. Ainsi, lors du passage de 3 à 4, les 3 bits changent simultanément d'état à l'opposé. La lecture d'un tel code à partir d'un disque codé conduirait au fait qu'en raison d'inévitables écarts (tolérances) lors de la production d'un disque codé, un changement d'information de chacune des pistes séparément ne se produira jamais simultanément. Cela conduirait à son tour au fait que lors du passage d'un numéro à un autre, des informations incorrectes seraient brièvement fournies. Ainsi, lors de la transition mentionnée ci-dessus du chiffre 3 au chiffre 4, une sortie à court terme du chiffre 7 est très probable lorsque, par exemple, le bit le plus significatif lors de la transition a changé de valeur un peu plus tôt que le reste. . Pour éviter cela, un code dit en une étape est utilisé, par exemple le code Gray.

Code gris

Le code Gray est ce qu'on appelle un code en une étape, c'est-à-dire Lorsque vous passez d’un numéro à un autre, un seul élément d’information change toujours. Une erreur lors de la lecture des informations d'un disque à code mécanique lors du passage d'un numéro à un autre ne conduira qu'au fait que le passage d'une position à une autre ne sera que légèrement décalée dans le temps, mais à l'émission d'une valeur de position angulaire complètement incorrecte lorsque le passage d'une position à une autre est complètement éliminé.
Un autre avantage du Gray Code est sa capacité à refléter les informations. Ainsi, en inversant le bit le plus significatif, vous pouvez simplement changer le sens de comptage et ainsi faire correspondre le sens de rotation réel (physique) de l'axe. Changer le sens de comptage de cette manière peut être facilement modifié en contrôlant l'entrée dite « Complément ». La valeur de sortie peut ainsi être croissante ou décroissante pour un même sens physique de rotation de l'axe.
Étant donné que les informations exprimées dans le code Gray sont de nature purement codée et ne contiennent pas d'informations numériques réelles, elles doivent d'abord être converties en un code binaire standard avant un traitement ultérieur. Cela se fait à l'aide d'un convertisseur de code (décodeur Gray-Binar), qui, heureusement, est facilement implémenté à l'aide d'un circuit d'éléments logiques ou exclusifs (XOR), à la fois logiciels et matériels.

Nombres décimaux correspondants compris entre 0 et 15 jusqu'aux codes binaires et Gray

La conversion du code Gray en code binaire habituel peut être effectuée à l'aide d'un circuit simple avec des inverseurs et des portes ou exclusif, comme indiqué ci-dessous :

Code Gray-Excès

Le code Gray habituel en une étape convient aux résolutions qui peuvent être représentées par un nombre élevé à la puissance 2. Dans les cas où il est nécessaire de mettre en œuvre d'autres autorisations, la section centrale est découpée dans le code Gray normal et utilisée. De cette façon, le code reste « en une seule étape ». Cependant, la plage numérique ne commence pas à zéro, mais est décalée d'une certaine valeur. Lors du traitement des informations, la moitié de la différence entre la résolution originale et la résolution réduite est soustraite du signal généré. Des résolutions telles que 360 ? pour exprimer un angle sont souvent mis en œuvre par cette méthode. Ainsi un code Gray de 9 bits égal à 512 pas, tronqué des deux côtés de 76 pas, sera égal à 360°.

J'ai décidé de créer un outil tel que la conversion de texte en code binaire et vice versa, il existe de tels services, mais ils fonctionnent généralement avec l'alphabet latin, mais le mien le traducteur fonctionne avec l'encodage Unicode au format UTF-8, qui code les caractères cyrilliques sur deux octets. Pour le moment, les capacités du traducteur sont limitées aux codages sur deux octets, c'est-à-dire Il n’est pas possible de traduire les caractères chinois, mais je vais corriger ce fâcheux malentendu.

Pour convertir du texte en représentation binaire entrez le texte dans la fenêtre de gauche et cliquez sur TEXTE->BIN dans la fenêtre de droite, sa représentation binaire apparaîtra.

Pour convertir du code binaire en texte entrez le code dans la fenêtre de droite et appuyez sur BIN->TEXT ; sa représentation symbolique apparaîtra dans la fenêtre de gauche.

Si traduction de code binaire en texte ou vice versa, cela n'a pas fonctionné - vérifiez l'exactitude de vos données !

Mise à jour!

La transformation inversée du texte du formulaire est désormais disponible :

retour à la normale. Pour ce faire, vous devez cocher la case : « Remplacer 0 par des espaces et 1 par un espace réservé █ ». Collez ensuite le texte dans la case de droite : « Texte en représentation binaire » et cliquez sur le bouton en dessous « BIN->TEXT ».

Lorsque vous copiez de tels textes, vous devez être prudent car... Vous pouvez facilement perdre des espaces au début ou à la fin. Par exemple, la ligne en haut ressemble à :

██ █ █ ███████ █ ██ ██ █ █ ███ ██ █ █ ██ █ ██ █ █ ██ █ ███ █ ██ █ █ ██ █ █ ███ ██ █ █ ███ ██ █ ██

et sur fond rouge :

██ █ █ ███████ █ ██ ██ █ █ ███ ██ █ █ ██ █ ██ █ █ ██ █ ███ █ ██ █ █ ██ █ █ ███ ██ █ █ ███ ██ █ ██

Voyez-vous combien d’espaces à la fin vous pouvez perdre ?

08. 06.2018

Blog de Dmitri Vassiyarov.

Code binaire : où et comment est-il utilisé ?

Aujourd'hui, je suis particulièrement heureux de vous rencontrer, mes chers lecteurs, car je me sens comme un professeur qui, dès le premier cours, commence à initier la classe aux lettres et aux chiffres. Et puisque nous vivons dans un monde de technologie numérique, je vais vous dire ce qu'est le code binaire, quelle est leur base.

Commençons par la terminologie et découvrons ce que signifie binaire. Pour plus de précision, revenons à notre calcul habituel, qui est dit « décimal ». Autrement dit, nous utilisons 10 chiffres, ce qui permet d'opérer facilement avec différents nombres et de conserver les enregistrements appropriés.

Suivant cette logique, le système binaire prévoit l'utilisation de seulement deux caractères. Dans notre cas, ce sont juste « 0 » (zéro) et « 1 » un. Et ici je tiens à vous prévenir qu'hypothétiquement il pourrait y avoir d'autres symboles à leur place, mais ce sont précisément ces valeurs, indiquant l'absence (0, vide) et la présence d'un signal (1 ou « stick »), qui aideront nous comprenons mieux la structure du code binaire.

Pourquoi le code binaire est-il nécessaire ?

Avant l'avènement des ordinateurs, on utilisait divers systèmes automatiques dont le principe de fonctionnement reposait sur la réception d'un signal. Le capteur est déclenché, le circuit est fermé et un certain appareil est allumé. Aucun courant dans le circuit de signal - aucune opération. Ce sont les appareils électroniques qui ont permis de progresser dans le traitement de l'information représentée par la présence ou l'absence de tension dans un circuit.

Leur complication supplémentaire a conduit à l'émergence des premiers processeurs, qui ont également fait leur travail en traitant un signal constitué d'impulsions alternées d'une certaine manière. Nous n'entrerons pas dans les détails du programme maintenant, mais ce qui suit est important pour nous : les appareils électroniques se sont avérés capables de distinguer une séquence donnée de signaux entrants. Bien sûr, il est possible de décrire la combinaison conditionnelle de cette façon : « il y a un signal » ; "pas de signal"; « il y a un signal » ; "il y a un signal." Vous pouvez même simplifier la notation : « il y a » ; "Non"; "Il y a"; "Il y a".

Mais il est beaucoup plus facile de désigner la présence d'un signal par l'unité « 1 » et son absence par un zéro « 0 ». Ensuite, nous pouvons utiliser à la place un code binaire simple et concis : 1011.

Bien sûr, la technologie des processeurs a beaucoup progressé et les puces sont désormais capables de percevoir non seulement une séquence de signaux, mais aussi des programmes entiers écrits avec des commandes spécifiques composées de caractères individuels.

Mais pour les enregistrer, on utilise le même code binaire, composé de zéros et de uns, correspondant à la présence ou à l'absence d'un signal. Qu’il existe ou non, cela n’a pas d’importance. Pour une puce, chacune de ces options constitue une seule information, appelée « bit » (le bit est l’unité de mesure officielle).

Classiquement, un symbole peut être codé comme une séquence de plusieurs caractères. Deux signaux (ou leur absence) ne peuvent décrire que quatre options : 00 ; 01;10; 11. Cette méthode de codage est appelée deux bits. Mais cela peut aussi être :

• Quatre bits (comme dans l'exemple du paragraphe ci-dessus 1011) vous permettent d'écrire 2^4 = 16 combinaisons de symboles ;
• Huit bits (par exemple : 0101 0011 ; 0111 0001). À une certaine époque, il présentait le plus grand intérêt pour la programmation car il couvrait 2 ^ 8 = 256 valeurs. Cela a permis de décrire tous les chiffres décimaux, l'alphabet latin et les caractères spéciaux ;
• Seize bits (1100 1001 0110 1010) et plus. Mais les enregistrements d'une telle longueur sont déjà destinés à des tâches modernes et plus complexes. Les processeurs modernes utilisent une architecture 32 et 64 bits ;

Franchement, il n'existe pas de version officielle unique, mais il se trouve que c'est la combinaison de huit caractères qui est devenue la mesure standard des informations stockées appelée « octet ». Cela pourrait être appliqué même à une lettre écrite en code binaire de 8 bits. Alors, mes chers amis, n’oubliez pas (si quelqu’un ne le sait pas) :

8 bits = 1 octet.

C'est comme ça. Bien qu'un caractère écrit avec une valeur de 2 ou 32 bits puisse également être appelé nominalement un octet. D'ailleurs, grâce au code binaire, nous pouvons estimer le volume de fichiers mesuré en octets et la vitesse de transmission des informations et d'Internet (bits par seconde).

L'encodage binaire en action

Pour standardiser l'enregistrement des informations pour les ordinateurs, plusieurs systèmes de codage ont été développés, dont l'un, ASCII, basé sur l'enregistrement 8 bits, s'est généralisé. Les valeurs qu'il contient sont réparties d'une manière particulière :

• les 31 premiers caractères sont des caractères de contrôle (de 00000000 à 00011111). Servir aux commandes de service, à la sortie sur une imprimante ou à un écran, aux signaux sonores, au formatage de texte ;
• les suivants de 32 à 127 (00100000 – 01111111) alphabet latin et symboles auxiliaires et signes de ponctuation ;
• le reste, jusqu'au 255ème (10000000 – 11111111) – alternative, partie du tableau pour les tâches spéciales et l'affichage des alphabets nationaux ;

Le décodage des valeurs qu'il contient est indiqué dans le tableau.

Si vous pensez que « 0 » et « 1 » sont situés dans un ordre chaotique, alors vous vous trompez profondément. En utilisant n’importe quel nombre comme exemple, je vais vous montrer un modèle et vous apprendre à lire les nombres écrits en code binaire. Mais pour cela nous accepterons quelques conventions :

• On va lire un octet de 8 caractères de droite à gauche ;
• Si dans les nombres ordinaires nous utilisons les chiffres des uns, des dizaines, des centaines, alors ici (lecture dans l'ordre inverse) pour chaque bit différentes puissances de « deux » sont représentées : 256-124-64-32-16-8- 4-2 -1;
• Examinons maintenant le code binaire du nombre, par exemple 00011011. Là où il y a un signal « 1 » dans la position correspondante, nous prenons les valeurs de ce bit et les résumons de la manière habituelle. En conséquence : 0+0+0+32+16+0+2+1 = 51. Vous pouvez vérifier l'exactitude de cette méthode en consultant la table des codes.

Maintenant, mes amis curieux, vous savez non seulement ce qu'est le code binaire, mais vous savez également comment convertir les informations cryptées par celui-ci.

Langage compréhensible par la technologie moderne

Bien entendu, l'algorithme de lecture du code binaire par les processeurs est beaucoup plus compliqué. Mais vous pouvez l'utiliser pour écrire tout ce que vous voulez :

• Informations textuelles avec options de formatage ;
• Les nombres et toutes les opérations avec eux ;
• Images graphiques et vidéo ;
• Les sons, y compris ceux situés au-delà de notre portée auditive ;

De plus, en raison de la simplicité de la « présentation », différentes manières d'enregistrer des informations binaires sont possibles :

Les avantages du codage binaire sont complétés par des possibilités presque illimitées de transmission d'informations sur n'importe quelle distance. C'est la méthode de communication utilisée avec les engins spatiaux et les satellites artificiels.

Ainsi, aujourd’hui, le système de nombres binaires est un langage compris par la plupart des appareils électroniques que nous utilisons. Et ce qui est le plus intéressant, c’est qu’aucune autre alternative n’est envisagée pour l’instant.

Je pense que les informations que j'ai présentées seront tout à fait suffisantes pour que vous puissiez commencer. Et puis, si un tel besoin s'en fait sentir, chacun pourra approfondir une étude indépendante de ce sujet.

Je vous dirai au revoir et après une courte pause je vous préparerai un nouvel article sur mon blog sur un sujet intéressant.

C'est mieux si tu me le dis toi-même ;)

À bientôt.

Les ordinateurs ne comprennent pas les mots et les chiffres comme le font les gens. Les logiciels modernes permettent à l'utilisateur final d'ignorer cela, mais aux niveaux les plus bas, votre ordinateur fonctionne sur un signal électrique binaire qui n'a que deux états: s'il y a du courant ou non. Pour « comprendre » des données complexes, votre ordinateur doit les encoder au format binaire.

Le système binaire est basé sur deux chiffres, 1 et 0, correspondant à des états activés et désactivés que votre ordinateur peut comprendre. Vous connaissez probablement le système décimal. Il utilise dix chiffres, de 0 à 9, puis passe à l'ordre suivant pour former des nombres à deux chiffres, chaque nombre étant dix fois plus grand que le précédent. Le système binaire est similaire, chaque chiffre étant deux fois plus grand que le précédent.

Compter au format binaire

En expression binaire, le premier chiffre équivaut à 1 dans le système décimal. Le deuxième chiffre est 2, le troisième est 4, le quatrième est 8, et ainsi de suite – en doublant à chaque fois. L'addition de toutes ces valeurs vous donnera le nombre au format décimal.

1111 (en binaire) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (en décimal)

La prise en compte de 0 nous donne 16 valeurs possibles pour quatre bits binaires. Déplacez 8 bits et vous obtenez 256 valeurs possibles. Cela prend beaucoup plus de place à représenter puisque quatre chiffres décimaux nous donnent 10 000 valeurs possibles. Bien sûr, le code binaire prend plus de place, mais les ordinateurs comprennent bien mieux les fichiers binaires que le système décimal. Et pour certaines choses, comme le traitement logique, le binaire est meilleur que le décimal.

Il faut dire qu'il existe un autre système de base qui est utilisé en programmation : hexadécimal. Bien que les ordinateurs ne fonctionnent pas au format hexadécimal, les programmeurs l'utilisent pour représenter les adresses binaires dans un format lisible par l'homme lors de l'écriture du code. En effet, deux chiffres d'un nombre hexadécimal peuvent représenter un octet entier, ce qui signifie qu'ils remplacent huit chiffres en binaire. Le système hexadécimal utilise les chiffres 0 à 9, ainsi que les lettres A à F, pour créer six chiffres supplémentaires.

Pourquoi les ordinateurs utilisent-ils des fichiers binaires ?

Réponse courte : matériel et lois de la physique. Chaque caractère de votre ordinateur est un signal électrique et, au début de l’informatique, mesurer les signaux électriques était beaucoup plus difficile. Il était plus logique de distinguer uniquement l'état "on", représenté par une charge négative, et l'état "off", représenté par une charge positive.

Pour ceux qui ne savent pas pourquoi « off » est représenté par une charge positive, c’est parce que les électrons ont une charge négative, et plus d’électrons signifie plus de courant avec une charge négative.

Ainsi, les premiers ordinateurs de la taille d'une pièce utilisaient fichiers binaires pour créer leurs systèmes, et bien qu'ils utilisaient des équipements plus anciens et plus volumineux, ils travaillaient sur les mêmes principes fondamentaux. Les ordinateurs modernes utilisent ce qu'on appelle transistor pour effectuer des calculs avec du code binaire.

Voici un schéma d'un transistor typique :

Essentiellement, cela permet au courant de circuler de la source vers le drain s'il y a du courant dans la grille. Cela forme une clé binaire. Les fabricants peuvent fabriquer ces transistors incroyablement petits, jusqu'à 5 nanomètres, soit la taille de deux brins d'ADN. C'est ainsi que fonctionnent les processeurs modernes, et même eux peuvent souffrir de problèmes pour distinguer les états activés et désactivés (bien que cela soit dû au fait que leur taille moléculaire irréaliste est soumise à des variations). l'étrangeté de la mécanique quantique).

Pourquoi seulement un système binaire

Vous vous demandez peut-être : « Pourquoi seulement 0 et 1 ? Pourquoi ne pas ajouter un autre numéro ? Bien que cela soit en partie dû aux traditions de création d'ordinateurs, en même temps, l'ajout d'un autre chiffre signifierait la nécessité de distinguer un autre état du courant, pas seulement « éteint » ou « allumé ».

Le problème ici est que si vous souhaitez utiliser plusieurs niveaux de tension, vous avez besoin d'un moyen d'effectuer facilement des calculs sur ceux-ci, et le matériel actuel capable de le faire n'est pas viable pour remplacer les calculs binaires. Par exemple, il existe ce qu'on appelle triple ordinateur, développé dans les années 1950, mais le développement s’est arrêté là. Logique ternaire plus efficace que le binaire, mais il n'existe pas encore de substitut efficace au transistor binaire, ou du moins pas de transistor à la même petite échelle que le binaire.

La raison pour laquelle nous ne pouvons pas utiliser la logique ternaire tient à la manière dont les transistors sont connectés dans un ordinateur et à la manière dont ils sont utilisés pour les calculs mathématiques. Le transistor reçoit des informations sur deux entrées, effectue une opération et renvoie le résultat sur une sortie.

Ainsi, les mathématiques binaires sont plus faciles à utiliser pour un ordinateur qu’autre chose. La logique binaire est facilement convertie en systèmes binaires, True et False correspondant aux états On et Off.

Une table de vérité binaire fonctionnant sur une logique binaire aura quatre sorties possibles pour chaque opération fondamentale. Mais comme les portes triples utilisent trois entrées, la table de vérité triple en aurait 9 ou plus. Alors que le système binaire a 16 opérateurs possibles (2^2^2), le système ternaire en aurait 19683 (3^3^3). La mise à l'échelle devient un problème car si la trinité est plus efficace, elle est également exponentiellement plus complexe.

Qui sait?À l’avenir, nous pourrions bien voir des ordinateurs ternaires sous forme de logique binaire confrontée à des défis de miniaturisation. Pour l’instant, le monde continuera de fonctionner en mode binaire.

Tout le monde sait que les ordinateurs peuvent effectuer des calculs sur de grands groupes de données à une vitesse énorme. Mais tout le monde ne sait pas que ces actions ne dépendent que de deux conditions : s'il y a du courant ou non et quelle tension.

Comment un ordinateur parvient-il à traiter une telle variété d’informations ?
Le secret réside dans le système de nombres binaires. Toutes les données entrent dans l'ordinateur, présentées sous forme de uns et de zéros, chacun correspondant à un état du fil électrique : des uns - haute tension, des zéros - faible, ou des uns - présence de tension, des zéros - son absence. La conversion des données en zéros et en uns est appelée conversion binaire, et sa désignation finale est appelée code binaire.
En notation décimale, basée sur le système de nombres décimaux utilisé dans la vie quotidienne, une valeur numérique est représentée par dix chiffres de 0 à 9, et chaque place du nombre a une valeur dix fois supérieure à la place à sa droite. Pour représenter un nombre supérieur à neuf dans le système décimal, un zéro est placé à sa place et un un est placé à l'emplacement suivant, le plus précieux, à gauche. De même, dans le système binaire, qui utilise seulement deux chiffres – 0 et 1, chaque place a deux fois plus de valeur que la place située à sa droite. Ainsi, dans le code binaire, seuls zéro et un peuvent être représentés comme des nombres simples, et tout nombre supérieur à un nécessite deux places. Après zéro et un, les trois nombres binaires suivants sont 10 (lire un-zéro) et 11 (lire un-un) et 100 (lire un-zéro-zéro). 100 binaire équivaut à 4 décimal. Le tableau supérieur à droite montre d'autres équivalents BCD.
N'importe quel nombre peut être exprimé en binaire, il prend simplement plus de place qu'en décimal. L'alphabet peut également être écrit dans le système binaire si un certain nombre binaire est attribué à chaque lettre.

Deux chiffres pour quatre places
16 combinaisons peuvent être réalisées à l'aide de boules sombres et claires, en les combinant par séries de 4. Si les boules sombres sont considérées comme des zéros et les boules claires comme des 1, alors 16 séries se révéleront être un code binaire de 16 unités, la valeur numérique de qui va de zéro à cinq (voir le tableau du haut à la page 27). Même avec deux types de boules dans le système binaire, un nombre infini de combinaisons peut être construit simplement en augmentant le nombre de boules dans chaque groupe – ou le nombre de places dans les nombres.

Bits et octets

Plus petite unité de traitement informatique, un bit est une unité de données qui peut avoir l'une des deux conditions possibles. Par exemple, chacun des uns et des zéros (à droite) représente 1 bit. Un bit peut être représenté d'autres manières : la présence ou l'absence de courant électrique, un trou ou son absence, le sens de l'aimantation vers la droite ou la gauche. Huit bits constituent un octet. 256 octets possibles peuvent représenter 256 caractères et symboles. De nombreux ordinateurs traitent un octet de données à la fois.

Conversion binaire. Un code binaire à quatre chiffres peut représenter des nombres décimaux de 0 à 15.

Tableaux de codes

Lorsque le code binaire est utilisé pour représenter des lettres de l'alphabet ou des signes de ponctuation, des tables de codes sont nécessaires pour indiquer quel code correspond à quel caractère. Plusieurs de ces codes ont été compilés. La plupart des PC sont configurés avec un code à sept chiffres appelé ASCII, ou American Standard Code for Information Interchange. Le tableau de droite montre les codes ASCII de l'alphabet anglais. D'autres codes concernent des milliers de caractères et d'alphabets d'autres langues du monde.

Partie d'une table de codes ASCII