Tako kot v binarni kodi bo beseda zdravo. Ruska abeceda v binarni kodi. Enotno abecedno binarno kodiranje. Koda bajtov. Razumevanje binarnih števil

Izraz "binarni" v pomenu - sestavljen iz dveh delov, sestavnih delov. Tako so binarne kode kode, ki so sestavljene samo iz dveh simbolnih stanj, na primer črnega ali belega, svetlega ali temnega, prevodnika ali izolatorja. Binarna koda v digitalni tehnologiji je način predstavljanja podatkov (številk, besed in drugih) v obliki kombinacije dveh znakov, ki jih lahko označimo kot 0 in 1. Znaki ali enote BC se imenujejo biti. Ena od utemeljitev uporabe BC je preprostost in zanesljivost kopičenja informacij v katerem koli mediju v obliki kombinacije le dveh njegovih fizikalnih stanj, na primer v obliki spremembe ali konstantnosti svetlobnega toka, ko branje z diska z optično kodo.
Za kodiranje informacij obstajajo različne možnosti.

Binarna koda

V digitalni tehnologiji je metoda predstavitve podatkov (številk, besed in drugih) kot kombinacije dveh znakov, ki jih lahko označimo kot 0 in 1. Znaki ali enote DC se imenujejo bitovi.

Eden od razlogov za uporabo enosmernega toka je preprostost in zanesljivost kopičenja informacij v katerem koli mediju v obliki kombinacije le dveh njegovih fizikalnih stanj, na primer v obliki spremembe ali konstantnosti magnetnega toka v dano celico magnetnega snemalnega medija.

Največje število, ki ga lahko izrazimo v binarnem sistemu, je odvisno od števila uporabljenih bitov, tj. o številu bitov v kombinaciji, ki izraža število. Na primer, za izražanje številskih vrednosti od 0 do 7 zadostuje, da imate 3-bitno ali 3-bitno kodo:

številčna vrednost	binarna koda
0	000
1	001
2	010
3	011
4	100
5	101
6	110
7	111

Iz tega je razvidno, da za število, večje od 7 s 3-bitno kodo, ni več kombinacij kod 0 in 1.

Če preidemo s številk na fizične količine, bomo zgornjo trditev podrobneje oblikovali splošen pogled: največje število vrednosti m katere koli količine (temperatura, napetost, tok itd.), ki se lahko izrazi v binarni kodi, je odvisno od števila uporabljenih bitov n kot m = 2n. Če je n = 3, kot v obravnavanem primeru, dobimo 8 vrednosti, vključno z vodilnim 0.
Binarna koda je večstopenjska koda. To pomeni, da se lahko pri premiku iz enega položaja (vrednosti) v drugega spremeni več bitov hkrati. Na primer številka 3 v binarna koda= 011. Število 4 v binarni kodi = 100. V skladu s tem pri prehodu od 3 do 4 vsi 3 biti hkrati spremenijo svoje stanje v nasprotno. Branje takšne kode s kodnega diska bi privedlo do dejstva, da se zaradi neizogibnih odstopanj (odstopanj) pri izdelavi kodnega diska do spremembe informacij iz vsake skladbe posebej ne bo nikoli prišlo hkrati. To pa bi privedlo do dejstva, da bi med prehodom z ene številke na drugo za kratek čas izpustili napačne podatke. Tako je pri omenjenem prehodu s številke 3 na številko 4 kratkoročni izhod številke 7 zelo verjeten, ko je na primer najpomembnejši bit med prehodom spremenil svojo vrednost nekoliko prej kot ostali. Da bi se temu izognili, se uporablja tako imenovana enostopenjska koda, na primer tako imenovana siva koda.

Siva koda

Siva koda je tako imenovana enostopenjska koda, tj. ko se premikate iz ene številke v drugo, se vedno spremeni le en del podatkov. Napaka pri branju informacij z mehanskega kodnega diska pri premikanju iz ene številke v drugo bo povzročila le dejstvo, da se bo prehod z enega položaja na drugega s časom le rahlo premaknil, izdaja pa popolnoma napačne vrednosti kotni položaj pri premikanju iz enega položaja v drugega je popolnoma izključen ...
Prednost sive kode je tudi njena sposobnost zrcaljenja informacij. Z obračanjem najpomembnejšega bita lahko preprosto spremenite smer štetja in se tako prilagodite dejanski (fizični) smeri vrtenja osi. Spreminjanje smeri štetja na ta način je mogoče enostavno spremeniti z manipulacijo tako imenovanega vnosa "Complement". Vrnjena vrednost je tako lahko naraščajoča ali padajoča za isto fizično smer vrtenja osi.
Ker so podatki, izraženi v sivi kodi, izključno kodirani, niso pravi nosilec. številčne informacije najprej ga je treba pred nadaljnjo obdelavo pretvoriti v standardno binarno datoteko. To se naredi s pretvornikom kod (dekodirnik Grey-Binar), ki se na srečo zlahka izvede z verigo logičnih elementov "izključno" (XOR) tako v programski kot strojni opremi.

Ujemanje decimalnih števil v razponu od 0 do 15 do binarne kode in sive kode

Binarno kodiranje			Sivo kodiranje
Decimalna koda	Binarna vrednost	Šestnajst. pomen	Decimalna koda	Binarna vrednost	Šestnajst. pomen
0	0000	0h	0	0000	0h
1	0001	1 h	1	0001	1 h
2	0010	2h	3	0011	3 ure
3	0011	3 ure	2	0010	2h
4	0100	4h	6	0110	6h
5	0101	5h	7	0111	7h
6	0110	6h	5	0101	5h
7	0111	7h	4	0100	4h
8	1000	8h	12	1100	Ch
9	1001	9h	13	1101	Dh
10	1010	Ah	15	1111	Fh
11	1011	Bh	14	1110	Eh
12	1100	Ch	10	1010	Ah
13	1101	Dh	11	1011	Bh
14	1110	Eh	9	1001	9h
15	1111	Fh	8	1000	8h

Sivo kodo lahko pretvorite v znano binarno kodo z uporabo preprosta shema z razsmerniki in vrati "izključno-ali", kot je prikazano spodaj:

Koda s presežkom sive barve

Običajna enostopenjska Grayeva koda je primerna za resolucije, ki jih lahko predstavimo kot število, dvignjeno na potenco 2. V primerih, ko je treba implementirati druge resolucije iz običajne Grayeve kode, se izreže in uporabi njen srednji del. Tako je ohranjena koda v enem koraku. Številčni obseg pa se ne začne z ničlo, ampak se izravna z določeno vrednostjo. Pri obdelavi informacij se od ustvarjenega signala odšteje polovica razlike med prvotno in zmanjšano ločljivostjo. Ločljivosti, kot je 360? za izražanje kota se pogosto izvaja s to metodo. Tako bo 9-bitna siva koda, enaka 512 korakom, na obeh straneh obrezana s 76 koraki, enaka 360 °.

Računalniki ne razumejo besed in številk tako kot ljudje. Sodobno programsko opremo omogoča, da ga končni uporabnik ne upošteva, vendar na najnižjih ravneh računalnik deluje na binarni električni signal, ki ima samo dve državi: ali je tok ali ne. Če želite "razumeti" zapletene podatke, jih mora računalnik kodirati v binarni obliki.

Binarni sistem temelji na dveh števkah, 1 in 0, ki ustrezata stanju vklopa in izklopa, ki ju računalnik razume. Verjetno poznate decimalni sistem. Uporablja deset števk, od 0 do 9, nato pa se premakne na naslednji vrstni red, da tvori dvomestna števila, pri čemer je številka iz vsakega naslednjega reda desetkrat večja od prejšnjega. Binarni sistem je podoben, vsaka številka je dvakrat večja od prejšnje.

Štetje v binarnem načinu

V binarnem sistemu je prva številka decimalka 1. Druga številka je 2, tretja 4, četrta 8 in tako naprej - vsakič se podvoji. Če dodate vse te vrednosti, dobite decimalno število.

1111 (binarno) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (decimalno)

Računovodstvo 0 nam daje 16 možnih vrednosti za štiri binarne bite. Premaknite 8 bitov in dobili boste 256 možnih vrednosti. To zahteva veliko več prostora za predstavitev, saj nam štiri števke v decimalki dajejo 10.000 možnih vrednosti. Seveda binarna koda zavzame več prostora, vendar računalniki binarne datoteke razumejo veliko bolje kot decimalne. Za nekatere stvari, kot je logična obdelava, je binarno boljše od decimalnega.

Povedati je treba, da se pri programiranju uporablja še en osnovni sistem: šestnajstiško... Čeprav računalniki ne delujejo v šestnajstiški obliki, jih programerji pri pisanju kode predstavljajo binarne naslove v človeško berljivi obliki. To je zato, ker lahko dve števki šestnajstiškega števila predstavljata celoten bajt, torej nadomestita osem števk v binarnem sistemu. Šestnajstiški sistem uporablja številke 0-9 in črke od A do F za dodatnih šest števk.

Zakaj računalniki uporabljajo binarne datoteke

Kratek odgovor je: Strojna oprema in zakoni fizike. Vsak znak v vašem računalniku je električni signal, v prvih dneh računalništva pa je bilo električne signale veliko težje meriti. Bolj smiselno je bilo razlikovati le med »vklopljenim« stanjem, ki ga predstavlja negativni naboj, in »izklopljenim« stanjem, ki ga predstavlja pozitiven naboj.

Za tiste, ki ne vedo, zakaj je "off" predstavljen s pozitivnim nabojem, je to posledica dejstva, da imajo elektroni negativen naboj in več elektronov - več toka z negativnim nabojem.

Tako so se uporabljali zgodnji računalniki velikosti sobe binarne datoteke za izgradnjo svojih sistemov in čeprav so uporabljali starejšo, bolj okorno strojno opremo, so delovali po istih temeljnih načelih. Sodobni računalniki uporabite t.i tranzistor za izvajanje izračunov z binarno kodo.

Tukaj je diagram tipičnega tranzistorja:

V bistvu omogoča, da tok teče od vira do odtoka, če je v vratih tok. Ta tvori binarni ključ. Proizvajalci lahko naredijo te tranzistorje neverjetno majhne - tako majhne kot 5 nanometrov ali velikosti dveh verig DNK. Tako delujejo sodobni procesorji in celo lahko trpijo zaradi težav pri razlikovanju med vklopljenimi in izklopljenimi stanji (čeprav je to posledica njihove nerealne velikosti molekule, odvisno od nenavadnosti kvantne mehanike).

Zakaj samo binarni sistem

Zato si morda mislite: »Zakaj samo 0 in 1? Zakaj ne bi dodali še ene številke? " Čeprav je to deloma posledica tradicije gradnje računalnikov, bi dodajanje druge številke pomenilo, da je treba poudariti drugo stanje trenutnega stanja, ne samo "izklopljeno" ali "vklopljeno".

Težava je v tem, da če želite uporabiti več napetostnih nivojev, potrebujete način za enostavno računanje z njimi, in sodobna strojna oprema, ki bi to lahko naredila, ni izvedljiva kot nadomestek za binarno računanje. Na primer, obstaja tako imenovana trojni računalnik razvili v petdesetih letih prejšnjega stoletja, vendar se je razvoj tam ustavil. Trojna logika učinkovitejši od binarnega, vendar še vedno ni učinkovite zamenjave za binarni tranzistor ali pa vsaj ni tako majhnega tranzistorja kot binarni.

Razlog, zakaj ne moremo uporabiti trojne logike, je v tem, kako so tranzistorji povezani v računalnik in kako se uporabljajo za matematične izračune. Tranzistor prejme informacije o dveh vhodih, izvede operacijo in vrne rezultat na en izhod.

Tako je binarna matematika v računalniku lažja kot karkoli drugega. Binarna logika se zlahka pretvori v binarne sisteme, pri čemer True in False ustrezata stanju On in Off.

Binarna tabela resnice, ki deluje na binarni logiki, bo imela štiri možne izhode za vsako temeljno operacijo. Ker pa trojna vrata uporabljajo tri vhode, bi imela tabela trojnih resnic 9 ali več. Medtem ko ima binarni sistem 16 možnih operaterjev (2 ^ 2 ^ 2), bi imel trojni sistem 19683 (3 ^ 3 ^ 3). Skaliranje postane težava, ker je ternarno delovanje, čeprav je učinkovitejše, tudi eksponentno bolj zapleteno.

Kdo ve? V prihodnosti je povsem mogoče, da bomo videli trigeminalne računalnike, saj se je binarna logika soočila s težavami miniaturizacije. Za zdaj bo svet še naprej deloval v binarnem načinu.

Odločil sem se, da naredim takšno orodje, kot je pretvorba besedila v binarno kodo in obratno, obstajajo take storitve, vendar običajno delujejo z latinico, moja je s katerim dela prevajalec kodiranje unicode UTF-8 format ki v dveh bajtih kodira cirilice. ta trenutek zmožnosti prevajalca so omejene na dvobajtno kodiranje, tj. Kitajskih znakov ni mogoče predvajati, vendar bom odpravil ta nadležni nesporazum.

Za pretvorbo besedila v binarno vnesite besedilo v levo okno in pritisnite TEXT-> BIN v desnem oknu se bo prikazala njegova binarna predstavitev.

Za pretvorbo binarne kode v besedilo vnesite kodo v desno okno in pritisnite BIN-> BESEDILO v levem oknu se bo prikazala njegova simbolična predstavitev.

Če prevod binarne kode v besedilo ali obratno, ni uspelo - preverite pravilnost svojih podatkov!

Nadgradnja!

Zdaj je na voljo povratna transformacija besedila tipa:

v običajen pogled. Če želite to narediti, potrdite polje: "Zamenjaj 0 s presledki in 1 z █". Nato prilepite besedilo v desno okno: "Besedilo v binarni predstavitvi" in pod njim kliknite gumb "BIN-> TEXT".

Pri kopiranju takšnih besedil morate biti previdni, ker zlahka izgubite presledke na začetku ali na koncu. Na primer, zgornja vrstica izgleda takole:

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

in na rdečem ozadju:

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

poglej, koliko mest na koncu lahko izgubiš?

Imenuje se niz znakov, s katerimi je napisano besedilo abeceda.

Število znakov v abecedi je njegovo moč.

Formula za določanje količine informacij: N = 2 b,

kjer je N kardinalnost abecede (število znakov),

b je število bitov (informacijska teža znaka).

Abeceda s kapaciteto 256 znakov lahko sprejme skoraj vse potrebne znake. Ta abeceda se imenuje dovolj.

Ker 256 = 2 8, potem je teža 1 znaka 8 bitov.

8-bitna enota je dobila ime 1 bajt:

1 bajt = 8 bitov.

Binarna koda vsakega znaka v računalniškem besedilu zavzame 1 bajt pomnilnika.

Kako so besedilne informacije predstavljene v računalniškem pomnilniku?

Priročnost kodiranja znakov po bajtih je očitna, saj je bajt najmanjši naslovljiv del pomnilnika, zato lahko procesor dostopa do vsakega znaka posebej in izvaja obdelavo besedila. Po drugi strani pa 256 znakov zadostuje za predstavitev najrazličnejših podatkov o znakih.

Zdaj se postavlja vprašanje, kakšno osem-bitno binarno kodo povezati z vsakim znakom.

Jasno je, da je to pogojna zadeva, lahko pridete do številnih načinov kodiranja.

Vsi znaki v računalniški abecedi so oštevilčeni od 0 do 255. Vsaka številka ustreza osemmestni binarni kodi od 00000000 do 11111111. Ta koda je preprosto redna številka znaka v binarnem sistemu.

Tabela, v kateri so vsem znakom računalniške abecede dodeljene serijske številke, se imenuje tabela za kodiranje.

Za različni tipi Računalniki uporabljajo različne kodirne tabele.

Mednarodni standard za osebni računalnik je postal namizni ASCII(preberite asci) (Ameriška standardna koda za izmenjavo informacij).

Tabela ASCII je razdeljena na dva dela.

Mednarodni standard je le prva polovica tabele, tj. simboli s številkami iz 0 (00000000), do 127 (01111111).

Struktura tabel ASCII

Serijska številka	Koda	Simbol
0 - 31	00000000 - 00011111	Simboli s številkami od 0 do 31 se običajno imenujejo kontrolni znaki. Njihova funkcija je nadzor nad procesom prikaza besedila na zaslonu ali tiskanjem, podajanjem zvočni signal, označevanje besedila itd.
32 - 127	00100000 - 01111111	Standardni del tabele (angleščina). To vključuje male črke in velike črke Latinska abeceda, decimalna števila, ločila, vse vrste oklepajev, komercialni in drugi simboli. Znak 32 je presledek, tj. prazno mesto v besedilu. Vsi drugi se odražajo v določenih znakih.
128 - 255	10000000 - 11111111	Alternativni del tabele (ruski). Druga polovica kodne tabele ASCII, imenovana kodna stran (128 kod, ki se začne s 10000000 in konča z 11111111), ima lahko različne različice, vsaka varianta ima svojo številko. Kodirana stran se uporablja predvsem za namestitev drugih abeced, razen latinice. V ruskih nacionalnih kodiranjih ta del tabele vsebuje simbole ruske abecede.

Prva polovica tabele ASCII

Opozarjam vas na dejstvo, da so v tabeli za kodiranje črke (velike in male) razporejene po abecednem vrstnem redu, številke pa po naraščajočem vrstnem redu vrednosti. To spoštovanje leksikografskega reda pri razporeditvi znakov imenujemo načelo zaporednega kodiranja abecede.

Za črke ruske abecede je upoštevano tudi načelo zaporednega kodiranja.

Druga polovica tabele ASCII

Žal trenutno obstaja pet različnih cirilic (KOI8-R, Windows. MS-DOS, Macintosh in ISO). Zaradi tega pogosto nastanejo težave pri prenosu ruskega besedila iz enega računalnika v drugega, iz enega programski sistem drugemu.

Kronološko je bil eden prvih standardov za kodiranje ruskih črk v računalnikih KOI8 ("koda za izmenjavo informacij, 8-bitna"). To kodiranje je bilo uporabljeno že v 70-ih letih na računalnikih serije ES, od sredine 80-ih pa se je začelo uporabljati v prvih rusificiranih različicah. operacijski sistem UNIX.

Od začetka 90. let, v času prevlade operacijskega sistema MS DOS, ostaja kodiranje CP866 ("CP" pomeni "kodno stran").

Računalniki Apple z operacijskim sistemom Mac OS uporabljajo lastno kodiranje Mac.

Poleg tega je Mednarodna organizacija za standarde (ISO) odobrila drugo kodiranje, imenovano ISO 8859-5, kot standard za ruski jezik.

Najpogostejša je trenutno Microsoftovo kodiranje Windows, skrajšano kot CP1251.

Od poznih 90. let je bil problem standardizacije kodiranja znakov rešen z uvedbo novega mednarodnega standarda, imenovanega Unicode... To je 16-bitno kodiranje, tj. za vsak znak dodeli 2 bajta pomnilnika. Seveda to podvoji količino porabljenega pomnilnika. Ampak potem takšen kodna miza lahko vsebuje do 65536 znakov. Popolna specifikacija Standard Unicode vključuje vse obstoječe, izumrle in umetno ustvarjene abecede sveta ter številne matematične, glasbene, kemične in druge simbole.

Poskusimo si s tabelo ASCII predstavljati, kako bodo besede videti v računalniškem pomnilniku.

Notranja predstavitev besed v računalniškem pomnilniku

Včasih se zgodi, da besedila, sestavljenega iz črk ruske abecede, prejetih iz drugega računalnika, ni mogoče prebrati - na zaslonu monitorja je vidno nekakšno "neumnost". To je posledica dejstva, da računalniki uporabljajo različno kodiranje znakov ruskega jezika.

Dešifriranje binarne kode se uporablja za prevajanje iz strojnega jezika v navaden. Spletna orodja delujejo hitro, čeprav jih je enostavno narediti ročno.

Binarna ali binarna koda se uporablja za prenos informacij v digitalni obliki. Komplet samo dveh znakov, na primer 1 in 0, vam omogoča šifriranje vseh informacij, pa naj gre za besedilo, številke ali sliko.

Kako šifrirati z binarno kodo

Za ročno prevajanje kakršnih koli simbolov v binarno kodo se uporabljajo tabele, v katerih je vsakemu simbolu dodeljena binarna koda v obliki ničel in enot. Najpogostejši sistem kodiranja je ASCII, ki uporablja 8-bitno kodiranje.

Osnovna tabela vsebuje binarne kode za latinsko abecedo, številke in nekatere simbole.

V razširjeno tabelo je dodana binarna razlaga cirilice in dodatnih znakov.

Za prevajanje iz binarne kode v besedilo ali številke je dovolj, da v tabelah izberete želene kode. Seveda pa za takšno delo ročno traja veliko časa. Poleg tega so napake neizogibne. Računalnik se z dešifriranjem spopada veliko hitreje. In sploh ne pomislimo, da na zaslonu vnesemo besedilo, da se v tem trenutku besedilo prevaja v binarno kodo.

Pretvorba binarnega števila v decimalno

Če želite ročno pretvoriti številko iz binarnega številskega sistema v decimalno, lahko uporabite dokaj preprost algoritem:

1. Pod binarno številko, začenši od skrajnosti desna številka, številko 2 zapišite v naraščajočih stopinjah.
2. Moč števila 2 pomnožite z ustrezno števko binarnega števila (1 ali 0).
3. Dodajte nastale vrednosti.

Takole izgleda algoritem na papirju:

Spletne storitve za binarno dešifriranje

Če morate še vedno videti dešifrirano binarno kodo ali, nasprotno, prevesti besedilo v binarno obliko, je najlažji način, da uporabite za to namenjene spletne storitve.

Dva okna, ki sta običajna za spletne prevode, omogočata skoraj istočasno ogled obeh različic besedila v normalni in binarni obliki. Dešifriranje se izvaja v obeh smereh. Vnos besedila poteka s preprostim kopiranjem in lepljenjem.