Computer sind in unserem täglichen Leben allgegenwärtig. Von der Technologie, die die ersten Astronauten auf den Mond brachte, bis hin zu Zentralprozessoren (CPUs) , die uns die Herstellung innovativer Produkte wie Smart-TVs, Tablets und immer besser werdende Spielkonsolen ermöglichen, ist die Informatik ein wesentlicher Bestandteil der modernen Welt, der einen enormen Einfluss darauf hat, was wir erreichen können. Das Herzstück von Computern und ihre Fähigkeit, fortgeschrittene Berechnungen durchzuführen und Informationen zu verarbeiten, beruht auf der Verwendung von binary code. Was also ist binary code und wie funktioniert er? In diesem Artikel geben wir Einblicke in diese Fragen sowie einen kurzen geschichtlichen Überblick und einige Beispiele für seine Darstellung.
Was ist Binär?
Binärdaten werden von Computern in mehreren Bereichen verwendet, beispielsweise zur Generierung von Statistiken, für mathematische Berechnungen und natürlich in der Informatik. Im Wesentlichen sind sie die Hauptsprache von Computersystemen. Die Daten selbst werden als binär bezeichnet, da sie nur zwei mögliche Zustände aufweisen, 0 oder 1. Die genaue Position und Reihenfolge der Zahlen scheint unmöglich zu entziffern, aber für Computer ermöglicht das Zweiersystem die Generierung und Speicherung endloser Informationsmengen. Obwohl zum Erstellen und Ausführen von Software mehr als nur binäre Informationen erforderlich sind, bleiben sie ein wesentlicher Bestandteil der Computertechnologie.
Wie funktioniert Binär?
Binäre Daten funktionieren innerhalb der Parameter eines Zweiersystems. Das bedeutet, dass es für die Daten nur zwei numerische Optionen gibt: entweder 0 oder 1. Das mag zwar einschränkend erscheinen, ermöglicht es unseren Computern und intelligenten Geräten jedoch, eine scheinbar endlose Reihe von Aufgaben zu erledigen. Die Verwendung eines Zweiersystems zur Datenspeicherung in Computern lässt sich am ehesten auf die frühe Computerentwicklung zurückführen. Ingenieure und Informatiker brauchten eine Möglichkeit, mit Computern zu kommunizieren und es Geräten zu ermöglichen, untereinander zu kommunizieren. Um besser zu verstehen, wie Binärsysteme in der Technologie funktionieren, ist es wichtig, das Konzept von „Bits“ und „Bytes“ im Code zu überprüfen.
In der Informatik ist ein „Bit“ die einfachste Form, die Daten annehmen können. Der Name leitet sich eigentlich von der Kombination von Binär- und Ziffernzeichen ab, um den logischen Zustand entweder mit einer 0 oder einer 1 darzustellen. Wenn mehrere Bits aneinandergereiht werden, bilden sie ein sogenanntes „Byte“. Ein Byte besteht normalerweise aus acht Bits und wird als Einheit digitaler Informationen verwendet. Da all diese Informationen durch die CPU und den RAM verarbeitet werden , überträgt der binary code erfolgreich Informationen an die Hauptplatine , die die Technologie in Gang setzt.
Zählen im Binärsystem
Um im Binärsystem zu zählen, denken Sie an die typische Art und Weise, wie wir in unserem Zehnersystem zählen. Die Ziffern 0-9 stellen die Dezimalzahlen dar, die wir zum Gruppieren von Zahlen und Zählen verwenden.
Wenn die Symbole für die erste Ziffer aufgebraucht sind, wird die nächsthöhere Ziffer (links) erhöht und die Zählung beginnt wieder bei 0.
Im Dezimalsystem läuft das Zählen folgendermaßen ab:
000, 001, 002 … 007, 008, 009
Nach 009 beginnt die Ziffer ganz rechts von vorne und die nächste Ziffer wird erhöht:
010, 011, 012, …
In einem Zweiersystem ist das Konzept ähnlich, außer dass es nur zwei mögliche Ziffern gibt: 0 oder 1. Wenn wir hochzählen, wird eine Ziffer, nachdem sie 1 erreicht hat, auf 0 zurückgesetzt und dann wird die nächste Ziffer links hochgezählt, wie hier zu sehen ist:
0000, 0001, 0010, 0011
Die Ziffern ganz rechts beginnen immer von vorne und die nächste Ziffer wird erhöht.
Hier ist eine Tabelle, die die binäre Zählfolge von 0 bis 7 zeigt:
| Dezimal | Binär |
| 0 | 000 |
| 1 | 001 |
| 2 | 010 |
| 3 | 011 |
| 4 | 100 |
| 5 | 101 |
| 6 | 110 |
| 7 | 111 |
Die Geschichte des Binärsystems
Computersysteme sind zwar eine relativ neue Erfindung, das binäre System jedoch nicht. Der binary code – so wie wir ihn heute kennen – wurde erstmals im 17. Jahrhundert vom deutschen Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibniz entdeckt. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass in vielen antiken Zivilisationen ebenfalls ein Zweiersystem existierte, was beweist, dass die Sammlung binärer Daten eine lange und faszinierende Geschichte hat.
Mit den Fortschritten der Menschheit und unserer Technologie im Laufe der Jahrhunderte wurde die Verwendung des binary code zum Sammeln und Speichern von Daten immer üblicher. Eines der berühmtesten Beispiele hierfür stammt von dem Philosophen Francis Bacon aus dem 16. Jahrhundert. Bacon entwickelte ein System namens „Bacons bilaterale Chiffre“ , mit dem er verschlüsselte Nachrichten an vertrauenswürdige Freunde und Gegner senden konnte. Der Hauptunterschied zwischen Bacons binary code und dem modernen binary code besteht in der Verwendung von Buchstaben anstelle von Zahlen. Während Computer 0 und 1 verwenden, um Bits und Bytes an Daten zu bilden, die individuell angepasst werden können, um Tausende von Zahlen darzustellen, verwendete Bacon Konfigurationen von A und B, um die 26 Buchstaben des Alphabets darzustellen.
Als der deutsche Mathematiker Gottfried Wilhelm Leibniz mit den Versuchen und Irrtümern der aktuellen Datenmethoden konfrontiert wurde und schließlich frustriert war, schlug er ein Zahlensystem mit der Basis 2 vor, das die Zahlen im Dezimalsystem darstellen konnte. Die Einfachheit dieser neuen Methode ermöglichte es Leibniz, im Laufe seiner Arbeit auf Multiplikationstabellen zu verzichten und stattdessen rudimentäre Berechnungen zu nutzen. Letztendlich brachte ihm seine Entdeckung den inoffiziellen Titel „Vater des binary code“ ein.
Um zu unserem modernen Verständnis des binary code zu gelangen, müssen wir uns das ursprüngliche Design von Computern ansehen. Die Verwendung eines Zählsystems mit der Basis 2 kann auf den ursprünglichen „Ein“- und „Aus“-Hebel zurückgeführt werden, der elektrische Impulse an ein Computersystem steuerte. Im Kern sind die 0 und 1 der Binärdaten eine digitale Nachbildung des Schalters, der entweder an (1) oder aus (0) ist.
Beispiele für binary code
binary code ist die grundlegende Funktion der Datenkommunikation für Computersysteme und kommt in den meisten unserer täglichen Aktivitäten vor. Das Erlernen der Interpretation, Analyse und des Verständnisses von binary code ist ein einfacher erster Schritt beim Studium der Informatik. Sobald dieses grundlegende Element der Softwareentwicklung gemeistert ist, sind die Möglichkeiten zur Erstellung und Erweiterung unendlich.
Also, wie sieht binary code aus?
Nun, in Filmen sieht es oft so aus, als ob eine Codewand mit unglaublicher Geschwindigkeit über einen Computerbildschirm läuft. Diese Darstellung von binary code ist zwar spannend, aber nicht ganz genau. binary code stellt sich als relativ einfach dar, das man nachvollziehen und entschlüsseln kann, sofern man über die entsprechenden Fähigkeiten verfügt. Erinnern Sie sich an die Bits und Bytes, die zuvor erwähnt wurden? Hier kommen sie ins Spiel. Bits des binary code werden aneinandergereiht und bilden ein Byte, das entweder ein numerisches oder ein alphabetisches Zeichen darstellt. Diese Zeichen können dann in Codezeilen kombiniert werden, um Wortfolgen und große Zahlen zu bilden.
Beispielsweise lauten die binären Darstellungen der Buchstaben A, E, H, L, O, P, S und T: 01000001 01000101 01001000 01001100 01001111 01110000 01110011 bzw. 01110100. Wenn wir diese Konvertierung kennen, können wir die folgende binäre Nachricht dekodieren:
01110100 01001111 01110100 01000001 01001100
01110000 01001000 01000001 01110011 01000101
Die Antwort: Totalphase
Dies ist nur ein Beispiel für die Tausenden von Möglichkeiten, wie binary code heutzutage verwendet werden können.
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Alles zusammenbringen
Schon wenn man die Grundlagen darüber kennt, wie binary code zur Entwicklung und Weiterentwicklung von Technologien eingesetzt werden, kann jeder den ersten Schritt in die spannende und sich ständig weiterentwickelnde Welt der Informatik und des Embedded Engineering machen. Bei Total Phase bieten wir eine Vielzahl von Tools an , die jeden, der mit den Protokollen I2C, SPI, USB, CAN und eSPI arbeitet, auf diesem Weg unterstützen – vom Vollzeitingenieur bis zum Hobby-Teilzeitarbeiter.
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