Binary ist ein grundlegendes Konzept in der Informatik, Programmierung und Datenspeicherung. Das Verständnis von Binary ist für jeden, der sich für diese Bereiche interessiert, unerlässlich. Hier sind die Binary grundlagen.
Binary ist ein Zahlensystem, das nur zwei Ziffern, 0 und 1, zur Darstellung von Werten verwendet. Manchmal wird dies auch als Basis-2-System bezeichnet. Binary unterscheidet sich vom Dezimalsystem, das wir täglich verwenden und das zehn Ziffern ( 0-9) zur Darstellung von Werten verwendet – auch als Basis-10-System bezeichnet. Während das Dezimalsystem für das menschliche Verständnis besser geeignet ist, ist das Binary system für Computer effizienter.
Binary zahlen können zunächst einschüchternd wirken, insbesondere für Personen ohne Informatik- oder Mathematikkenntnisse. Mit ein wenig Übung kann jedoch jeder verstehen, wie Binary zahlen funktionieren und warum sie wichtig sind.
Wie funktionieren Binary zahlen?
Im Binary system wird jede Ziffer als Bit bezeichnet, was die Abkürzung für Binary ziffer ist. Der Wert jedes Bits hängt von seiner Position innerhalb einer Zahl ab, wobei das Bit ganz rechts die Einerstelle darstellt, das nächste Bit links die Zweierstelle und so weiter. Jedes Bit kann entweder 0oder sein 1, was dem Fehlen oder Vorhandensein einer elektrischen Ladung im Speicher oder Speichergerät eines Computers entspricht.
Binary vs. Dezimal
Dezimal ist das Zahlensystem, mit dem die meisten Menschen vertraut sind. Es verwendet zehn Ziffern ( 0-9) zur Darstellung von Werten und wird auch als Zehnersystem bezeichnet. Im Gegensatz dazu verwendet das Binary system nur zwei Ziffern ( 0und 1) – auch als Zweiersystem bekannt. Während das Dezimalsystem für das menschliche Verständnis besser geeignet ist, ist das Binary system für Computer effizienter, da es weniger Schalter – also weniger zu interpretierende Befehle – erfordert, um denselben Wert darzustellen.
Darstellen von Dezimalzahlen im Binary format
Um eine Dezimalzahl in eine Binary zahl umzuwandeln, dividieren wir die Zahl wiederholt durch zwei, bis das Ergebnis ist 0. Der Rest jeder Division wird als Binary ziffer (Bit) aufgezeichnet, wobei das niedrigstwertige Bit die Ziffer ganz rechts ist. Beispielsweise 10ist die Dezimalzahl im Binaryformat 1010. Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, können wir die folgende Berechnung durchführen:
(1×23 + 0x22 + 1×21 + 0x20)
Wenn Sie die gleiche Logik anwenden, werden Sie sehen, dass 1111im Binarysystem das 15Dezimalsystem vorliegt. (1×23 + 1×22 + 1×21 + 1×20)
1100100Ist 100.(1×27 + 1×26 + 0x25 + 0x24 + 1×23 + 0x22 + 0x21)
11111111Ist 255.(1×28 +1×27 + 1×26 + 1×25 + 1×24 + 1×23 + 1×22 + 1×21)
Dieser Wert ist besonders wichtig, da es sich dabei um die maximale Zahl für ein Byte handelt.
So konvertieren Sie Binaryzahlen in Text
Bei der Umwandlung von Binaryzahlen in Text wird jede Gruppe von acht Bits, die als Byte bezeichnet wird, mithilfe einer Standardcodierung wie ASCII (American Standard Code for Information Interchange) in ein entsprechendes Zeichen übersetzt . Jedes Byte kann bis zu 256 verschiedene Zeichen darstellen, darunter Buchstaben, Zahlen und Symbole.
Aus diesem Grund erhalten 11111111 = 255Sie , und wenn Sie hinzufügen 0, , was ausreicht 256, um jedes benötigte Zeichen in ASCII darzustellen.
Wenn Sie beispielsweise „Hallo Welt“ im Binarysystem buchstabieren möchten, erhalten Sie Folgendes:
Anwendungen von Binary
Wir verwenden Binarycodes in einer Vielzahl von Anwendungen, darunter Computernetzwerke, digitale Kommunikation, Verschlüsselung und Bildverarbeitung. Wenn Sie eine E-Mail senden, wird die Nachricht in Binarycode zerlegt und über ein Netzwerk aus Switches und Routern übertragen. Wenn Sie ein Foto herunterladen, wird das Bild in eine Reihe von Binaryziffern kodiert, die dekodiert und auf Ihrem Bildschirm angezeigt werden können.
Hier sind einige gängige Beispiele für unseren alltäglichen Gebrauch von Binaryzahlen.
Computerprozessoren
Computerprozessoren verwenden Binaryzahlen, um arithmetische und logische Operationen durchzuführen. Wenn Sie auf einem Rechner zwei Zahlen addieren, wandelt der Rechner die Zahlen in Binaryzahlen um, führt die Addition mithilfe Binary Logik durch und wandelt das Ergebnis dann wieder in Dezimalzahlen um.
Dateikomprimierung und -dekomprimierung
Wir verwenden Binarycodes zur Dateikomprimierung und -dekomprimierung. Komprimierungsalgorithmen wie gzip und zip verwenden Binarycode, um die Daten in einer kompakteren Form darzustellen und so den erforderlichen Speicherplatz zu reduzieren.
Kryptographie
In der Kryptografie verwenden wir Binarycodes, um Nachrichten zu verschlüsseln und zu entschlüsseln. Kryptografische Algorithmen verwenden Binarycodes, um Vorgänge wie Verschlüsselung, Entschlüsselung und Authentifizierung durchzuführen. Beispielsweise verwendet der Advanced Encryption Standard (AES) Binarycodes, um Daten sicher zu verschlüsseln und zu entschlüsseln.
Digitale Audio- und Videoverarbeitung
Bei der digitalen Audio- und Videoverarbeitung verwenden wir Binaryformat. Audio- und Videodateien werden als Binary Datenströme codiert, die dann decodiert und zur Wiedergabe auf Lautsprechern oder Bildschirmen wieder in analoge Signale umgewandelt werden dot product.
Maschinelles Lernen und KI
Wir verwenden Binaryzahlen beim maschinellen Lernen und bei der künstlichen Intelligenz . Neuronale Netzwerke beispielsweise , die zum Erkennen von Mustern in Daten und Ausführen von Aufgaben wie Bilderkennung und Sprachübersetzung verwendet werden, arbeiten mit Binary zahlen, um die Gewichte und Verbindungen zwischen Neuronen darzustellen.