Được phát minh lần đầu tiên bởi Gottfried Leibniz vào thế kỷ 17, hệ thống số nhị phân được sử dụng rộng rãi khi máy tính yêu cầu cách biểu diễn số bằng công tắc cơ học.
Mã nhị phân là gì?
Nhị phân là hệ thống số cơ số 2 đại diện cho các số sử dụng mẫu gồm các số một và số 0.
Các hệ thống máy tính ban đầu có các công tắc cơ học được bật để biểu thị 1 và tắt để biểu thị 0. Bằng cách sử dụng các công tắc nối tiếp, máy tính có thể biểu diễn các số bằng mã nhị phân. Máy tính hiện đại vẫn sử dụng mã nhị phân ở dạng số và số 0 bên trong CPU và RAM.
Số một hoặc số không chỉ đơn giản là một tín hiệu điện được bật hoặc tắt bên trong một thiết bị phần cứng như CPU, có thể chứa và tính toán hàng triệu số nhị phân.
Số nhị phân bao gồm một chuỗi tám "bit", được gọi là "byte". Một bit là một hoặc một số không tạo nên số nhị phân 8 bit. Sử dụng mã ASCII, số nhị phân cũng có thể được dịch thành các ký tự văn bản để lưu trữ thông tin trong bộ nhớ máy tính.
Cách Số nhị phân hoạt động
Việc chuyển đổi một số nhị phân thành một số thập phân rất đơn giản khi bạn cho rằng máy tính sử dụng hệ nhị phân cơ số 2. Vị trí của mỗi chữ số nhị phân xác định giá trị thập phân của nó. Đối với số nhị phân 8 bit, các giá trị được tính như sau:
- Bit 1: 2 thành lũy thừa của 0=1
- Bit 2: 2 thành lũy thừa của 1=2
- Bit 3: 2 thành lũy thừa của 2=4
- Bit 4: 2 thành lũy thừa của 3=8
- Bit 5: 2 thành lũy thừa của 4=16
- Bit 6: 2 thành lũy thừa của 5=32
- Bit 7: 2 thành lũy thừa của 6=64
- Bit 8: 2 thành lũy thừa của 7=128
Bằng cách cộng các giá trị riêng lẻ với nhau trong đó bit có một, bạn có thể biểu diễn bất kỳ số thập phân nào từ 0 đến 255. Các số lớn hơn nhiều có thể được biểu diễn bằng cách thêm nhiều bit hơn vào hệ thống.
Khi máy tính có hệ điều hành 16 bit, số riêng lẻ lớn nhất mà CPU có thể tính được là 65, 535. Hệ điều hành 32 bit có thể hoạt động với các số thập phân riêng lẻ lớn nhất là 2, 147, 483, 647. Hiện đại hệ thống máy tính với kiến trúc 64-bit có khả năng làm việc với các số thập phân lớn một cách ấn tượng, lên đến 9, 223, 372, 036, 854, 775, 807!
Trình bày thông tin với ASCII
Bây giờ bạn đã hiểu cách một máy tính có thể sử dụng hệ thống số nhị phân để làm việc với các số thập phân, bạn có thể tự hỏi làm thế nào máy tính sử dụng hệ thống này để lưu trữ thông tin văn bản.
Điều này được thực hiện nhờ một thứ gọi là mã ASCII.
Bảng ASCII bao gồm 128 văn bản hoặc ký tự đặc biệt mà mỗi ký tự có một giá trị thập phân được liên kết. Tất cả các ứng dụng hỗ trợ ASCII (như bộ xử lý văn bản) đều có thể đọc hoặc lưu trữ thông tin văn bản đến và đi từ bộ nhớ máy tính.
Một số ví dụ về số nhị phân được chuyển đổi sang văn bản ASCII bao gồm:
- 11011=27, là khóa ESC trong ASCII
- 110000=48, là 0 trong ASCII
- 1000001=65, là A trong ASCII
- 1111111=127, là khóa DEL trong ASCII
Trong khi mã nhị phân cơ số 2 được máy tính sử dụng cho thông tin văn bản, các dạng toán nhị phân khác được sử dụng cho các kiểu dữ liệu khác. Ví dụ: base64 được sử dụng để truyền và lưu trữ phương tiện như hình ảnh hoặc video.
Mã nhị phân và thông tin lưu trữ
Tất cả tài liệu bạn viết, trang web bạn xem và thậm chí cả trò chơi điện tử bạn chơi đều có thể thực hiện được nhờ vào hệ thống số nhị phân.
Mã nhị phân cho phép máy tính thao tác và lưu trữ tất cả các loại thông tin đến và đi từ bộ nhớ máy tính. Mọi thứ đều được máy tính hóa, ngay cả máy tính bên trong ô tô hay điện thoại di động của bạn, hãy sử dụng hệ thống số nhị phân cho mọi thứ bạn sử dụng.
