Kako deluje binarna koda?

Vse, kar delate na računalniku ali pametnem telefonu, naj bo to ogled videoposnetka, poslušanje glasbe ali navigiranje do najbližje trgovine, vse poteka v binarni kodi. Računalniki uporabljajo binarno kodo, ker je to zanesljiv način shranjevanja podatkov.

Na primer: računalniški pomnilnik je narejen iz tranzistorjev, ki preklapljajo med visoko in nizko napetostjo, kot sta 5 voltov in 0 voltov. To “branje” stanj opravlja računalniški procesor, ki po prebranih stanjih tranzistorjev upravlja z drugimi napravami na podlagi navodil programske opreme.

Binarni zapis je sam po sebi brez pomena, zato je vsak tip podatkov kodiran po specifičnih pravilih. Če za primer vzamemo številke, je vsako decimalno število pomnoženo z 10 in s številko pozicije, na kateri se nahaja z ničlo na desni (npr. 84 je 4 krat 10 na 0 + 8 krat 10 na 1). Binarni zapis deluje podobno, vendar je vsaka pozicija pomnožena z 2 namesto z 10. 84 bi bilo pri binarni kodi zapisano 1010100 (0 krat 2 na 0 + 0 krat 2 na 1 + 1 krat 2 na dva + 0 krat 2 na 3 + 1 krat 2 na 4 + 0 krat 2 na 5 + 1 krat 2 na 6).

Medtem so črke definirane po drugem setu pravil, kot je npr. UTF-8. Vsaka črka je pri tem definirana z 8 biti binarne kode (npr. črka T = 01010100). Vendar, kako potem računalnik razume, če ta sekvenca števil pomeni črko T ali številko 84? Iz samega zapisa brez konteksta to ni mogoče, kot tudi ni mogoče iz preproste besede “DA” razumeti pomena. Za pomen potrebujete kontekst, da lahko razberete ali slišite rusko, špansko ali angleško. Podobno v binarnem svetu potrebujete kontekst, da lahko razumete ali gre za številko, črko ali kaj tretjega.

Binarna koda se uporablja v veliko bolj zapletenih primerih, kot so npr. slike in videji. Vsaka fotografija je sestavljena iz več milijonov pikslov. Vsak piksel je pri tem sestavljen iz treh binarnih zapisov za barve – rdečo, zeleno in modro (RGB). Vsaka sekvenca kodira določeno število, ki pomeni, kako intenzivna mora biti določena barva. Nato grafična kartica pošlje te podatke v milijone tekočih kristalov v zaslonu, da se prikažejo vse različne barve in odtenki.

Tudi zvok je zapisan v binarni kodi. Zapis zvoka je malce drugačen kot zapis slike, saj je potrebno vsakih par milisekund “posneti” amplitudo, tudi do 44.000 krat v eni sekundi. Te amplitude so potem zapisane v binarni kodi, ki jo računalnik razume. S pomočjo zvočne kartice v računalniku se ti podatki pošljejo zvočnikom, ki nato zavibrirajo tuljave, da lahko ustvarijo zvok na različnih frekvencah.

Vsi ti zapisi zahtevajo milijarde in miljarde bitov. Vendar kljub temu lahko ta zapis nekoliko stisnemo. Na primer: če ima slika 30 zaporednih zelenih pikslov, ni potrebno zapisovati kode za vsak zelen piksel, temveč samo za enega in število, kolikokrat se to ponovi.

Binarna koda pa ni edina koda, ki se uporablja v računalništvu. Bile so že raziskave v terciarni sistem, kjer je poleg digitalne ničle in enke še digitalna dvojka, vendar je vse to še v fazi razvoja. Prav tako se razvija kvantni sistem, pri katerem je mogoče imeti digitalno ničlo in digitalno enko hkrati.