Tietojen kääntäminen binäärikoodiksi – mikä se on, sen tyypit, dekoodaus

Viimeisin päivitys joulu 30, 2022

Sisältö

Kaikki tietävät tietokoneiden kyvyn laskea suuria tietoryhmiä lähes sekunneissa. Kaikki eivät kuitenkaan tiedä, että tämä elektronisten koneiden kyky riippuu virran ja jännitteen läsnäolosta.

Mikä on binäärikoodi?

Kuinka tietokone pystyy käsittelemään valtavia tietomääriä nopeasti? Binäärijärjestelmä auttaa häntä tässä. Tähän älylaitteeseen syötettävät tiedot näyttävät ykkösiltä ja nollilta. Jokainen yksikkö ja jokainen nolla vastaavat tiettyä sähköjohdon tilaa:

1 – korkea jännite.
0 – alhainen.

Tai yksiköille – jännitteen läsnäolo ja nollien poissaolo.

Binäärilaskentajärjestelmän perustana ovat binäärikoodit. Mikä on binäärikoodi?

Prosessia tietojen muuntamiseksi nolliksi ja ykkösiksi kutsutaan "binäärimuunnokseksi", ja niiden lopullinen nimitys on "binäärikoodi".

Binaarikoodin bittisyvyys

Kaikki binääriluvut ovat kokoelma bittejä, eli ykkösiä ja nollia, ja jokainen bitti on yksi bitti tai yksi paikka binääriluvussa. Usein tietojenkäsittelyn tehtävissä on kysymys siitä, kuinka paljon tietoa tämä tai tuo binäärikoodi sisältää. Sinun pitäisi tietää, että jokainen binäärikoodin numero sisältää yhden bitin verran tietoa .

Mikä on binäärikoodin bittisyvyys? Jos katsot aritmeettisen näkökulmasta, niin bittisyvyys viittaa paikkaa, jonka numero on kirjoitettaessa numeroita. Tällöin binäärikoodin bittisyvyys tarkoittaa merkkien (numeroiden) paikkojen lukumäärää tai bittien määrää, jotka on ennalta varattu numeron kirjoittamista varten.

Binäärinen salauksen purku

Kuinka purkaa binäärikoodin salaus? Desimaalimerkintä perustuu arjessa yleisesti käytettyyn desimaalijärjestelmään ja numeeriset arvot on esitetty tässä kymmenellä numerolla nollasta yhdeksään. Jokainen numeroiden paikka on kymmenen kertaa arvokkaampi kuin oikealla oleva paikka. Yli 9:ää suuremman luvun esittämiseksi desimaalijärjestelmässä käytetään nollaa, joka sijoitetaan oikealle. Ja yksikkö sijaitsee vasemmalla seuraavassa, arvokkaammassa paikassa.

Binäärijärjestelmä toimii samalla tavalla, jossa käytetään vain kahta numeroa – nolla ja yksi. Vasemmanpuoleiset istuimet ovat kaksi kertaa arvokkaampia kuin oikeanpuoleiset. Joten binäärikoodille on tyypillistä, että vain 0 ja 1 voivat olla yksittäisiä lukuja, ja kaikista numeroista, jotka ovat suurempia kuin yksi, vaaditaan jo 2 paikkaa.

0:n ja 1:n jälkeen seuraavat binääriluvut:

10 (eli 1,0).
11 (1,1).
100(1,0,0).

Binäärimuodossa 100 vastaa desimaalilukua 4. Siten mikä tahansa luku voidaan ilmaista binäärikoodina, mutta se vie enemmän tilaa. Lisäksi määrittämällä tietyt binäärinumerot jokaiselle aakkosten kirjaimelle, mikä tahansa sana voidaan kääntää binäärikoodiksi.

Video numeroiden muuntamisesta binäärikoodiksi

Esimerkiksi viestin lähettämiseksi digitaalisen viestintäkanavan kautta se koodataan, eli jokaista alkuperäisen viestin merkkiä verrataan tiettyyn koodiin (koodisanaan). Tätä varten käytetään binäärikoodeja – ykkösten ja nollien sarjaa.

Esimerkiksi sanan "äiti" koodaamiseksi valitaan seuraava koodi:

M-00.
A-1.
Y – 01.
L – 0.
U-10.

Tilaa on 11.

Koodatut kirjaimet yhdistetään yhdeksi bittijonoksi ja lähetetään verkon yli seuraavassa muodossa:

MOM SOAP LAMU → 0010011100010111010010

Kun tämä merkkijono on toimitettu määränpäähänsä, alkuperäisen viestin palauttamisongelma on ratkaistava. Joten saatuaan viestin "001001", se voidaan purkaa useilla tavoilla. Jos esimerkiksi oletetaan, että se koostuu vain kirjaimista L (koodi 0) ja A (koodi 1), saat:

LLALLAAALLLLAAAAALLALL

Tämä tarkoittaa, että yllä oleva koodi ei ole yksiselitteisesti dekoodattavissa. Ainutlaatuisesti dekoodattavat koodit ovat sellaisia, joissa kaikki koodiviestit voidaan dekoodata vain yhdellä tavalla.

Yhtenäiset koodit

Tämä ongelma ratkaistaan jakamalla bittijono oikein erikseen koodatuiksi sanoiksi. Tämä voidaan tehdä esimerkiksi yhtenäisellä koodilla, jonka sanojen pituus on aina sama. Esimerkiksi tämä lause koostuu kuudesta merkistä, mikä tarkoittaa, että voidaan käyttää kolmibittistä koodia.

Jos esimerkiksi koodaat yllä olevan lauseen seuraavalla koodilla:

M – 000.
A-001.
Y – 010.
L-011.
Välilyönti – 101, niin saat seuraavan:

MOM SOAP LAMU → 000001000001101000010011001101011001000100

Tämä viesti on 42 bittiä pitkä. Vaikka se on pidempi kuin ensimmäinen, joka on vain 22 bittiä, on paljon helpompi jäsentää se yksittäisiksi sanoiksi dekoodausta varten:

000 001 000 001 101 000 010 011 001 101 011 001 000 100

M A M A M Y L A L A M U

Vaikka tällaista yhtenäistä koodia ei voida kutsua taloudelliseksi, se voidaan yksiselitteisesti purkaa.

Video kirjainten muuntamisesta binäärikoodiksi

Epätasaiset koodit

Epätasainen binäärikoodi – mikä se on? Sitä käytetään joskus lyhentämään viestien pituutta. Epäyhtenäisessä koodissa tiettyä aakkosten merkkiä vastaava koodisana voi poiketa pituudeltaan muista sanoista.

Jos esimerkiksi käytät seuraavaa koodia koodataksesi "Äiti saippusi laman":

M-01.
A-00.
Y – 1011
L – 100.
U – 1010.
Space – 11, käy ilmi:

MOM SOAP LAMU → 0100010011011011100001110000011010

Tämä viesti koostuu 34 bitistä. Tämä bittijono voidaan purkaa yksiselitteisesti, koska ensimmäisessä kirjaimessa – M, jossa on koodi 01, koodi on yksilöllinen, koska muut koodisanat eivät ala 01:llä. Samalla tavalla voit määrittää toisen kirjaimen – A. Ominaisuutta, jossa koodisanat eivät vastaa muiden koodisanojen alkua, kutsutaan Fano-ehdoksi, ja Fano-ominaisuuden avulla dekoodattuja koodeja kutsutaan etuliitekoodeiksi.

Etuliitekoodeilla on tärkeä käytännön merkitys – niiden avulla vastaanotettujen viestien merkit puretaan niiden saapuessa odottamatta koko viestin saapumista vastaanottajalle.

Binäärikoodien tyypit

Kokonaislukujen esittämiseksi on olemassa seuraavan tyyppisiä binäärikoodeja:

Ikoninen.
Allekirjoittamaton.

Negatiiviset luvut voidaan esittää vain allekirjoitettuna. Kokonaisluvut tallennetaan tietokoneelle kiinteän pisteen muodossa.

Allekirjoittamattomat koodit

Etumerkittämättömissä kokonaislukukoodeissa kaikki binäärinumerot esitetään 2:n potenssilla:

Pienimmän mahdollisen luvun arvo on nolla ja maksimi määräytyy kaavalla:

Nämä kaksi numeroa määrittävät binäärikoodissa esitettyjen lukujen alueen.

Jos esitetään kahdeksannumeroinen etumerkitön kokonaisluku, niin lukualue kirjoitetaan koodilla: 0…255.
Jos esitetään kuusitoistanumeroinen koodi – 0 … 65535.

Kahdeksanbittisissä prosessoreissa tällaiset numerot tallennetaan kahteen muistisoluun, jotka sijaitsevat vierekkäisissä osoitteissa. Työskentely tällaisten numeroiden kanssa suoritetaan erityisillä komennoilla.

Allekirjoituskoodit

Suorissa kokonaislukumerkityissä koodeissa luvun etumerkki esitys suoritetaan käyttämällä sanan merkittävintä numeroa. Suorassa merkkikoodissa nollaa käytetään osoittamaan "+"-merkki ja yhtä käytetään "-"-merkkiä. Etumerkkibitin syöttäminen siirtää lukualuetta kohti negatiivisia arvoja.

Binääri kahdeksan bitin etumerkillinen kokonaisluku kirjoitetaan käyttämällä seuraavaa aluetta: -127…+127.
Kuusitoista numeroinen koodi kirjoitetaan alueelle: -32767…+32767.

Kahdeksanbittisissä prosessoreissa tällaiset numerot tallennetaan myös kahteen muistisoluun, joiden osoitteet sijaitsevat vierekkäin.

Tämän koodin haittana on tarve käsitellä erillistä etumerkki- ja digitaalibittejä. Tällaisilla algoritmeilla toimivat ohjelmat ovat melko monimutkaisia. Jotta voit valita ja muuttaa etumerkkibitin, sinun on käytettävä bittien peittomenetelmää, joka johtaa ohjelman koon kasvuun ja sen suorituskyvyn heikkenemiseen. Digitaalisten ja etumerkkibittien käsittelyn algoritmien erojen estämiseksi käytetään käänteisiä binäärikoodeja.

Ero etumerkittyjen käänteisten binäärikoodien ja suorien koodien välillä on negatiivisten lukujen muodostus kääntämällä kaikki numerobitit. Digitaaliset ja merkkibitit eivät kuitenkaan eroa toisistaan. Tällaiset koodit voivat yksinkertaistaa huomattavasti työskentelyalgoritmia.

Mutta tästä huolimatta käänteisten koodien kanssa työskentely vaatii erityisen algoritmin merkkien tunnistamiseksi, numeroiden absoluuttisten arvojen laskemiseksi ja luvun tuloksen etumerkin palauttamiseksi. Myös luvun suora käänteinen koodi edellyttää kahden koodin käyttöä nollan muistamiseksi silloin, kun tiedetään, että nolla on positiivinen luku, eikä se voi koskaan olla negatiivinen.