Traduction d’informations en code binaire – qu’est-ce que c’est, ses types, décodage

Last updated Déc 30, 2022

Teneur

Tout le monde connaît la capacité des ordinateurs à calculer de grands groupes de données en presque quelques secondes. Cependant, tout le monde ne sait pas que cette capacité des machines électroniques dépend de la présence de courant et de tension.

Qu’est-ce qu’un code binaire ?

Comment un ordinateur parvient-il à traiter rapidement d’énormes quantités d’informations? Le système binaire l’y aide. Les données entrant dans cet appareil intelligent ressemblent à des uns et à des zéros. Chaque unité et chaque zéro correspond à un certain état du fil électrique :

1 – haute tension.
0 – faible.

Ou pour les unités – la présence de tension et pour les zéros – l’absence.

La base du système binaire de calcul sont les codes binaires. Qu’est-ce qu’un code binaire ?

Le processus de conversion des données en zéros et en uns est appelé "conversion binaire", et leur désignation finale est "code binaire".

Profondeur de bits du code binaire

Tous les nombres binaires sont une collection de bits, c’est-à-dire des uns et des zéros, et chaque bit est un bit ou une position dans un nombre binaire. Souvent, dans les tâches informatiques, il s’agit de savoir combien d’informations tel ou tel code binaire contient. Il faut savoir que chaque chiffre du code binaire contient la quantité d’information qui est égale à un bit.

Quelle est la profondeur de bits d’un code binaire? Si vous regardez du point de vue de l’arithmétique, la profondeur de bits fait référence à la place qu’un chiffre occupe lors de l’écriture de nombres. Ensuite, la profondeur de bits du code binaire signifie le nombre de places de caractères (chiffres) ou le nombre de bits qui sont pré-alloués afin d’écrire le nombre.

Décryptage binaire

Comment décrypter le code binaire? La notation décimale est basée sur le système décimal couramment utilisé dans la vie de tous les jours et les valeurs numériques sont ici représentées sous la forme de dix chiffres de zéro à neuf. Chacune des places dans les nombres a dix fois plus de valeur que la place de droite. Pour représenter un nombre supérieur à 9 dans le système décimal, un zéro est utilisé, qui est placé à droite. Et l’unité est située à gauche dans l’endroit suivant, plus précieux.

Le système binaire fonctionne de manière similaire, dans lequel seuls deux chiffres sont utilisés – zéro et un. Les sièges de gauche ont deux fois plus de valeur que les sièges de droite. Ainsi, pour un code binaire, il est typique que seuls 0 et 1 puissent être des nombres uniques, et pour tout nombre supérieur à un, 2 places sont déjà requises.

Après 0 et 1, les nombres binaires suivants suivent :

10 (c’est-à-dire 1,0).
11 (1.1).
100(1,0,0).

En binaire, 100 est l’équivalent décimal de 4. Ainsi, n’importe quel nombre peut être exprimé sous forme de code binaire, mais cela prendra plus de place. De plus, en attribuant certains nombres binaires à chaque lettre de l’alphabet, n’importe quel mot peut être traduit en code binaire.

Vidéo sur la conversion de nombres en code binaire

Par exemple, pour transmettre un message sur un canal de communication numérique, il est codé, c’est-à-dire que chaque caractère du message d’origine est comparé à un certain code (mot de code). Pour cela, des codes binaires sont utilisés – une séquence de uns et de zéros.

Par exemple, pour encoder le mot «mère », le code suivant est choisi :

M-00.
A-1.
Y-01.
L-0.
U-10.

L’espace est 11.

Les lettres codées seront combinées en une chaîne de bits et seront transmises sur le réseau sous cette forme :

MAMAN SAVON LAMU → 0010011100010111010010

Une fois que cette chaîne a été livrée à sa destination, le problème de restauration du message d’origine doit être résolu. Ainsi, après avoir reçu le message "001001", son décodage peut se faire de plusieurs manières. Par exemple, en supposant qu’il se compose uniquement des lettres L (code 0) et A (code 1), vous obtenez :

LALLAAALLLLALAAAALLTOUT

Cela signifie que le code ci-dessus n’est pas uniquement décodable. Les codes uniquement décodables sont ceux dans lesquels tout message de code ne peut être décodé que d’une seule manière.

Codes uniformes

Ce problème est résolu en divisant correctement la chaîne de bits en mots codés séparément. Cela peut être fait, par exemple, en utilisant un code uniforme, dont la longueur des mots est toujours la même. Par exemple, cette phrase se compose de six caractères, ce qui signifie qu’un code à trois bits peut être appliqué.

Par exemple, si vous encodez la phrase ci-dessus avec le code suivant :

M-000.
A-001.
Y-010.
L-011.
Espace – 101, alors vous obtenez ce qui suit :

SAVON MAMAN LAMU → 000001000001101000010011001101011001000100

Ce message a une longueur de 42 bits. Bien qu’il soit plus long que le premier, qui ne fait que 22 bits, il est beaucoup plus facile de l’analyser en mots individuels pour le décodage :

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

Bien qu’un tel code uniforme ne puisse pas être qualifié d’économique, il peut être décodé sans ambiguïté.

Vidéo sur la conversion de lettres en code binaire

Codes inégaux

Code binaire inégal – qu’est-ce que c’est? Il est parfois utilisé pour raccourcir la longueur des messages. Dans un code non uniforme, le mot de code correspondant à un certain caractère de l’alphabet peut différer en longueur des autres mots.

Par exemple, si vous utilisez le code suivant pour encoder "Maman a savonné le lama" :

M-01.
A-00.
O — 1011
L-100.
U-1010.
Espace – 11, il s’avérera:

MAMAN SAVON LAMU → 0100010011011011100001110000011010

Ce message est composé de 34 bits. Cette chaîne de bits peut être décodée sans ambiguïté, car dans la première lettre – M, qui a le code 01, le code est unique, car les autres mots de code ne commencent pas par 01. De la même manière, vous pouvez déterminer la deuxième lettre – A. La propriété lorsque les mots de code ne correspondent pas au début des autres mots de code est appelée la condition Fano, et les codes décodés à l’aide de la propriété Fano sont appelés codes de préfixe.

Les codes de préfixe ont une signification pratique importante – avec leur aide, les caractères des messages reçus sont décodés au fur et à mesure de leur arrivée, sans attendre que le message entier parvienne au destinataire.

Types de codes binaires

Pour représenter des nombres entiers, il existe les types de codes binaires suivants :

Iconique.
Non signé.

Les nombres négatifs ne peuvent être représentés que sous forme signée. Les nombres entiers sont stockés dans un ordinateur dans un format à virgule fixe.

Codes non signés

Dans les codes binaires entiers non signés, tous les chiffres binaires sont représentés à la puissance 2 :

La valeur du nombre minimum possible est zéro et le maximum est déterminé par la formule :

Ces deux nombres définissent la plage de nombres représentés en code binaire.

Si un entier non signé à huit chiffres est présenté, la plage de nombres est écrite à l’aide du code : 0…255.
Si un code à seize chiffres est présenté – 0 … 65535.

Dans les processeurs à huit bits, ces nombres sont stockés dans deux cellules de mémoire, situées à des adresses adjacentes. Travailler avec de tels nombres est effectué à l’aide de commandes spéciales.

Signer les codes

Dans les codes signés entiers directs, la représentation du signe d’un nombre s’effectue à l’aide du chiffre le plus significatif du mot. Pour un code de caractère direct, zéro est utilisé pour indiquer le signe "+" et un est utilisé pour indiquer le signe "-". La saisie d’un bit de signe décalera la plage de nombres vers des valeurs négatives.

Un entier signé binaire de huit bits est écrit en utilisant la plage suivante: -127…+127.
Le code à seize chiffres sera écrit dans la plage: -32767…+32767.

Dans les processeurs à huit bits, ces nombres sont également stockés dans deux cellules de mémoire, dont les adresses sont situées l’une à côté de l’autre.

L’inconvénient de ce code est la nécessité d’un traitement séparé des bits de signe et des bits numériques. Les programmes exécutés dans de tels algorithmes sont assez complexes. Pour sélectionner et modifier le bit de signe, vous devrez appliquer la méthode de masquage de bits, ce qui entraîne une augmentation de la taille du programme et une diminution de ses performances. Pour éviter les différences dans l’algorithme de traitement des bits numériques et de signe, des codes binaires inversés sont utilisés.

La différence entre les codes binaires inversés signés et les codes directs est la formation de nombres négatifs en inversant tous les bits des nombres. Cependant, les bits numériques et de signe ne diffèrent pas. De tels codes peuvent simplifier considérablement l’algorithme de travail.

Mais malgré cela, travailler avec des codes inverses nécessite un algorithme spécial pour reconnaître les signes, calculer les valeurs absolues des nombres et restaurer le signe du résultat d’un nombre. De plus, le code inverse direct d’un nombre nécessite l’utilisation de deux codes pour se souvenir de zéro à un moment où l’on sait que zéro est un nombre positif et qu’il ne peut jamais être négatif.