Hệ thống số nhị phân đầu tiên được Gottfried Leibniz phát minh vào thế kỷ 17, trở nên phổ biến rộng rãi khi máy tính cần cách biểu diễn số bằng công tắc cơ khí.
Mã Nhị Phân Là Gì?
Nhị phân (Binary) là hệ thống số cơ số 2 (base-2) biểu diễn số bằng mẫu của 1 và 0.
Hệ thống máy tính sớm có công tắc cơ khí bật lên để biểu diễn 1, và tắt để biểu diễn 0. Bằng cách dùng công tắc nối tiếp, máy tính có thể biểu diễn số bằng mã nhị phân. Máy tính hiện đại vẫn dùng mã nhị phân dưới dạng 1 và 0 số bên trong CPU và RAM.
Một 1 hoặc 0 số đơn giản là tín hiệu điện hoặc bật hoặc tắt bên trong thiết bị phần cứng như CPU, có thể lưu giữ và tính toán hàng triệu số nhị phân.
Số nhị phân bao gồm một chuỗi tám "bit", được gọi là một "byte". Bit là một 1 hoặc 0 đơn lẻ cấu thành số nhị phân 8 bit. Sử dụng mã ASCII, số nhị phân cũng có thể dịch thành ký tự văn bản để lưu trữ thông tin trong bộ nhớ máy tính.
Cách Số Nhị Phân Hoạt Động
Chuyển đổi số nhị phân thành số thập phân rất đơn giản khi xem xét máy tính dùng hệ 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, giá trị tính như sau:
- Bit 1: 2 mũ 0 = 1
- Bit 2: 2 mũ 1 = 2
- Bit 3: 2 mũ 2 = 4
- Bit 4: 2 mũ 3 = 8
- Bit 5: 2 mũ 4 = 16
- Bit 6: 2 mũ 5 = 32
- Bit 7: 2 mũ 6 = 64
- Bit 8: 2 mũ 7 = 128
Bằng cách cộng các giá trị riêng lẻ nơi bit có giá trị 1, bạn có thể biểu diễn bất kỳ số thập phân nào từ 0 đến 255. Số lớn hơn nhiều có thể biểu diễn bằng cách thêm bit vào hệ thống.
Khi máy tính có hệ điều hành 16-bit, số riêng lẻ lớn nhất CPU tính toán được là 65.535. Hệ điều hành 32-bit làm việc với số thập phân riêng lẻ lớn tới 2.147.483.647. Hệ thống máy tính hiện đại với kiến trúc 64-bit có khả năng làm việc với số thập phân ấn tượng lớn, lên tới 9.223.372.036.854.775.807!
Biểu Diễn Thông Tin Với ASCII
Bây giờ bạn hiểu máy tính dùng hệ số nhị phân làm việc với số thập phân, bạn có thể thắc mắc máy tính dùng nó để lưu trữ thông tin văn bản như thế nào.
Điều này nhờ vào cái gọi là mã ASCII.
Bảng ASCII bao gồm 128 ký tự văn bản hoặc đặc biệt, mỗi ký tự có giá trị thập phân liên kết. Tất cả ứng dụng hỗ trợ ASCII (như bộ soạn thảo văn bản) có thể đọc hoặc lưu thông tin văn bản đến và từ bộ nhớ máy tính.
Một số ví dụ số nhị phân chuyển sang văn bản ASCII:
- 11011 = 27, là phím ESC trong ASCII
- 110000 = 48, là ký tự 0 trong ASCII
- 1000001 = 65, là ký tự A trong ASCII
- 1111111 = 127, là phím DEL trong ASCII
Mặc dù mã nhị phân cơ số 2 dùng cho thông tin văn bản, các dạng toán học nhị phân khác dùng cho loại dữ liệu khác. Ví dụ, base64 dùng cho truyền và lưu trữ phương tiện như hình ảnh hoặc video.
Mã Nhị Phân Và Lưu Trữ Thông Tin
Tất cả tài liệu bạn viết, trang web bạn xem, và thậm chí trò chơi video bạn chơi đều được thực hiện nhờ hệ thống số nhị phân.
Mã nhị phân cho phép máy tính thao tác và lưu trữ mọi loại thông tin đến và từ bộ nhớ máy tính. Mọi thứ máy tính hóa, ngay cả máy tính bên trong ô tô hay điện thoại di động, đều dùng hệ thống số nhị phân cho mọi thứ bạn dùng nó cho.