Кіріспе

Деректерді кодтау, 0 және 1 сандарын пайдалану. Компьютерлік бағдарламалардың екілік түрі. Екілік код мәтінді, компьютерлік процессордың нұсқауларын немесе кез келген басқа деректі екі символмен көрсетеді. Екі символдық жүйе көбінесе екілік сан жүйесінен алынған "0" және "1" болып табылады. Екілік код әр символға, нұсқауға және т.б. бинарлық цифрлардың (яғни биттердің) тізбесін тағайындайды. Мысалы, сегіз биттен тұратын тізбек (байт деп те аталады) 256 түрлі мәнді көрсете алады, сондықтан көптеген әртүрлі элементтерді бейнелеуге болады. Компьютерлік және телекоммуникациялық жүйелерде бинарлық кодтар деректерді кодтаудың әртүрлі әдістері үшін қолданылады, мысалы, символдар тізбегін биттер тізбегіне айналдыру үшін. Мұндай әдістерде белгілі немесе өзгермелі енді тізбектер қолданылуы мүмкін. Белгілі енді екілік кодта әр әріп, цифр немесе басқа символ бірдей ұзындықтағы биттер тізбегімен көрсетіледі; бұл биттер тізбегі, екілік сан ретінде қарастырылғанда, әдетте код кестелерінде сегіздік, ондық немесе он алтылық түрде көрсетіледі. Көптеген символдар жиынтығы және оларға арналған көптеген символдық кодтамалар бар. Биттер тізбегін, екілік сан ретінде қарастырғанда, ондық санға айналдыруға болады. Мысалы, кіші әріп "a", егер 01100001 биттер тізбегімен көрсетілсе (стандартты ASCII кодында), онда "97" ондық саны ретінде де көрсетілуі мүмкін.

Бинарлық кодтардың тарихы

Қазіргі екілік сандық жүйе, екілік кодтың негізі, 1689 жылы Готфрид Лейбництің ойлап тауып, "Арифметиканың екілік түсіндірмесі" атты мақаласында жарияланды. Толық атауы ағылшын тіліне "Біржақты арифметиканың түсіндірмесі" деп аударылады, онда тек 1 және 0 таңбалары қолданылады, оның пайдалылығына қатысты бірнеше ескертулер және Фу Сидің ежелгі қытайлық фигураларына жасалған түсініктемелер бар. Лейбниц жүйесі қазіргі екілік сандық жүйе сияқты 0 және 1 сандарын пайдаланады. Лейбниц француз иезуиті Жоахим Бувет арқылы "И-Цзин" кітабымен танысты және оның гексаграммалары 0-ден 111111-ге дейінгі екілік сандарға сәйкес келетінін қызығушылықпен атап өтті. Ол бұл сәйкестіктің Қытайдың философиялық және визуалды екілік математика саласындағы үлкен жетістіктерінің дәлелі деп қорытындылады. Екілік сандар Лейбництің діни көзқарастарының маңызды бөлігі болды. Оның пікірінше, екілік сандар христиандық идеяның – жаратылыс жоқтан (creatio ex nihilo) – символы болып табылады. Лейбниц логикалық тұжырымдамаларды таза математикалық формаға айналдыруға мүмкіндік беретін жүйе іздеді. Оның идеяларына мән берілмеген соң, ол "И-Цзин" немесе "Өзгерістер кітабы" деп аталатын классикалық қытай мәтінімен кездесті, онда 64 гексаграмма алты биттік екілік кодпен бейнеленген. Бұл кітап оның өмірді қарапайым тұжырымдамаларға дейін тоғыстыруға болатын теориясын растады. Ол нөлдер мен бірліктер қатарынан тұратын жүйе құрды. Алайда, сол кезде Лейбниц осы жүйенің қандай мақсатта қолданылатынын анықтай алмады. Лейбницке дейін де ежелгі әлемде екілік жүйелер болған. Лейбниц тапқан "И-Цзин" Қытайда б.з.б. 9-шы ғасырда пайда болған. "И-Цзин" кітабындағы екілік жүйе, болжау үшін қолданылатын мәтін, инь мен янның екілігіне негізделген. Африка мен Азияда хабарларды кодтау үшін екілік дыбыстарды шығаратын соққылы барабандар қолданылған. Француз Полинезиясындағы Мангарева аралының тұрғындары 1450 жылға дейін гибридтік екілік-ондық жүйе қолданған. 11-шы ғасырда ғалым және философ Шао Ён гексаграммаларды реттеу әдісін жасады, ол екілік сандарда 0-ден 63-ке дейінгі тізбекке сәйкес келеді, мұнда инь 0, ян 1 сандарымен және ең кіші маңызды бит жоғарыда орналасқан. Бұл реттеу екі элементтен құралған жиынтықтан таңдалған элементтердің секступлдарының лексикографиялық тәртібіне де сәйкес келеді. 1605 жылы Фрэнсис Бэкон әліпби әріптерін екілік цифрлар тізбегіне дейін азайтуға болатын жүйені талқылады, осыдан кейін оларды кез келген мәтіндегі қаріптің көзге көрінбейтін өзгерістері ретінде кодтауға болады. Джордж Буль 1847 жылы "Логиканың математикалық талдауы" атты мақаласын жариялады, онда логиканың алгебралық жүйесі сипатталған, ол қазір Буль алгебрасы деп аталады. Буль жүйесі екілік принципке негізделген – иә/жоқ, қосулы/өшірулі – және үш негізгі операциядан тұрады: ЖӘНЕ, ИЛИ және ЖОҚ. Бұл жүйе Массачусетс технология институтының аспиранты Клод Шеннон, ол Буль алгебрасының электр тізбегіне ұқсас екенін байқағанға дейін қолданылған жоқ. 1937 жылы Шеннон "Релелік және коммутациялық схемалардың символдық талдауы" атты магистрлік диссертациясын жазды, онда оның зерттеулерінің нәтижелері көрсетілген. Шеннонның диссертациясы компьютерлер, электр тізбектері және т.б. сияқты практикалық қолданыстарда екілік кодты қолданудың бастапқы нүктесіне айналды.

Бинарлық кодтың басқа түрлері

Биттік тізбе – бинарлық кодтың жалғыз түрі емес: шындығында, бинарлық жүйе дегеніміз – электрондық жүйедегі қосқыш немесе дұрыс/жалған тесті сияқты екі ғана мүмкіндік таңдауға рұқсат ететін кез келген жүйе.

Брайль қарпі

Брайль – көзі көрмейтін адамдардың қолмен оқу және жазу үшін кеңінен қолданатын екілік кодтың бір түрі. Ол осы жүйенің авторы Луи Брайльдің есімімен аталған. Бұл жүйе әрқайсысы алты нүктеден тұратын, үш нүктеден бір бағанаға орналасқан торлардан құралған. Әрбір нүктенің екі күйі болады: көтеріңкі немесе көтерілмеген. Көтеріңкі және көтерілмеген нүктелердің әртүрлі комбинациялары әріптердің, сандардың және тыныш белгілердің барлығын көрсетуге мүмкіндік береді.

Багуа

Багуа – фэн-шуй, даостық космология және И-Цзин зерттеулерінде қолданылатын диаграммалар. Багуа 8 триграммадан тұрады; «ба» сөзі 8-ді, ал «гуа» сөзі болжамдық белгіні білдіреді. Осы сөз 64 гуа (гексаграмма) үшін де қолданылады. Әрбір белгі үш сызықты (яо) біріктіреді, олар үзілген (инь) немесе үздіксіз (ян) болуы мүмкін. Триграммалар арасындағы қатынастар екі түрде бейнеленеді: бастапқы, «Алғашқы Аспан» немесе «Фукси» багуасы, және пайда болған, «Соңғы Аспан» немесе «Вэнь патшасы» багуасы. (Сондай-ақ, 64 гексаграмманың Вэнь патшасы тізбегін қараңыз).

Ифа, Илм әл-Рамл және геомантия

Африка діндеріндегі Ифа/Ифе болжау жүйесі, мысалы, йоруба, игбо және эве халықтарында, 16 символдан тұратын 256 оракул құрайтын күрделі дәстүрлі рәсімнен тұрады, мұнда 256 = 16 х 16. Оракулдарды жатқа білген Бабалаво аталған діни қызметкер кеңес алатын клиенттерден құрбандық сұрайды және дұғалар оқиды. Содан кейін, болжау үшін жаңғақтар немесе тізбектер жұбы қолданылады, олардың көмегімен кездейсоқ екілік сандар шығарылады және олар "Опун" деп аталатын бейнеленген ағаш табаққа құммен салынады, ол тағдырдың толық бейнесін көрсетеді. Ислам мәдениетінің таралуымен Ифе/Ифа "Құм ғылымы" (ilm al raml) ретінде қабылданып, кейін одан әрі таралып, Еуропада "Жер бетіндегі белгілерді оқу ғылымы" (геомантия) атанып, дамыды. Геомантия I Чингке қарағанда (17 ғасырда Готфрид Вильгельм Лейбниц сипаттаған) Еуропаға ертерек келгендіктен (шамамен 12 ғасырда, Санталланың Хьюс сипаттаған), компьютер ғылымына осы арқылы да әсер еткен болуы мүмкін деп есептеледі.

ASCII коды

Ақпарат алмасудың американдық стандартты коды (ASCII) компьютерлерде, байланыс құралдарында және басқа да құрылғыларда мәтін мен басқа символдарды көрсету үшін 7 биттік екілік кодты пайдаланады. Әр әріп немесе символ 0-ден 127-ге дейінгі санмен белгіленеді. Мысалы, кіші әріпті "a" 1100001 биттік тізбек ретінде көрсетіледі (ондық санауда бұл "97").

Бинарлық кодталған ондық

Бинарлы кодталған ондық (БКД) – ондық сандарды кодтау үшін 4 биттік тістемені пайдаланатын бүтін сандардың екілік кодталған бейнесі. Төрт бинарлы бит 16 түрлі мәнді кодтай алады, бірақ БКД кодталған сандарда әр тістемеде тек он мән ғана қолданылады және ондық цифрларды нөлден тоғызға дейін кодтайды. Қалған алты мән заңсыз саналады және БКД арифметикасының компьютердегі іске асылуына байланысты машиналық қателік немесе белгісіз әрекеттерге алып келуі мүмкін. БКД арифметикасы кейде коммерциялық және қаржылық қолданбаларда, жылжымалы нүктелі сандардың күрделі дөңгелектеу қасиеттері қолайсыз жағдайларда, жылжымалы нүктелі сандық форматтардан артықшылық табады.