النظام الثنائي: أساس الحوسبة الحديثة

النظام الثنائي هو نظام عددي ذو أساس 2، يستعمل لتمثيل القيم برمزين فقط: عادة ما يكونان 0 و 1.

• على عكس النظام العشري لي نستعملوه في حياتنا اليومية (الأساس 10)، وين كاين عشرة أرقام (0 حتى 9) لتمثيل الأعداد.
• في النظام الثنائي، كل رقم يمثل خانة قوة للرقم 2.
• الرقم لي يجي في أقصى اليمين هو 2^0 (1)، من بعد 2^1 (2)، من بعد 2^2 (4)، وهكدا.
• على سبيل المثال، الرقم الثنائي 1011 يمثل القيمة العشرية التالية: (1 * 2^3) + (0 * 2^2) + (1 * 2^1) + (1 * 2^0) = 8 + 0 + 2 + 1 = 11
• النظام الثنائي يستعملوه بزاف في الحوسبة والإلكترونيات الرقمية لخاطر ساهل باش يتنفذ بالدوائر الإلكترونية.
• حالات التشغيل والإيقاف للترانزستورات نقدروا نمثلوها بـ 1 و 0 على التوالي.

أهمية النظام الثنائي في التكنولوجيا

• تمثيل البيانات: الكمبيوترات تستعمل النظام الثنائي باش تمثل جميع أنواع البيانات، كيما الأرقام، النصوص، التصاور، الصوت والفيديو.
• العمليات الحسابية: العمليات الحسابية الأساسية (كيما الجمع، الطرح، الضرب، القسمة) نقدروا نديروهم بسهولة بالنظام الثنائي.
• منطق الدوائر: الدوائر المنطقية الرقمية تعتمد على النظام الثنائي باش تنفذ العمليات المنطقية (كيما AND، OR، NOT).
• الذاكرة: البيانات تتخزن في ذاكرة الكمبيوتر على شكل سلسلة من البتات الثنائية (0 و 1).
• الاتصالات: النظام الثنائي يستعملوه في الاتصالات الرقمية باش ينقلوا البيانات عبر الشبكات.

التحويل بين النظام الثنائي والنظام العشري

• التحويل من ثنائي إلى عشري: باش نحسبوا القيمة العشرية لرقم ثنائي، نضربوا كل رقم في الرقم الثنائي في قوة 2 لي تقابله، ومن بعد نجمعوا النتائج.
• التحويل من عشري إلى ثنائي: نقسموا الرقم العشري على 2 بشكل متكرر، ونسجلوا الباقي في كل خطوة. الأرقام الثنائية تتكون من سلسلة الباقي بترتيب عكسي.

العمليات الأساسية في النظام الثنائي

• الجمع: نجمعوا الأرقام الثنائية بنفس الطريقة لي نجمعوا بيها الأرقام العشرية، مع الأخذ في الاعتبار بلي 1 + 1 = 10 في النظام الثنائي.
• الطرح: نطرحوا الأرقام الثنائية بنفس الطريقة لي نطرحوا بيها الأرقام العشرية، مع الأخذ في الاعتبار بلي لازم "نستعيروا" 1 من الخانة التالية إذا لزم الأمر.
• الضرب: نضربوا الأرقام الثنائية بنفس الطريقة لي نضربوا بيها الأرقام العشرية.
• القسمة: نقسموا الأرقام الثنائية بنفس الطريقة لي نقسموا بيها الأرقام العشرية.

البت والبايت والمصطلحات المتعلقة

• البت (Bit): أصغر وحدة للبيانات في الحوسبة، وتمثل قيمة ثنائية وحدة (0 ولا 1).
• البايت (Byte): مجموعة من 8 بتات، وتستخدم لتمثيل حرف واحد ولا رقم صغير.
• الكيلوبايت (Kilobyte KB): 1024 بايت.
• الميجابايت (Megabyte MB): 1024 كيلوبايت.
• الجيجابايت (Gigabyte GB): 1024 ميجابايت.
• التيرابايت (Terabyte TB): 1024 جيجابايت.

تطبيقات النظام الثنائي

• معالجات الحاسوب: المعالجات تستعمل الدوائر المنطقية لي تعتمد على النظام الثنائي باش تنفذ التعليمات وتعالج البيانات.
• الذاكرة: البيانات تتخزن في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وذاكرة القراءة فقط (ROM) على شكل بتات ثنائية.
• التخزين: البيانات تتخزن على الأقراص الصلبة ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) باستعمال تقنيات تعتمد على النظام الثنائي.
• الشبكات: البيانات تتنقل عبر الشبكات على شكل حزم من البتات الثنائية.
• الإلكترونيات الرقمية: بزاف أجهزة إلكترونية رقمية، كيما الهواتف الذكية، أجهزة التلفزيون والكاميرات، تستعمل النظام الثنائي باش تمثل البيانات وتتحكم في وظائفها.

مزايا وعيوب النظام الثنائي

• المزايا:
  • سهولة التنفيذ: النظام الثنائي نقدروا نمثلوه بسهولة باستعمال الدوائر الإلكترونية البسيطة.
  • الموثوقية: النظام الثنائي أقل عرضة للأخطاء من الأنظمة الأخرى ذات الأساس الأعلى.
  • الكفاءة: نقدروا نخزنوا البيانات ونعالجوها بكفاءة باستعمال النظام الثنائي.
• العيوب:
  • الإطالة: الأرقام الثنائية تحتاج عدد أكبر من الخانات باش تمثل نفس القيمة لي نقدروا نمثلوها في النظام العشري.
  • الصعوبة: قادر يجي صعيب على البشر يقراو ويفهموا الأرقام الثنائية الطويلة.

مفاهيم متقدمة

• العمليات المنطقية: تتضمن العمليات المنطقية AND، OR، NOT و XOR، وتستعمل للتحكم في تدفق البيانات في الدوائر الرقمية.
• الجبر البولياني: هو نظام رياضي يستعمل لتحليل وتصميم الدوائر المنطقية.
• الخرائط الكارنو (Karnaugh Maps): هي أداة رسومية تستعمل لتبسيط المعادلات البوليانية وتصميم الدوائر المنطقية.

النظام الثنائي هو نظام عددي أساسه 2 يستعمل لتمثيل القيم برمزين 0 و 1. يستعمل في الحوسبة و الإلكترونيات الرقمية لتمثيل البيانات و إجراء العمليات الحسابية. فهم النظام الثنائي ضروري لفهم كيفية عمل أجهزة الكمبيوتر.