Was ist ein Binärcode und wie funktioniert diese?

Was ist binär und wie funktioniert es?

In diesem Blogartikel will ich euch das binäre Zahlensystem beibringen.

Folgende Themen werde ich in diesem Blogartikel behandeln:

1. Was ist Binär?
2. Was ist ein Binärcode?
3. Die Funktionalität von Binärzahlen
4. Darstellung von Informationen mit ASCII
5. Beispiele für in ASCII-Text umgewandelte Binärzahlen
6. Binärcode und Speichern von Informationen

Was ist Binär?

Binär ist ein System zur Darstellung von Zahlen mit einem Muster aus Einsen und Nullen. Das von Gottfried Leibniz im 17. Jahrhundert erstmals erfundene Binärzahlensystem fand weite Verbreitung, als Computer eine Möglichkeit zur Darstellung von Zahlen mittels mechanischer Schalter benötigten.

 

Was ist ein Binärcode?

Die damaligen Computersysteme hatten mechanische Schalter, die sich einschalteten, um die 1 darzustellen, und sich ausschalteten, um die 0 darzustellen. Durch die Verwendung von Schaltern in Reihe konnten Computer Zahlen mit Hilfe des Binärcodes darstellen. Moderne Computer verwenden jedoch immer noch Binärcode in Form von digitalen Einsen und Nullen in der CPU und im RAM.

Hinweis: Eine digitale Eins oder Null ist einfach ein elektrisches Signal, das innerhalb eines Hardware-Geräts wie einer CPU, die viele Millionen von Binärzahlen aufnehmen und berechnen kann, ein- oder ausgeschaltet wird.

Binäre Zahlen bestehen aus einer Reihe von acht "Bits", die als "Byte" bezeichnet werden. Ein Bit ist eine einzelne Eins oder Null, aus der die 8-Bit-Binärzahl besteht. Mit Hilfe von ASCII-Codes können Binärzahlen auch in Textzeichen übersetzt werden, um Informationen im Computerspeicher zu speichern.

Die Funktionalität von Binärzahlen

Die Umwandlung einer Binärzahl in eine Dezimalzahl ist sehr einfach, wenn man bedenkt, dass Computer ein Binärsystem zur Basis 2 verwenden. Die Platzierung jeder Binärziffer bestimmt ihren dezimalen Wert.

Für eine 8-Bit-Binärzahl werden die Werte wie folgt berechnet:

• Bit 1: 2 hoch 0 = 1
• Bit 2: 2 hoch 1 = 2
• Bit 3: 2 hoch 2 = 4
• Bit 4: 2 hoch 3 = 8
• Bit 5: 2 hoch 4 = 16
• Bit 6: 2 hoch 5 = 32
• Bit 7: 2 hoch 6 = 64
• Bit 8: 2 hoch 7 = 128

Durch Addition einzelner Werte, bei denen das Bit eine Eins hat, kannst du jede beliebige Dezimalzahl von 0 bis 255 darstellen. Sehr viel größere Zahlen können durch Hinzufügen weiterer Bits im System dargestellt werden.
Als Computer mit 16-Bit-Betriebssystemen hatten, war die größte Einzelzahl, die die CPU berechnen konnte, 65.535. 32-Bit-Betriebssysteme konnten mit einzelnen Dezimalzahlen bis zu 2.147.483.647 arbeiten. Moderne Computersysteme mit 64-Bit-Architektur haben die Fähigkeit, mit beeindruckend großen Dezimalzahlen zu arbeiten, bis zu 9.223.372.036.854.775.807!

Darstellung von Informationen mit ASCII

Ich gehe mal nun davon aus, dass Ihr versteht, wie ein Computer das Binärzahlensystem zur Arbeit mit Dezimalzahlen nutzen kann. Jetzt magst du dich vielleicht fragen, wie Computer es zur Speicherung von Textinformationen verwenden? Dies wird dank eines so genannten ASCII-Codes erreicht.
Die ASCII-Tabelle besteht aus 128 Text- oder Sonderzeichen, denen jeweils ein Dezimalwert zugeordnet ist. Alle ASCII-fähigen Anwendungen (wie z.B. Textverarbeitungsprogramme) können Textinformationen im und aus dem Computerspeicher lesen oder speichern.

Einige Beispiele für in ASCII-Text umgewandelte Binärzahlen sind:

• 11011 = 27, das ist die ESC-Taste in ASCII.
• 110000 = 48, was in ASCII 0 bedeutet.
• 1000001 = 65, was A in ASCII bedeutet.
• 1111111 = 127, was der DEL-Schlüssel in ASCII bedeutet.

Hinweis: Während der Basis-2-Binärcode von Computern für Textinformationen verwendet wird, werden andere Formen der Binärmathematik für andere Datentypen verwendet.
Zum Beispiel wird Base64 für die Übertragung und Speicherung von Medien wie Bildern oder Video verwendet.

Binärcode und Speichern von Informationen

Alle Dokumente, die du schreibst, die Webseiten, die du dir ansiehst, und sogar die Videospiele, die du spielst, sind dank des binären Zahlensystems möglich.
Der Binärcode ermöglicht den Computern, alle Arten von Informationen in und aus dem Computerspeicher zu manipulieren und zu speichern. Alles, was computergesteuert ist, nutzen das Binärzahlensystem.