How exactly does binary code work? - José Américo N L F de Freitas

Translator: Behdad Khazaeli Reviewer: sadegh zabihi

Imagine trying to use words to describe every scene in a film,

تصور کن که بخواهی از کلمات برای تعریف صحنه‌های یک فیلم،

every note in your favorite song,

تمامی نت‌های یک ترانه معروف،

or every street in your town.

یا همه خیابان‌های شهرت استفاده کنی.

Now imagine trying to do it using only the numbers 1 and 0.

حالا تصور کن که بخواهی این کار را تنها با اعداد ۱ و ۰ انجام دهی.

Every time you use the Internet to watch a movie,

هر بار که از اینترنت برای دیدن یک فیلم،

listen to music,

گوش دادن به موسیقی،

or check directions,

یا جهت‌یابی استفاده می‌کنی،

that’s exactly what your device is doing,

این دقیقا کاری است که دستگاه تو انجام می‌دهد.

using the language of binary code.

با استفاده از زبان کد دودویی.

Computers use binary because it's a reliable way of storing data.

رایانه‌ها از سیستم دودویی استفاده می‌کنند چون شیوه مطمئنی برای ذخیره اطلاعات است.

For example, a computer's main memory is made of transistors

مثلا، حافظه اصلی یک رایانه از ترانزیستور‌هایی ساخته شده

that switch between either high or low voltage levels,

که بین سطوح بالا یا پایین ولتاژ قطع و وصل می‌شوند،

such as 5 volts and 0 volts.

مثل ۵ ولت یا ۰ ولت.

Voltages sometimes oscillate, but since there are only two options,

ولتاژ‌ها بعضی وقت‌ها نوسان می‌کنند، اما چون تنها دو انتخاب وجود دارد،

a value of 1 volt would still be read as "low."

مقدار ۱ ولت هنوز به صورت «کم» خوانده می‌شود.

That reading is done by the computer’s processor,

عمل خواندن توسط پردازنده رایانه انجام می‌شود،

which uses the transistors’ states to control other computer devices

که از وضعیت این ترانزیستورها برای هدایت دیگر تجهیزات رایانه

according to software instructions.

با توجه به دستور‌های نرم‌افزاری استفاده می‌کند.

The genius of this system is that a given binary sequence

نبوغ این سیستم این است که یک دنباله دودویی برای مثال

doesn't have a pre-determined meaning on its own.

از قبل هیچ معنی مشخصی ندارد.

Instead, each type of data is encoded in binary

در عوض، هر نوع از اطلاعات

according to a separate set of rules.

بر مبنای قوانینی متفاوت به صورت دودویی کد شده است.

Let’s take numbers.

بگذارید عدد‌ها را ببینیم.

In normal decimal notation,

در عدد نویسی دَه دَهی معمول،

each digit is multiplied by 10 raised to the value of its position,

هر رقم بر مبنای محلش در ۱۰ ضرب می‌شود،

starting from zero on the right.

و از سمت راست با صفر شروع می شود.

So 84 in decimal form is 4x10⁰ + 8x10¹.

پس ۸۴ در نمایش ده‌دهی یعنی ۱۰¹×۸ + ۱۰⁰×۴،

Binary number notation works similarly,

نمایش دودویی هم به همین صورت است،

but with each position based on 2 raised to some power.

که هر محل بر‌پایه ۲ به توان عددی است.

So 84 would be written as follows:

پس ۸۴ به این شکل نوشته می‌شود:

Meanwhile, letters are interpreted based on standard rules like UTF-8,

همچنین، حروف بر مبنای قواعد استانداردی مانند UTF-8 ترجمه می‌شوند،

which assigns each character to a specific group of 8-digit binary strings.

که هر حرف را به یک گروه از رشته‌های ۸ بیتی نسبت می‌دهد.

In this case, 01010100 corresponds to the letter T.

برای مثال، 01010100 معادل حرف T است.

So, how can you know whether a given instance of this sequence

پس، از کجا می‌فهمی که هر بار این رشته

is supposed to mean T or 84?

معنی‌اش T است یا ۸۴؟

Well, you can’t from seeing the string alone

خوب، ازدیدن این رشته عدد به تنهایی نمی‌شود این را فهمید

– just as you can’t tell what the sound "da" means from hearing it in isolation.

– همانطور که نمی‌توانی بگویی صدای «دا» به شکل جداگانه چه معنایی دارد.

You need context to tell whether you're hearing Russian, Spanish, or English.

احتیاج به زمینه مکالمه داری تا بگویی آیا روسی، یا اسپانیایی، یا انگلیسی می‌شنوی.

And you need similar context

و به زمینه مشابهی نیاز داری

to tell whether you’re looking at binary numbers or binary text.

تا بگویی که آیا این عددی دودویی است یا متنی دودویی.

Binary code is also used for far more complex types of data.

کد دودویی همچنین برای انواع خیلی پیچیده‌تر از داده‌ها هم استفاده می‌شود.

Each frame of this video, for instance,

برای مثال، هر فریم از این فیلم،

is made of hundreds of thousands of pixels.

از صد‌ها هزار پیکسل ساخته شده.

In color images,

در تصویر‌های رنگی،

every pixel is represented by three binary sequences

هر پیکسل توسط سه دسته دودویی نمایش داده می شود

that correspond to the primary colors.

که نماینده رنگهای اصلی هستند.

Each sequence encodes a number

هر دسته کُد یک عدد است

that determines the intensity of that particular color.

که نشان‌دهنده شدت روشنایی آن رنگ خاص است.

Then, a video driver program transmits this information

سپس یک برنامه راهبر ویدئو این اطلاعات را

to the millions of liquid crystals in your screen

به میلیون‌ها کریستال مایع روی صفحه نمایش شما ارسال می‌کند

to make all the different hues you see now.

تا تمامی رنگ‌هایی که می‌توانی ببینی را بسازد.

The sound in this video is also stored in binary,

صدای این ویدئو هم بصورت دودویی ذخیره شده است،

with the help of a technique called pulse code modulation.

با کمک فناوری به نام مدولاسیون عرض پالس.

Continuous sound waves are digitized

از امواج یکپارچه صوتی نمونه برداری می‌شود

by taking "snapshots" of their amplitudes every few milliseconds.

با گرفتن نمونه‌هایی هر چند میلی ثانیه از دامنه‌شان.

These are recorded as numbers in the form of binary strings,

این اطلاعات بصورت اعدادی از رشته‌های دودویی ضبط می‌شوند،

with as many as 44,000 for every second of sound.

که تعداد آنها ۴۴٫۰۰۰ عدد در هر ثانیه از صداست.

When they’re read by your computer’s audio software,

وقنی اینها توسط نرم‌افزار صوتی رایانه شما خوانده می شوند،

the numbers determine how quickly the coils in your speakers should vibrate

این اعداد مشخص می‌کنند که سیم‌پیچ داخل بلندگوی شما با چه سرعتی باید بلرزد

to create sounds of different frequencies.

تا صدای فرکانس‌های مختلف را تولید کند.

All of this requires billions and billions of bits.

همه اینها نیازمند میلیارد‌ها میلیارد بیت می‌باشد.

But that amount can be reduced through clever compression formats.

اما این اندازه را می‌توان از طریق الگو‌های هوشمند فشرده سازی کاهش داد.

For example, if a picture has 30 adjacent pixels of green space,

برای مثال، اگر تصویر دارای ۳۰ پیکسل کنار هم از فضای سبز باشد،

they can be recorded as "30 green" instead of coding each pixel separately -

می‌توانند به شکل «۳۰ سبز» ذخیره شوند بجای آنکه هر پیکسل را جداگانه کُد کنیم -

a process known as run-length encoding.

فرآیندی که کدگذاری اجرای-طول نام دارد.

These compressed formats are themselves written in binary code.

این الگو‌های فشرده شده هم به صورت دودویی نوشته می‌شوند.

So is binary the end-all-be-all of computing?

پس آیا روش دودویی برترین روش در محاسبات رایانه‌ای است؟

Not necessarily.

نه لزوما.

There’s been research into ternary computers,

تحقیقاتی در الگوی سه‌تایی هم انجام شده است،

with circuits in three possible states,

با مدار‌هایی در سه سطح ممکن،

and even quantum computers,

و حتی رایانه‌های کوانتومی،

whose circuits can be in multiple states simultaneously.

که مدار‌های آنها می‌توانند هم زمان در سطوح مختلفی باشند.

But so far, none of these has provided

اما تا کنون، هیچ کدامشان

as much physical stability for data storage and transmission.

ثبات فیزیکی یکسانی را در ذخیره و ارسال اطلاعات ایجاد نکرده‌اند.

So for now, everything you see,

تا کنون، هرچیزی که می‌بینی،

hear,

and read through your screen

می‌شنوی،

و از طریق صفحه نمایشت می‌خوانی

comes to you as the result of a simple "true" or "false" choice,

از طریق انتخاب‌های ساده «صحیح» و «غلط» ایجاد شده است،

made billions of times over.

که میلیارد‌ها بار انجام شده.