Bilangan Biner dan Cara Kerja Pada Komputer – Meskipun memiliki pengetahuan matematika yang luas tidak diperlukan untuk mempelajari pemrograman komputer, tentu membantu untuk memiliki pemahaman dasar dari beberapa matematika dasar yang memungkinkan komputasi. Dan apa yang bisa lebih mendasar untuk komputasi modern daripada matematika biner?
Bilangan Biner dan Cara Kerja Pada Komputer
binaryjs.com – Istilah ‘biner’ berarti sesuatu yang hanya memiliki dua objek atau status yang memungkinkan. Dalam sistem bilangan biner, kedua benda ini adalah bilangan 0 dan 1. Kedua bilangan ini dapat mewakili berbagai macam hal.
Baca Juga : Apa yang Anda Butuhkan di Komputer Anda sebagai Pemula Coding?
Dilansir dari laman kompas.com, dalam logika komputer, 0 mewakili “salah” sedangkan 1 mewakili “benar”. Atau mereka dapat digunakan untuk merepresentasikan bilangan biasa sebagai kombinasi dari 1 dan 0. Contohnya adalah representasi angka 0, 1, 2, 3, dan 4 dalam tiga digit biner masing-masing sebagai 000, 001, 010, 011, dan 100.
Tapi apa arti semua ini pada tingkat dasar komputasi? Mengapa sistem bilangan biner digunakan sebagai dasar untuk semua komputasi kita?
Mungkin akan lebih mudah untuk memahami semua ini jika kita dapat memahami kerja dasar komputer di tingkat mesin.
Kombinasi 0 dan 1: Menafsirkan Cara Kerja Sirkuit Komputer
komputer beroperasi pada sinyal listrik yang dihasilkan oleh sirkuit ini. Untuk mendesain komputer yang berjalan dengan efisien, diperlukan suatu sistem yang dapat menginterpretasikan sinyal listrik secara sederhana dan efektif.
Cara yang baik untuk melakukan ini adalah dengan menafsirkan sinyal listrik sebagai nilai biner: 0 untuk nilai tegangan rendah dan 1 untuk nilai tegangan tinggi. Cara berpikir yang lebih mudah tentang ini adalah membayangkan bola lampu. Jika bohlam mati, status tersebut diartikan memiliki nilai 0. Jika menyala maka diartikan memiliki nilai 1.
Generalisasi yang luas ini mengurangi rentang interpretasi setiap sinyal listrik menjadi dua nilai yang berbeda, bukan rentang nilai tegangan kontinu yang tak terbatas.
Dengan metode pengoperasian dan interpretasi sirkuit elektronik ini, kami dapat melanjutkan untuk merancang sistem kode berdasarkan bit biner untuk membantu tugas komputasi kami. Sistem ini dapat berupa logika biner (dibatasi hanya untuk nilai benar atau salah), representasi bilangan basis 2 dari nilai numerik, atau menggunakan sistem lain yang mengandalkan serangkaian bilangan biner untuk mewakili teks, gambar, atau suara.
Pada dasarnya, komputer kami menggunakan serangkaian sinyal listrik bertegangan tinggi dan bertegangan rendah (nilai biner) untuk mewakili segala sesuatu mulai dari teks dan angka hingga gambar dan suara. Ada sirkuit elektronik khusus, seperti sandal jepit dan sirkuit lain, yang dapat “menyimpan” atau mempertahankan pola sinyal listrik khusus ini untuk penggunaan yang lebih lama.
Misalnya, satu flip-flop mungkin memiliki sejumlah input yang saat ini memiliki output tegangan tinggi (yang kami artikan sebagai 1). Misalkan dua buah sandal jepit berikutnya memiliki keluaran tegangan rendah 0. Kita bisa menggabungkan ketiga keluaran tersebut untuk mendapatkan nilai 100 yang dalam binernya sama dengan angka 4.
Memahami bilangan biner dengan demikian dapat membantu kita memahami beberapa dasar operasi komputer pada tingkat yang cukup abstrak, meskipun kecerdasan manusia kita yang lemah mungkin tidak pernah memungkinkan kita untuk memahami kompleksitas penuh operasi komputer.
Dan itu sama baiknya, karena bekerja dengan konsepsi yang disederhanakan dan abstrak tentang operasi komputer lebih dari cukup bagi kami, para siswa ilmu komputer. Pada bagian selanjutnya, kita akan melihat sekilas beberapa cara berbeda komputer menggunakan simbol biner untuk melakukan beberapa operasi yang paling mendasar.
Logika Boolean: Menggunakan Bilangan Biner untuk Memahami Logika Komputer
Program komputer menggunakan sistem logika yang sangat spesifik untuk menjalankan instruksinya. Ini dikenal sebagai logika Boolean, yang dirumuskan oleh ahli matematika Inggris George Boole pada abad ke-19.
Boole mengembangkan sistem operasi aritmatika dan logika yang memanfaatkan sistem bilangan biner. Logika Boolean hanya menangani dua kemungkinan nilai: benar atau salah. Benar diwakili oleh 1 dan salah diwakili oleh 0. Semua operasi logika hanya menghasilkan satu dari dua nilai biner ini.
Komputer modern menggunakan bentuk logika ini untuk membuat keputusan sepanjang waktu. Keputusan ini mengakibatkan komputer kami mengambil tindakan tertentu, bukan yang lain.
Untuk menyadari betapa pentingnya sistem ini untuk komputer, orang tidak perlu melihat lebih jauh dari keberadaan Operator Logika di sebagian besar bahasa pemrograman: operator AND, OR, dan NOT.
Operator ini diambil langsung dari operasi AND, OR, dan NOT dari logika Boolean. Dan siapa pun yang memiliki pengetahuan sepintas tentang pemrograman tahu bahwa operasi ini adalah pusat dari pemrograman.
Tetapi pengaruh pekerjaan Boole tidak berhenti di situ. Faktanya, banyak bahasa pemrograman memiliki tipe data bernama boolean, yang hanya dapat menyimpan “true” atau “false” yaitu 1 atau 0.
Variabel boolean dan operator logika ini adalah komponen fundamental yang digunakan dalam mengimplementasikan pernyataan bersyarat dan pernyataan kontrol dalam bahasa pemrograman. Akibatnya, kepentingan mereka tidak dapat dilebih-lebihkan, karena ini adalah Pemrograman 101.
Ada juga banyak cara lain, yang lebih kreatif, dan lebih canggih untuk menggunakan bilangan biner dalam bahasa pemrograman. Namun, posting blog ini berfungsi sebagai gambaran belaka tentang beberapa hal yang dapat digunakan oleh bilangan biner.
Karena itu, kami tidak akan membahas detail pemrograman teknis apa pun. Mungkin saya akan menjelajahi lebih banyak topik tersebut di postingan blog nanti. Untuk saat ini, mari kita jelajahi topik representasi numerik yang lebih sederhana di komputer.
Mewakili Nilai Numerik di Basis-2
Nilai numerik direpresentasikan dalam sistem komputer kami dalam beberapa bentuk sistem bilangan basis-2. Angka normal yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah sistem angka berbasis 10. Misalnya, angka 135 memberi kita nilai seratus tiga puluh lima.
Seperti yang dapat kita lihat dari gambar di atas, setiap digit yang dimulai dari sisi kanan dikalikan dengan peningkatan pangkat 10, dimulai dengan (10 ^ 0 = 1), lalu (10 ^ 1 = 10) dan terakhir (10 ^ 2 = 100 ). Semakin banyak digitnya, semakin banyak suksesi pangkat 10. Inilah alasan mengapa sistem bilangan ini disebut sistem bilangan basis-10.
Sistem bilangan basis 2 bekerja dengan cara yang sama, kecuali bahwa kita mengalikan setiap bit (“digit” biner) dengan pangkat 2. Sebagai contoh, mari kita ambil bilangan basis 2 1011 dan lihat apa basis 10 nomor yang diwakilinya.
Seperti yang bisa kita lihat, bilangan biner 1011 setara dengan bilangan sebelas (11) di basis 10.
Tentu saja, cara pengelompokan bilangan biner juga penting. Kita tahu bahwa 1011 mewakili angka 11 di basis 10. Tetapi bagaimana jika kita mengelompokkan rangkaian bit yang sama sebagai 10 11? Apakah mereka dua angka yang berbeda 10 dan 11? Atau apakah mereka satu nomor 1011?
Ini menunjukkan kepada kita pentingnya cara kita mengelompokkan angka kita. Dan di komputer, angka-angka dikelompokkan dalam banyak cara berbeda. Misalnya, tipe data integer int di C ++ menyimpan satu bilangan dalam rangkaian 32 bilangan biner. Jadi bilangan basis 10 0 diwakili oleh rangkaian 32 angka nol, sedangkan angka 1 diwakili oleh 1 diawali dengan 31 angka nol di sebelah kirinya.
Representasi Tekstual dan Karakter
Kita telah melihat bahwa sistem bilangan basis 2 membentuk dasar representasi numerik di perangkat elektronik kita. Dan sementara ini benar untuk sistem representasi tekstual, cara kerjanya sangat berbeda.
Sistem yang paling umum untuk merepresentasikan karakter adalah ASCII (American Standard Code for Information Interchange) dan Unicode (yang merupakan perpanjangan dari ASCII). Sistem ini menetapkan nilai numerik unik ke karakter dan menyimpannya dalam format biner.
Misalnya, sistem ASCII awalnya menggunakan 7 bit untuk mewakili karakter. Saat ini, itu telah diperpanjang hingga 8 bit. Sebagai contoh, karakter A diwakili oleh nilai numerik 65 di ASCII. Biner untuk 65 adalah 1000001. Perhatikan bahwa representasi biner terdiri dari 7 bit. Dalam ASCII yang diperpanjang, ini akan disimpan sebagai 01000001 sehingga jumlah total bitnya adalah 8.
Demikian pula, kode ASCII untuk karakter a adalah 97, dan ini diwakili oleh 00001 dalam ASCII yang diperpanjang. Ada juga karakter yang sangat khusus yang diwakili oleh 0, 1, 2, dan seterusnya. Dan mereka direpresentasikan sebagai 00000000, 00000001, 00000010 dan seterusnya.
Sistem ini berfungsi dengan baik untuk merepresentasikan bahasa Inggris dan karakter dan simbol Eropa tertentu, tetapi sayangnya tidak cukup untuk merepresentasikan simbol dari bahasa di seluruh dunia. Untuk mengakomodasi simbol lebih lanjut, Unicode dikembangkan.
Unicode awalnya menggunakan 21 bit per simbol dibandingkan dengan 7 bit yang awalnya digunakan oleh ASCII. Ini sangat memperluas rentang nilai yang dapat digunakan untuk mewakili karakter. Kode ASCII asli diakomodasi dalam sistem Unicode.
Saat ini, sistem pengkodean berdasarkan Unicode, yang disebut UTF-8, adalah sistem pengkodean yang paling umum digunakan dalam aplikasi web. UTF-8 dapat menggunakan hingga 32 bit per simbol, yang berarti dapat mewakili variasi karakter yang lebih besar.
Piksel dan Gambar
Tidak mengherankan, gambar juga sering diwakili oleh angka. Di komputer, gambar paling sering dibuat dengan bantuan kotak kecil berwarna yang disebut piksel. Bayangkan mozaik dalam kehidupan nyata: gambar atau pola dibuat dengan menggabungkan banyak potongan kecil berwarna. Atau teka-teki gambar, di mana kami menggabungkan potongan-potongan kecil untuk membuat gambar yang lebih besar dan lengkap.
Piksel bekerja dengan cara yang sama. Ribuan kotak kecil berwarna membentuk gambar yang ditampilkan di layar kami. Ada banyak cara untuk mengkodekan warna dalam piksel, tetapi kode yang paling umum digunakan adalah kode RGB (Merah, Hijau, Biru).
Kode RGB bekerja dengan menggabungkan warna merah, hijau, dan biru untuk menghasilkan semua corak warna yang kita lihat di perangkat modern kita. Masing-masing dari tiga komponen warna tersebut dikodifikasikan oleh sebuah angka, yang nilainya berkisar dari 0 hingga 255. Jadi, ada tiga set angka yang menggambarkan sebuah piksel.
Sebagai contoh, mari kita perhatikan warna yang diwakili oleh kode RGB (142, 150, 123). Kode warna ini memiliki 3 komponen: Merah = 142, Hijau = 150, dan Biru = 123.
Di dalam komputer kita, masing-masing komponen warna ini diwakili oleh persamaan binernya menggunakan 8 bit, dan kemudian digabungkan bersama. Misalnya, biner untuk 142 (komponen Merah) adalah 10001110, biner untuk 150 adalah 10010110, dan biner untuk 123 adalah 1111011.
Merah = 142 = 10001110
Hijau = 150 = 10010110
Biru = 123 = 01111011
Komputer menggabungkan angka-angka ini dari kiri ke kanan untuk menyimpan kode RGB dalam memorinya.
Kode RGB lengkap = 100011101001011001111011
Jadi, kita dapat melihat bahwa gambar genap direpresentasikan dalam biner. Faktanya, pengetahuan tentang kode biner piksel gambar membuka pintu untuk aplikasi kecil manipulasi gambar yang menyenangkan, seperti menyembunyikan satu gambar di dalam gambar lainnya.
Baca Juga : Jenis Utama Perangkat Lunak Pada Komputer
Saya telah menulis tentang metode sederhana untuk menyembunyikan gambar di blog saya sebelumnya Steganografi: Menyembunyikan Informasi Di Dalam Gambar. Anda dapat memeriksanya untuk aplikasi praktis aktual dari bilangan biner dalam ilmu komputer.
Pikiran dan Poin Terakhir
Bilangan biner membentuk salah satu fondasi inti komputasi modern. Dan sementara kami telah melihat sekilas beberapa cara komputer kami menggunakan bilangan biner, kami juga telah meninggalkan banyak hal, karena daftar lengkap aplikasi dan penjelasan berada di luar cakupan blog ini.
Karena itu, kami telah membahas beberapa topik menarik di sini, meskipun mungkin mendasar. Kami telah melihat itu
– Aktivitas fisik rangkaian komputer diinterpretasikan dengan notasi biner yaitu dalam rangkaian tunggal nilai tegangan rendah diartikan sebagai 0 dan nilai tegangan tinggi diartikan sebagai 1.
– komputer menggunakan Boolean Logic dengan menafsirkan 1 sebagai benar dan 0 sebagai salah saat melakukan operasi logis.
– Bilangan direpresentasikan dalam format basis-2 dalam berbagai kelompok bit sesuai dengan aplikasi (beberapa bilangan diwakili oleh 16 bit, yang lain dengan 32 bit, dan beberapa lainnya dengan 64 bit).
– Karakter dan teks diberi nilai numerik unik, yang kemudian dikonversi ke format basis 2 dalam kelompok 7 atau 8 bit (ASCII) atau 32 bit (UTF-8).
– Gambar diwakili oleh sekelompok kotak kecil berwarna yang disebut piksel, yang masing-masing dikodekan dalam angka yang akhirnya diubah menjadi biner
Dan itu mengakhiri blog ini, dan saya harap saya telah menjelaskan mengapa bilangan biner sangat penting untuk komputasi.
