Tại sao máy dữ liệu trong máy tính được biểu diễn bởi hai số 0 và 1.

Máy tính có thể làm được rất rất nhiều việc. Vậy mà ẩn đằng sau đó các dữ liệu, sự tính toán lại được biểu diễn bởi hai số rất nhỏ bé là 0 và 1. Tại sao và bằng cách nào?

Chào các bạn. Hôm nay cùng tìm hiểu về chủ đề này nhé.

Mình cũng là một người làm về phần mềm, lập trình viên. Bắt đầu với máy tính bằng các việc như chat Yahoo, chơi game, làm Powerpoint … đơn giản là bật máy tính, bật ứng dụng lên và dùng

Sau đó nâng cấp hơn nữa là bắt đầu học lập trình, kéo thả giao diện, viết câu lệnh if else loạn xạ lên sau đó save, build và chạy chương trình. Rồi cũng được học Kiến trúc máy tính, Cấu trúc dữ liệu và Giải thuật, các hệ số như Nhị phân (Binary), Thập phân (Decimal), Thập lục phân (Hexadecimal) … tuy nhiên tại thời điểm đó học cũng chỉ là để học cũng chẳng hiểu sâu xa nó như nào

Hệ nhị phân

Dần dà càng làm việc lại càng yêu cầu hiểu về cơ sở hơn. Ví dụ như bài này sẽ tìm hiểu về 0 và 1.

0 và 1 được sử dụng để biểu hiện trạng thái Có hoặc Không.

Ví dụ: Bạn có tiền không?

• Không => 0

• Có => 1

Nhìn câu trả lời thì thấy rằng nó rất ngắn ngọn và rõ ràng đúng không? Tuy nhiên trong cuộc sống hàng ngay hoặc nhu cầu làm việc chúng ta không thể chỉ trả lời Có hoặc Không mãi được. Chúng ta cần nhiều thông tin hơn, và ông Gottfried Wilhelm Leibniz đã phát hiện ra rằng mọi con số và phép toán đều được biểu thị dưới dạng nhị phân được. Ví dụ

• 11 => 1100100

• 100 => 1100100

• 1111 => 10001010111

• 99999 => 11000011010011111

• “đây là hệ nhị phân” => 100010001 11100010 01111001 00100000 01101100 11100000 00100000 01101000 1111011000111 00100000 01101110 01101000 1111011001011 00100000 01110000 01101000 11100010 01101110

Tại sao máy tính lại dùng hệ nhị phân?

Thật ra thì có nhiều loại máy tính khác nhau và trong đó cũng có những loại máy tính sử dụng các hệ số khác. Tuy nhiên trong bài này mình chỉ tập trung vào hệ nhị phân 0 & 1 nhé.

Sau một hồi tìm hiểu thì chốt lại là do cấu trúc phần cứng của máy tính. Máy tính hoạt động dựa trên mạch điện tử và các linh kiện như bóng bán dẫn (transistor). Và các linh kiện này chỉ có thể biểu diễn hai trạng thái có điện (tương đương với 1) hoặc không có điện (tương đương với 0).

Nếu trong trường hợp máy tính sử dụng hệ Thập phân (0-9) thì sẽ phải sử dụng 10 trạng thái khác nhau để biểu diễn các số từ 0-9 việc này gây khó khăn cho thiết kế cũng như có thể ảnh hưởng đến tính ổn định khi sử dụng.

Ngoài ra việc sử dụng 0 và 1 đại diện cho hai trạng thái KHÔNG điện và CÓ điện như vậy sẽ đảm bảo có việc chống nhiễu rất tốt. Bạn hình dung như hệ Thập phân ở trên có 10 trạng thái bằng tín hiệu điện, chúng ta sẽ phải chia tín hiệu thành 10 cấp khác nhau đại diện cho mỗi số. Dòng điện trong thực tế thường không ổn định, ví dụ chúng ta chuyền đi là số 9 tuy nhiên tín hiệu điện thay đổi có thể tăng hoặc giảm dẫn đến việc khi nhận được tín hiệu sẽ không chính xác.

Hy vọng bài viết có thể phần nào giúp bạn hiểu hơn tại sao lại là 0 và 1.