Sistema de numeção binário

Pensar em um sistema de numeração que fosse conveniente para computadores era algo complicado para cientistas antigamente.

O sistema de numeração decimal que usamos no nosso dia a dia, não pode ser aplicado de um modo muito eficiente em um computador.

Porém, para um usuário normal, o sistema de numeração continua sendo a mesma usada tradicionalmente, a numeração decimal. Os processos de um computador são feitos de maneira binária, que são convertidos em numeração decimal para ter uma interface mais amigável ao usuário.

Para pessoas que precisam se aprofundar mais sobre o assunto de computação, a compreensão do sistema de numeração binária é indispensável. Pois, na computação, muita coisa é representada em bits, que está totalmente relacionado ao sistema de numeração binário.

O que é o sistema de numeração binário?

O sistema de numeração binário é um sistema de contagem que apenas utiliza dois algarismos, sendo eles 0 e 1. Toda informação processada pelo computador, irá acontecer em formato binário. Mas, pelo contrário do que se pensa, esse sistema é extremamente conveniente, principalmente na computação.

Basicamente, o computador opera usando eletricidade. A eletricidade passa por um barramento físico capaz de conduzir energia para os outros componentes do computador. A eletricidade possui dois tipos de estados reconhecidos pelo computador:

1. Quando há presença de energia
2. Quando há ausência de energia

Os dois estados acima podem ser representados com zero e um. Quando há presença de energia, o computador interpreta como 1. Quando há ausência de energia, o computador interpreta como 0. Por isso, o sistema de numeração binário é utilizado, pois só há dois tipos de estado de eletricidade.

Um computador emite milhões de feixes de luz por segundo dentro do seu circuito. O que define a frequência de feixes de luz que são transportados pelo barramento será o sinal de relógio. As informações dentro do computador são transportados na metade da velocidade da luz. Essas informações perdem velocidade por causa do material em que elas viajam. Mas, mesmo assim, isso é o bastante para possibilitar o processamento de uma grande quantidade de informação por segundo.

Cada feixe de luz representa 1 bit. 1 bit pode ser considerado cada algarismo em um valor.
$$00000000$$
No exemplo acima, temos 8 bits, que é o mesmo que 8 dígitos. Quando juntamos vários bits, obtemos várias variações que podem representar um valor diferente.
$$00000001 =1 \\ 00000011 =3 \\ 00000111 =7 \\ 00001111 =15 \\ 00011111 =31 \\ 00111111 =63 \\ 01111111 =127 \\ 11111111 =255 \\$$
Ao todo, um valor contendo 8 bits (1 byte) pode ter 256 variações de valores disponíveis para o uso. Exemplos de esquemas que utilizam 8 bits na prática são o ASCII e o RGB.

Representação de alfabeto com sistema de numeração binário, ASCII

O ASCII é um esquema de codificação de 8 bits, usado para simbolizar o valor de cada letra do alfabeto.

Ainda utilizado até hoje, o ASCII teve como objetivo padronizar o modo de como a informação binária deve ser expressada e interpretada por computadores em relação ao alfabeto.

Representação de cores com sistema de numeração binário, RGB

RGB é um esquema de codificação de 8 bits utilizado para representar a intensidade das cores no armazenamento de uma imagem.

RGB é a sigla para vermelho, verde e azul. Cada uma dessas cores pode ter a sua intensidade alterada entre os valores 0 e 255. No final, as intensidades dessas três cores irão ser multiplacadas, gerando a cor final.
$$256*256*256=16,777,216$$
O máximo de variações de cores que o RGB pode ter é de 16,777,216 (o zero também conta).

Porque o sistema de numeração binário é mais vantajoso na computação?

O computador utiliza sinais elétricos para interpretar a informação recebida. O circuito de um computador é composto por milhares de transistores que são pequenos switches que ligam e desligam. Esse tipo de informação pode ser usada como mapeamento, representando 0 e 1.

O sistema binário se aplica muito bem ao circuito elétrico de um computador, por conseguir interpretar de uma forma efetiva e segura esses sinais.

A representação de valores também poderia ser simbolizada com o número de voltagem, como 1V, 2V, 3V…, porém essa não é uma forma segura, uma vez que a precisão dos dados podem se tornar um problema.

Conclusão

O sistema de numeração binário é composto apenas por 2 algarismos, 0 e 1. Na computação, cada número binário é chamado de bit.

O sistema binário é ideal para computadores, pois a representação de informação é feita através de sinais elétricos. Quando não há sinal elétrico, o computador identifica como 0. Quando há sinal elétrico, o computador identifica como 1.