Komputer tidak memahami kata atau angka seperti manusia. Perangkat lunak modern memungkinkan pengguna akhir untuk mengabaikan ini, tetapi pada tingkat terendah komputer Anda, semuanya diwakili oleh sinyal listrik biner yang mendaftar di salah satu dari dua kondisi: aktif atau tidak aktif. Untuk memahami data yang rumit, komputer Anda harus menyandikannya dalam biner.
Biner adalah sistem bilangan 2 basis. Basis 2 berarti hanya ada dua digit-1 dan 0-yang sesuai dengan keadaan hidup dan mati yang dapat dimengerti komputer Anda. Anda mungkin akrab dengan basis 10-sistem desimal. Desimal menggunakan sepuluh digit yang berkisar dari 0 hingga 9, lalu membungkus untuk membentuk angka dua digit, dengan setiap digit bernilai sepuluh kali lebih banyak daripada yang terakhir (1, 10, 100, dll.). Biner serupa, dengan setiap digit bernilai dua kali lebih banyak daripada yang terakhir.
Dalam biner, digit pertama bernilai 1 dalam desimal. Digit kedua bernilai 2, nilai ketiga 4, keempat senilai 8, dan seterusnya dua kali lipat setiap kali. Menambahkan ini semuanya memberi Anda angka dalam desimal. Begitu,
1111 (dalam biner) = 8 + 4 + 2 + 1 = 15 (dalam desimal)
Akuntansi untuk 0, ini memberi kita 16 nilai yang mungkin untuk empat bit biner. Pindah ke 8 bit, dan Anda memiliki 256 nilai yang mungkin. Ini membutuhkan lebih banyak ruang untuk mewakili, karena empat digit dalam desimal memberi kita 10.000 nilai yang mungkin. Sepertinya kita akan melalui semua masalah ini dengan menciptakan kembali sistem penghitungan kita hanya untuk membuatnya lebih clunkier, tetapi komputer memahami biner jauh lebih baik daripada mereka memahami desimal. Tentu, biner membutuhkan lebih banyak ruang, tetapi kami ditahan oleh perangkat keras. Dan untuk beberapa hal, seperti pemrosesan logika, biner lebih baik daripada desimal.
Ada sistem dasar lain yang juga digunakan dalam pemrograman: heksadesimal. Meskipun komputer tidak berjalan di heksadesimal, pemrogram menggunakannya untuk merepresentasikan alamat biner dalam format yang dapat dibaca manusia saat menulis kode. Ini karena dua digit heksadesimal dapat mewakili seluruh byte, delapan digit dalam biner. Heksadesimal menggunakan 0-9 seperti desimal, dan juga huruf A sampai F untuk mewakili enam digit tambahan.
Jawaban singkat: perangkat keras dan hukum fisika. Setiap nomor di komputer Anda adalah sinyal listrik, dan pada hari-hari awal komputasi, sinyal listrik jauh lebih sulit untuk diukur dan dikendalikan dengan sangat tepat. Lebih masuk akal untuk hanya membedakan antara keadaan ‚Äúon‚Äù diwakili oleh muatan negatif-dan‚ Äúoff‚Äù negara-diwakili oleh muatan positif. Bagi mereka yang tidak yakin mengapa ‚Äúoff‚Äù diwakili oleh muatan positif, itu karena elektron memiliki muatan negatif-lebih banyak elektron berarti lebih banyak arus dengan muatan negatif.
Jadi, komputer berukuran ruang awal menggunakan biner untuk membangun sistem mereka, dan meskipun mereka menggunakan perangkat keras yang jauh lebih tua dan lebih besar, kami telah mempertahankan prinsip dasar yang sama. Komputer modern menggunakan apa yang dikenal sebagai transistor untuk melakukan perhitungan dengan biner. Berikut adalah diagram tentang apa transistor efek medan (FET) seperti:
Pada dasarnya, itu hanya memungkinkan arus mengalir dari sumber ke saluran pembuangan jika ada arus di gerbang. Ini membentuk saklar biner. Produsen dapat membangun transistor ini sangat kecil-semua jalan ke 5 nanometer, atau sekitar ukuran dua untai DNA. Ini adalah bagaimana CPU modern beroperasi, dan bahkan mereka dapat menderita masalah membedakan antara dan mematikan negara (meskipun itu sebagian besar karena ukuran molekul mereka yang tidak nyata, yang menjadi sasaran keanehan mekanika kuantum).
Jadi Anda mungkin berpikir, ‚Äúmengapa hanya 0 dan 1? Tidak bisakah Anda menambahkan digit lain? ‚Äù Sementara sebagian dari itu bermuara pada cara komputer dibangun, menambahkan digit lain berarti kita harus membedakan antara tingkat arus yang berbeda - bukan hanya‚ Äúoff‚Äù dan ‚Äúon,‚ Äù tetapi juga menyatakan seperti ‚Äúon sedikit ‚Äù dan‚ Äúon banyak.
Masalahnya di sini adalah jika Anda ingin menggunakan beberapa tingkat tegangan, Anda akan membutuhkan cara untuk dengan mudah melakukan perhitungan dengan mereka, dan perangkat keras untuk itu tidak layak sebagai pengganti komputasi biner. Itu memang ada; itu disebut komputer ternary, dan sudah ada sejak tahun 1950-an, tapi itu cukup banyak di mana perkembangannya berhenti. Logika Ternary jauh lebih efisien daripada biner, tetapi pada saat ini, tidak ada yang memiliki pengganti yang efektif untuk transistor biner, atau setidaknya, tidak ada pekerjaan yang dilakukan untuk mengembangkannya pada skala kecil yang sama dengan biner.
Alasan kita tidak bisa menggunakan logika terner datang ke cara transistor ditumpuk di komputer-sesuatu yang disebut “gates”-dan bagaimana mereka digunakan untuk melakukan matematika. Gates mengambil dua input, melakukan operasi pada mereka, dan mengembalikan satu output.
Ini membawa kita pada jawaban yang panjang: matematika biner jauh lebih mudah untuk komputer daripada yang lain. Logika boolean memetakan dengan mudah ke sistem biner, dengan True dan False diwakili oleh dan mematikan. Gates di komputer Anda beroperasi dengan logika boolean: mereka mengambil dua input dan melakukan operasi pada mereka seperti AND, OR, XOR, dan seterusnya. Dua input mudah dikelola. Jika Anda membuat grafik jawaban untuk setiap input yang mungkin, Anda akan memiliki apa yang dikenal sebagai tabel kebenaran:
Sebuah tabel kebenaran biner yang beroperasi pada logika boolean akan memiliki empat kemungkinan output untuk setiap operasi fundamental. Tetapi karena gerbang terner mengambil tiga input, tabel kebenaran terner akan memiliki 9 atau lebih. Sementara sistem biner memiliki 16 kemungkinan operator (2 ^ 2 ^ 2), sistem terner akan memiliki 19,683 (3 ^ 3 ^ 3). Penskalaan menjadi masalah karena sementara terner lebih efisien, itu juga secara eksponensial lebih kompleks.
Siapa tahu? Di masa depan, kita bisa mulai melihat komputer ternama menjadi sesuatu, karena kita mendorong batas-batas biner ke tingkat molekuler. Untuk saat ini, meskipun, dunia akan terus berjalan di biner.
Kredit gambar: spainter_vfx / Shutterstock, Wikipedia, Wikipedia, Wikipedia, Wikipedia
