يتميز تمثيل البيانات باستخدام الحاسوب بتنوعه بناءً على الأنواع المختلفة، وكل نوع يتطلب تقنيات معينة لتحويله إلى اللغة التي يفهمها الحاسوب، وهي النظام الثنائي. لذا، يقدم موقعنا عرضاً شاملاً للطرق المتعددة لتمثيل الصور، والكلمات، والأعداد، والبرامج، والصوت، والفيديو، كما يوضح النظام المستخدم في تمثيل هذه البيانات داخل أجهزة الحاسوب.
أساليب تمثيل البيانات في الحاسوب
تعمل أجهزة الحاسوب على الطاقة الكهربائية، مما يجعلها تتفاعل كأي جهاز كهربائي آخر. يتم استقبال الإشارات الكهربائية وإعادة ترجمتها إلى لغة تسهل إدارة جميع المكونات، ويتفاعل الحاسوب بلغة مختلفة تمامًا عن لغة البشر.
يقوم الحاسوب بتحويل الإشارات الكهربائية، التي تعبر عن فرق الجهد الكهربائي، إلى نظام يقوم بترجمة هذا الفرق إلى رموز تُعرف بالنظام الثنائي، والذي يتميز بكونه نظاماً رقمياً مكونًا من خانتين (0 و1)، حيث تُسمى كل خانة “بت” (bit).
يُستخدم هذا النظام في الحواسيب كوسيلة لتخزين البيانات وترجمة الأوامر. يعتمد هذا النظام على الأساس 2 ومرفوعاً لقوة معينة مع إعطائها الوزن المناسب لتحديد الرقم في النظام الثنائي.
على سبيل المثال، يتم تمثيل الرقم (1) في النظام الثنائي كما يلي: 0^2 = 1. إذا قمنا بتمثيل الرقم بـ 8 خانات، المعروف في علم الحاسوب باسم “بايت” (byte)، سيكون الرقم (0001 0000)، حيث تحمل الخانة الأولى الوزن 0، والثانية الوزن 1، وهكذا حتى الخانة الأخيرة التي تحمل الوزن 7.
تكون الخانات بالأساس مبنية على الرقم 2، وهذا النظام يشبه النظام العشري الذي نستخدمه في التعبير عن الأرقام. وفيما يلي جدول يوضح الأرقام من 1 إلى 10 في النظام العشري وما يقابلها في النظام الثنائي:
| النظام الثنائي | النظام العشري |
| 0001 0000 | 1 |
| 0010 0000 | 2 |
| 0011 0000 | 3 |
| 0100 0000 | 4 |
| 0101 0000 | 5 |
| 0110 0000 | 6 |
| 0111 0000 | 7 |
| 1000 0000 | 8 |
| 1001 0000 | 9 |
| 1010 0000 | 10 |
تتنوع صيغ البيانات التي يديرها الحاسوب، وليس هناك طريقة واحدة لتمثيل الملف النصي كما هو الحال مع الملف الصوتي، إذ توجد طرق مختلفة تمثل كل منها نوعاً معيناً من البيانات.
تمثيل الصور في الحاسوب
للقيام بتمثيل الصور، يستخدم الحاسوب نظام RGB، حيث يتمثل كل لون في مزيج من ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر (R)، الأخضر (G)، والأزرق (B). تتكون الصور من عدد كبير من المربعات الصغيرة المعروفة بالبيكسلات (pixels)، حيث تحدد مصفوفة عدد السطور والأعمدة دقة الصورة وجودتها. يتم تخزين 3 قيم لكل بيكسل، وتتراوح هذه القيم من 0 إلى 256.
على سبيل المثال، إذا كان حجم الصورة 256X256، فهذا يعني أن دقتها تساوي 65,536 بيكسل، والبيكسل المحدد يحدد شدة الإضاءة.
تمثيل الفيديو
يُعرف الفيديو بأنه مجموعة من الصور المتحركة بتردد معين. تقوم عملية ضغط هذه الصور بتقليل حجم الملف وعدد البيكسلات الممثلة لكل صورة، وتسمى هذه العملية “ضغط الفيديو” (video compression). تعتمد هذه الطريقة على وجود خوارزميات محددة واستراتيجيات معروفة تبعاً لنوع الضغط.
تمثيل الصوت
تُعتبر الملفات الصوتية إشارات تشابهية، ومن ثم يتم تحويلها إلى بيانات رقمية باستخدام تقنيات تُعرف بـ “تنسيق ترميز الصوت” (audio coding format). كما يُمكن الضغط عليها في بعض الحالات بهدف تقليل حجم الملف وخفض عدد البتات الممثلة له.
تمثيل البرامج
تشكل البرامج في الحاسوب مجموعة مُنظمة من التعليمات التي تنفذ وظيفة معينة. توجد لغات برمجة متنوعة، حيث تحتوي كل لغة على أوامر تعمل على تحقيق وظائف محددة، وتتفاعل مع نوع معين من البيانات مثل الحروف أو الجمل أو الأرقام الحقيقية والصحيحة.
تتطلب كل لغة برمجة مترجماً يقوم بتحويل الأوامر إلى النظام الثنائي، والذي يمثل اللغة التي يستطيع الحاسوب فهمها، ويُعرف هذا النظام بـ “تعليمة العمليات” (opcode).
تمثيل الكلمات والأعداد
تتكون الكلمات من حروف، وهو العنصر الأساسي للغة البشرية. الحاسوب لا يفهم الرموز والأحرف كما يفهمها البشر، بل يعتمد نظام ASCII (American Standard Code for Information Interchange)، حيث يخصص لكل حرف رقماً معيناً في نظام العد السداسي عشر (Hexadecimal) المكون من 8 بتات.
بعد ذلك، يتم تحويل هذه الأرقام إلى نظام ثنائي بحيث يُعامل كل حرف كرقم ضمن النظام الثنائي في الحاسوب. كل رمز موجود في لوحة المفاتيح يتوافق مع رقم في نظام ASCII، مما يسهل التفاعل مع الحاسوب.
أما عن تمثيل الأعداد فيشبه تمثيل الكلمات، حيث تعامل الأرقام بنفس الأسلوب كما هو الحال مع الحروف في الكلمات، ويتم التعبير عنها أيضاً بنظام ASCII.
النظام المستخدم في تمثيل البيانات في الحاسوب
النظام المستخدم في تمثيل البيانات داخل الحاسوب هو النظام الثنائي. يتم ترجمة كل نوع من البيانات في نهاية المطاف إلى نظام ثنائي، حيث تتكون الإشارات الكهربائية المعبرة عن فرق الجهد، ويُحول الفرق من 5 فولت أو أكثر إلى 1، بينما يتم تحويل القيم الأقل من 5 فولت إلى 0 في النظام الثنائي.
ختامًا، تُعالج البيانات من كلمات، وأعداد، وفيديو، وصوت، ونصوص مكتوبة في الحاسوب وفقًا للنظام الثنائي، مما يسهل عملية الفهم والتفاعل مع هذه البيانات من قبل المتخصصين في هذا المجال.