أنواع الكود الثنائي في الاتصالات Binary Codes

كان أول نظام ناجح للاتصالات الكهربائية هو التلغراف والذي اخترعه صموئيل “إف ومورس” في عام 1832م واستخدم مشغلو التلغراف رمزاً للنقرات لإرسال الرسائل، حيث إذا تم الضغط على المفتاح لفترة قصيرة فهو رمز مورس يسمى “نقطة” وإذا تم الضغط على المفتاح لفترة طويلة فهو “داش”.

أساسيات الكود الثنائي

إذا تمت ملاحظتها منطقياً فيمكن كتابة مجموعات مختلفة لا حصر لها من النقاط والشرطات من أي نوع من الكلمات وحتى الجمل باستخدام الكود، وبنفس الطريقة يتم أيضاً استخدام الأرقام الثنائية لعمل مثل هذه المجموعات المختلفة التي لا حصر لها ويمكن اعتبار هذه الرموز الثنائية.

وبخلاف كود “8421” أو كود “BCD” الشائع الاستخدام فإنّ الكود الثنائي الأخرى مثل كود “2421” و”كود 5211″ والشفرة العاكسة والشفرة التسلسلية، والشفرة غير الموزونة والكود الزائد 3 والكود الرمادي شائعة أيضاً.

ما هي أنواع الكود الثنائي شائعة الاستخدام

• كود 8421.

• كود 2421.

• كود 5211.

• كود 3 الزائدة.

• الكود الرمادي.

تصنيف الكود الثنائي

1- الأنظمة الثنائية المرجحة

القيم المخصصة لأماكن متتالية في النظام العشري وهو نظام القيمة المكانية هي “10⁴” و”10³” و”10²” و”10¹” و”10⁰” و”10⁻¹” و”10⁻²” و”10⁻³” وهكذا من اليسار إلى اليمين، حيث من السهل أن يتم فهم أنّ وزن رقم النظام العشري هو “10”، وعلى سبيل المثال:

 (3546.25) 10 = 3 × 10³ + 5 × 10² + 4 × 10¹ + 6 × 10⁰ + 2 × 10⁻¹ + 5 × 10⁻²

وبنفس الطريقة فإن القيم المخصصة للأماكن المتتالية في النظام الثنائي والتي تعد أيضاً نظام قيمة مكانية وتسمى بالنظام الثنائي الموزون، والأوزان في النظام الثنائي هي “2⁴” و”2³” و”2²” و”2¹” و”2⁰” و”2⁻¹” و”2⁻²” و”2⁻³” من اليسار إلى اليمين، ومن السهل أن يتم فهم أنّ وزن رقم النظام الثنائي هو “2”، وعلى سبيل المثال:

 (1110110) 2 = 1 × 2⁶ + 1 × 2⁵ + 1 × 2⁴ + 0 × 2³ + 1 × 2² + 1 × 2¹ + 0 × 2⁰

 = 64 + 32 + 16 + 0 + 4 + 2 + 0 = (118) 10

2- الأوزان الثنائية

عندما يظهر أي رقم ثنائي ويمكن العثور على مكافئ عشري بسهولة على النحو التالي:

• عندما يكون هناك 1 في موضع رقم يجب إضافة وزن هذا الموضع.

• عندما يكون هناك 0 في موضع رقم يجب تجاهل وزن هذا الموضع.

• وعلى سبيل المثال الرقم الثنائي “1100” له مكافئ عشري “8 + 4 + 0 + 0 = 12”.

3- 8421 كود أو كود BCD

يمكن التعبير عن الأعداد العشرية 0 و1 و2 و3 و4 و5 و6 و7 و8 و9 بالأرقام الثنائية كما هو موضح في الجدول التالي، كما يتم التعبير عن كل هذه الأرقام الثنائية مرة أخرى في العمود الأخير بالتوسع في “4 بتات”، حيث وفقاً للأرقام الثنائية الموزونة يمكن التعبير عن الأرقام الثنائية المكونة من “4 بت” وفقاً لقيمتها المكانية من اليسار إلى اليمين كـ “8421 (2³ 2² 2¹ 2⁰ = 8421)”.

وفقاً للتعبير أعلاه فإنّ جميع الأرقام العشرية المكتوبة في الكود الثنائي “4 بت” في شكل “8421” ويسمى هذا الكود “8421” وأيضاً باسم “BCD” العشري الثنائي المشفر، ونظراً لأنّ هذا رمز مستقيم يمكن التعبير عن أي رقم عشري بسهولة؛ لأنّ أوزان المواضع مستقيمة لتحويلها بسهولة إلى مود “8421” هذا.

وهناك أشكال أخرى من الرموز ليست شائعة جداً ولكنّها مربكة إلى حد ما، وهم “2421 كود” و”5211 كود” وكود عاكس وكود متسلسل ومشفر غير مرجح وكود زائد 3 ورمز رمادي، حيث لديهم أهمية خاصة بهم لبعض التطبيقات الحصرية وقد تكون مفيدة لبعض التطبيقات الخاصة.

• “BCD” هي اختصار لـ “Binary Coded Decimal”.

أولاً: مزايا كود BCD

• إنّه مشابه جداً للنظام العشري.

• يحتاج إلى تذكر المكافئ الثنائي للأعداد العشرية من 0 إلى 9 فقط.

ثانياً: عيوب كود BCD

• إضافة وطرح “BCD” لها قواعد مختلفة.

• حساب “BCD” أكثر تعقيداً قليلاً.

• تحتاج “BCD” إلى عدد من البتات أكثر من الثنائي لتمثيل الرقم العشري، لذا فإنّ “BCD” أقل كفاءة من النظام الثنائي.

4- 2421 كود

هذا الكود أيضاً كود تطبيق “4 بت”، حيث تتمثل الأوزان الثنائية 2 و4 و2 و1 من اليسار إلى اليمين.

5- كود 5211

هذا الكود هو أيضاً كود تطبيق “4 بت”، حيث تتمثل الأوزان الثنائية 5 و2 و1 و1 من اليسار إلى اليمين.

6- كود الانعكاس

يمكن ملاحظة أنّه في كود “2421” وكود 5211 بكون كود العلامة العشرية 9 هو تكملة كود العلامة العشرية 0 وكود العلامة العشرية 8 هو تكملة كود العلامة العشرية 1، وكود العلامة العشرية 7 هو تكملة من الكود العشري 2 وكود العلامة العشرية 6 هو تكملة الكود العشري 3، ورمز الرقم العشري 5 هو تكملة الكود العشري 4، كما تسمى هذه الرموز بالرموز العاكسة ويمكن ملاحظة الأمر نفسه في الجدول التالي:

7- الكود غير المرجح

لن تتبع بعض الرموز أوزان الأرقام الثنائية المتسلسلة التي يطلق عليها أكواد غير مرجحة، ورمز “ASCII” والرمز الرمادي هي بعض الأمثلة، حيث يتم ترميزها لبعض التطبيقات ذات الأغراض الخاصة ولا تتبع حسابات الأرقام الثنائية الموزونة.

8- الكود الرمادي

الكود الرمادي: هو الكود الذي سيختلف فيه البت الواحد عن الرقم السابق، وعلى سبيل المثال يتم تمثيل الأرقام العشرية 13 و14 بأرقام الكود الرمادي “1011” و”1001″، وتختلف هذه الأرقام فقط في موضع واحد وهو الموضع الثاني من اليمين، وبنفس الطريقة يتغير الموضع الأول على اليسار لـ 7 و8 وهما “0100” و”1100″ ويسمى هذا أيضاً رمز مسافة الوحدة، والرمز الرمادي له مكانة خاصة جداً في الإلكترونيات الرقمية.

تطبيق الكود الرمادي

• يستخدم الرمز الرمادي بشكل شائع في ترميز موضع العمود.

• ينتج مشفر موضع العمود كلمة مشفرة تمثل الموضع الزاوي للعمود.

9- كود الأبجدية الرقمية

الأكواد الأبجدية الرقمية: هي الرموز التي تمثل الأرقام والأحرف الأبجدية، حيث في الغالب تمثل هذه الرموز أيضاً أحرفاً أخرى مثل الرمز والتعليمات المختلفة اللازمة لنقل المعلومات، كما يجب أن يمثل الكود الأبجدي الرقمي على الأقل 10 أرقام و 26 حرفاً أبجدياً أي إجمالي “36 عنصراً”، كما يتم استخدام الأكواد الأبجدية الرقمية الثلاثة التالية بشكل شائع لتمثيل البيانات.

• الكود القياسي الأمريكي لتبادل المعلومات “ASCII”.

• تمديد كود التبادل العشري الثنائي “EBCDIC”.

• كود خمسة بت “Baudot”.

• كود “ASCII” هو كود “7 بت” بينما “EBCDIC” هو كود “8 بت”، كما يتم اعتماد رمز “ASCII” بشكل أكثر انتشاراً في جميع أنحاء العالم، بينما يستعمل “EBCDIC” بشكل أساسي في أجهزة كمبيوتر “IBM” الكبيرة.

• يمكن أن يمثل الرقم أو البت الثنائي كودين فقط لأنّه يحتوي على حالتين فقط “0” أو “1”، لكنّ هذا لا يكفي للاتصال بين جهازي كمبيوتر لأنّه هناك حاجة إلى المزيد من الرموز للاتصال، وهذه الرموز مطلوبة لتمثيل 26 حرفاً أبجدياً بأحرف كبيرة وصغيرة وأرقام من 0 إلى 9 وعلامات ترقيم وأكواد أخرى.

مزايا الكود الثنائي

• الكود الثنائي مناسبة لتطبيقات الكمبيوتر.

• الكود الثنائي مناسبة للاتصالات الرقمية.

• تقوم الكود الثنائي بتحليل وتصميم الدوائر الرقمية إذا تم استخدم الكود الثنائي.

• نظراً لاستخدام 0 و1 فقط يصبح التنفيذ سهلاً.