Il sistema binario, come funziona e a cosa serve il linguaggio informatico basato su 0 e 1

Fin da quando siamo nati siamo stati abituati a contare i numeri "in base 10", ovvero sfruttando quello che si chiama sistema di numerazione decimale.
Questo sistema di numerazione ci risulta il più naturale in quanto l'essere umano ha 10 dita ed usando questo sistema di numerazione si poteva semplicemente associare ad ogni cifra un gesto delle mani.
Tuttavia, il sistema di numerazione decimale non è l'unico esistente; se noi siamo abituati a pensare in base 10, i nostri computer "pensano" in base 2 utilizzando, quindi, il cosiddetto sistema di numerazione binario. In questo articolo vedremo in cosa consiste e per quale motivo è basato su "0" e "1".

Cos'è il sistema numerico binario

Il sistema binario è un sistema numerico posizionale in base due – cioè è basato su due sole cifre, lo 0 e l'1, che possono assumere valori diversi a seconda della posizione che occupano all'interno del numero. I simboli binari dello 0 e dell'1 li ritroviamo anche per indicare il concetto di acceso e spento, per questo sui pulsanti di accensione di dispositivi ed elettrodomestici vediamo il classico simbolo I/O dove appunto l'1, nell'immagine in giallo, indica l'accensione e lo 0, in nero, lo spegnimento dell'apparecchio.

La numerazione basata su sistema binario è analoga a quella del sistema decimale ma viene utilizzata, come base della potenza, il 2 (da qui bi-nario) e non il 10. Ma per capire meglio il concetto vediamone un esempio pratico: come è esprimibile il numero decimale 6 in binario?
In binario il numero "6" è scrivibile come "1 1 0" e questo perché ogni posizione corrisponde a una potenza di 2:

non perderti questo articolo

Microsoft Copilot for Security con GPT-4 disponibile globalmente dal 1° aprile: a cosa serve

• il primo "1" indicherà 1 moltiplicato per 2 alla potenza di 2 ovvero 1*2²= 4;
• il secondo "1" invece sarà 1 moltiplicato per 2 alla potenza di 1 quindi 1*2¹=2;
• poi avremo lo zero, cioè 0 moltiplicato per 2 alla potenza di 0 quindi 0*2⁰=0.

Sommando i tre numeri si ottiene proprio 4+2+0=6 che è il risultato che cercavamo.

Dove usiamo il sistema binario?

Il bit è l'unità di base delle informazioni informatiche, esso non è altro che un singolo valore binario, quindi un bit può assumere il valore zero o il valore uno e 8 bit formano un byte.
Quando scarichiamo un'immagine, un video o un qualsiasi altro file dal web non stiamo facendo altro che scaricare una lunghissima serie di zeri e uni che vanno a formare, nel loro insieme, il file
Questa è la motivazione per la quale le dimensioni dei file sono espresse in un numero di kilo (kB), Mega (MB) o Giga byte (GB), ovvero, rispettivamente, mille, un milione e un miliardo di byte.
I dispositivi informatici classici (per quelli quantistici vale un discorso diverso) sono in grado unicamente di comprendere istruzioni basate su bit – quindi valori binari.

Anche nella scrittura di questo articolo, i tasti che sto premendo sulla tastiera, e che appaiono a schermo, vengono tradotti dal computer (anche se ciò non è visibile all'utente) nelle sequenze binarie corrispondenti a ciascun carattere. In particolare ogni carattere che digitiamo sulla tastiera viene convertito in un codice ASCII di 8 bit ovvero un byte.

Il sistema di numerazione decimale

Fin dall'antichità l'uomo è stato abituato a contare in base dieci perché istintivamente portato ad associare a ogni simbolo un gesto delle mani e, quindi, un numero a ogni dita. Senza accorgercene, quindi, abbiamo stabilito una convenzione, ovvero facciamo sì che ogni simbolo del sistema di numerazione (da 0 a 9) che viene chiamato cifra sia associato ad una quantità.
Il sistema di numerazione decimale utilizza le posizioni dei simboli per indicare quante volte abbiamo contato un gruppo di 10, se prendiamo, ad esempio, il numero "38" avremo che il primo numero, il "3", indica quanti gruppi di 10 abbiamo e la seconda cifra, l'8, indicherà la rimanenza.

Esistono altri sistemi di numerazione?

Oltre al sistema numerico decimale e quello binario ne esistono degli altri.
In linea di principio, qualsiasi numero venga usato come base della potenza con il quale numeriamo può essere considerato un sistema di numerazione alternativo.
In particolare nel mondo dell'informatica vengono usati il sistema ottale, in base 8, utilizzato spesso nell'indicazione degli indirizzi di memoria all'interno dei nostri PC, possiamo pensarlo come una sorta di "indirizzo di residenza" di un dato all'interno della memoria che consente al PC di ritrovare quella informazione.
Infine è spesso utilizzato in informatica anche il sistema esadecimale, in base 16, che viene utilizzato, ad esempio, nella rappresentazione dei colori digitali.