Binäre Darstellung — Technik, 14–17 Jahre
Computer stellen Informationen mit Mustern aus zwei Zuständen dar, die als 0 und 1 geschrieben werden. Dieselbe Idee kann Zahlen, Text, Bilder und Töne beschreiben.
Zwei Zustände können Information tragen
Das Binärsystem verwendet nur zwei Zeichen, meistens 0 und 1. Jede Stelle hat einen Wert, der nach links jeweils doppelt so groß wird: 1, 2, 4, 8 und so weiter. Ein Computer kann diese Zustände durch physische Unterschiede wie elektrische Ladung, Licht oder Magnetismus speichern und verarbeiten.
Warum nur null und eins?
Elektronische Bauteile können zwei zuverlässige Zustände gut unterscheiden, etwa ob ein Signal vorhanden ist oder fehlt. Zwei Zustände machen Schaltungen einfacher und weniger empfindlich gegenüber kleinen Störungen als viele feine Stufen. Binär bedeutet also nicht, dass die Welt nur zwei Möglichkeiten hat, sondern ist eine praktische Maschinensprache.
13 binär schreiben
Verwende die Stellenwerte 8, 4, 2 und 1. Die Zahl 13 enthält 8, es bleiben 5; sie enthält 4, es bleibt 1; sie enthält 1, es bleibt 0; die 2 wird nicht verwendet. Schreibe unter verwendete Werte eine 1 und unter den übersprungenen Wert eine 0: 8+4+0+1, also ist 13 binär 1101.
Binär ist nicht bloß eine andere Schrift
Man kann 1010 leicht als die Dezimalzahl eintausendzehn lesen, weil die Zeichen wie gewöhnliche Ziffern aussehen. Im Binärsystem gehört jede Stelle zu einer Zweierpotenz; 1010 bedeutet also 8+0+2+0, also 10. Die Zeichen sind vertraut, aber ihre Stellenwerte haben sich geändert.
Dateien sind Bitmuster
Ein Foto, ein Lied oder eine Nachricht wird zu einer langen Folge von Bits, wenn ein Gerät sie speichert. Bitgruppen werden mit vereinbarten Codes gedeutet: Eine Folge kann einen Buchstaben bedeuten, viele Folgen können die Farben von Pixeln beschreiben. Kompression kann die Folge verkürzen, und Fehler können ein Bild oder einen Ton verzerren.
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