طريقة تمثيل البيانات باستخدام الحاسوب

طرق تمثيل البيانات باستخدام الحاسوب

إنّ أجهزة الحاسب الآلي تعمل على الطاقة الكهربائية، وبالتالي نتعامل معها مثل أيّ جهاز كهربائي، يستقبل الإشارات الكهربائية ليُترجمها إلى لغة يستطيع من خلالها إدارة جميع مكوناته، إنّ اللغة التي يتعامل بها جهاز الحاسب تختلف تمامًا عن اللغة البشرية؛ حيث يعمل الحاسب الآلي إلى تحويل الإشارات الكهربائية المُعبر عنها بفرق الجهد الكهربائي إلى نظام يُترجم هذا الفرق في الجهد إلى رموز تُعرف بالنظام الثنائي "Binary System".

يعرّف النظام الثنائي بأنّه نظام رقمي مكون من خانتين (0، 1) كل خانة تُسمّى bit، ويُستخدم في الحواسيب كطريقة لتخزين البيانات وترجمة الأوامر، ويعتمد هذا النظام على وجود الأساس 2 ورفعه إلى قوة معينة ومن ثم إعطائها الوزن المطلوب لتحديد الرقم بالنظام الثنائي.

المثال التالي يُمثّل الرقم (1) وكيفية عرضه بالنظام الثنائي، كما الآتي 0^2 =1، أي إذا مثّلنا الرقم من 8 خانات وهو ما يُعرف في علم الحاسوب بـ "byte" يكون الرقم

(0001 0000)، حيث تحمل الخانة الأولى الوزن 0 والخانة الثانية الوزن 1 والثالثة الوزن 2 وهكذا إلى آخر خانة تحمل الوزن 7 وكلها يكون الأساس لها رقم 2 وكما هو الحال بالنظام العشري الذي نستخدمه نحن البشر للتعبير عن الأرقام، والجدول الآتي يبين الأرقام من 1 - 10 في النظام العشري وما يقابلها في النظام الثنائي.

قد تتنوع أشكال البيانات التي يتعامل معها الحاسب الآلي، فلا يتعامل الحاسب الآلي مع الملف الصوتي كما هو الحال في الملف النصي، وبالتالي تختلف طريقة تمثيلها، والطرق التالية تبين اختلافات الملفات وطريقة تمثيلها في الحاسوب:

طريقة تمثيل الكلمات

تتكون الكلمات من أحرف، والأحرف هي أساس لغتنا البشرية، فكيف يفهمها الحاسوب؟ إنّ الحاسب الآلي كما قلنا لا يفهم الرموز والأحرف التي يفهمها البشر، لذلك يعتمد على وجود نظام يُدعى ASCII (American Standard Code for Information Interchange) وهو نظام يضع لكل حرف رقم معين بالعد السداسي عشر ( Hexadecimal) مكون من 8 bit، ومن ثم يحول إلى نظام ثنائي بحيث يعامل الحرف كرقم بالنظام الثنائي داخل الحاسوب.

وبالتالي يكون كل رمز موجود بلوحة المفاتيح يقابله رقم بنظام ASCII ليسهل التعامل معه داخل الحاسوب، الجدول التالي يبين بعض الأحرف والرموز الممثلة بهذا النظام:

وبالتالي إنّ الكلمة مكونة من مجموعة من الأحرف المرتبة معًا، سيكون العدد الممثل لها هو الأعداد المقابلة للأحرف المكونة من هذه الكلمة، كما في المثال التالي: 

طريقة تمثيل الأعداد

كما هو الحال في الكلمات، أيضا تعامل الأرقام بنفس معاملة الأحرف في الكلمات ويعبر عنها أيضاً بASCII، كما هو الجدول التالي:

طريقة تمثيل الصوت

يتم تمثيل الملفات الصوتية كإشارة تشابهية "Analog signal" ومن ثم تحويلها إلى بيانات رقمية باستخدام تقنية "audio coding format"، وقد يتم ضغطها للتقليل من حجم الملف وعدد الbits الممثلة له.

طريقة تمثيل الصورة

يتم تمثيل الصور في الحاسب الآلي بمربعات صغيرة (pixels)، كمصفوفة وعدد السطور فيها وعدد الأعمدة يحدد مدى دقة هذه الصورة، فمثلًا الصورة التي حجمها 256X256 تعني أن دقة هذه الصورة 65.536 بيكسل ومقدار كل بيكسل يحدد مقدار شدة الإضاءة "intensity".

طريقة تمثيل الفيديو

يُعرف الفيديو بأنه مجموعة من الصور تتحرك بتردد معين، ويتم ضغطها لتقليل حجم الملف وعدد البيكسل الممثل لها، وهو ما يُسمّى "video compression" وهذه العملية تعتمد على وجود خوازمية معينة ولها استراتيجيات محددة بناءً على نوع الضغط "compression".

طريقة تمثيل البرامج

إنّ البرنامج في الحاسب الآلي، هو عبارة عن مجموعة من الأوامر التي تترتب في نسق معين لتنفيد وظيفة معينة، وبحسب اللغة المبرمج فيها، فهناك لغات برمجة مختلفة، فيها أوامر تعمل كل واحدة منها وظيفة معينة وتتعامل مع نوع محدد من البيانات، فمثلا هناك أوامر تتعامل مع الأحرف أو الجمل، وهناك أيضا من تتعامل مع الأرقام الصحيحة أو الأرقام الطبيعية أو الحقيقة وهكذا.

والجدير بالذكر بأن لكل لغة برمجة مترجم complier يقوم بترجمة هذه الأوامر إلى النظام الثنائي الذي يستطيع الحاسب الآلي فهمه وهو ما يُسمّى "opcode".

النظام المستخدم في تمثيل البيانات في الحاسوب

إنّ النظام المستخدم في الحاسب الآلي هو النظام الثنائي، وكل نوع من البيانات باختلاف أنواعها، تترجم بالنهاية إلى النظام الثنائي الذي تم شرح آليته سابقًا؛ حيث تكون الإشارات الكهربائية مُعبر عنها بفرق الجهد الكهربائي حيث يحول فرق الجهد من 5 volt وأكثر إلى 1 بينما الأقل من 5 volt إلى 0 في النظام الثنائي.

إنّ البيانات على اختلاف أنواعها من صوت وصورة وفيديو أو نص مكتوب، يتعامل معاها الحاسوب بالنهاية كَفرق بالجهد الكهربائي ويمثّلها بطريقة يسهل على الناس المتخصصة في هذا المجال فهمها والتعبير عنها والاستنتاج منها.