معلومات کی نمائندگی اور کمپیوٹر

بائنری (2進数) 11010 میں جن ہندسوں پر 1 ہے ان کے وزن (桁の重み) یعنی 16، 8 اور 2 کو جمع کرنے سے 16 + 8 + 2 = 26 حاصل ہوتا ہے۔ 22 اور 24 ہندسوں کے وزن غلط گننے سے آتے ہیں، اور 28 وہ قدر ہے جو 16 + 8 + 4 کی طرح 0 والے ہندسے (4 کے مقام) کو غلطی سے جمع کرنے پر ملتی ہے؛ یہ سب غلط ہیں۔

200 کو 16 سے تقسیم کرنے پر حاصلِ قسمت 12 (= C) اور باقی 8 آتا ہے، اس لیے ہیکساڈیسیمل (16進数) میں یہ C8 ہے۔ BC اعشاری 188، D8 اعشاری 216 اور E8 اعشاری 232 کے برابر ہے — ان میں سے کوئی بھی 200 نہیں۔ یاد رکھیں کہ ہیکساڈیسیمل کا ایک ہندسہ 0-9 اور A (10) سے F (15) تک کے ذریعے لکھا جاتا ہے۔

بائنری اور ہیکساڈیسیمل میں 4 بٹس (ビット) 1 ہندسے کے مطابق ہوتے ہیں۔ 10111100 کو 4، 4 بٹس کے گروپوں میں تقسیم کرنے سے 1011 = B اور 1100 = C ملتا ہے، اس لیے جواب BC ہے۔ CB میں اوپری اور نچلے حصے آپس میں بدل گئے ہیں، B4 میں نچلے 4 بٹس کو غلطی سے 0100 پڑھا گیا ہے، اور DC میں اوپری بٹس کو غلطی سے 1101 پڑھا گیا ہے۔

5 = 00000101 کے تمام بٹس الٹنے سے 11111010 ملتا ہے، اور اس میں 1 جمع کرنے سے 11111011 حاصل ہوتا ہے، جو -5 کی 2 کے تکملے (2の補数) والی نمائندگی ہے۔ 11111010 صرف الٹے ہوئے بٹس ہیں (1 کا تکملہ، 1の補数)، 10000101 ایک غلط نمائندگی ہے جس میں صرف سائن بٹ (符号ビット) لگایا گیا ہے، اور 00000101 تو +5 ہے۔

سابقے (接頭辞) K (کلو) → M (میگا) → G (گیگا) → T (ٹیرا) → P (پیٹا) → E (ایکسا) کی ترتیب سے بڑے ہوتے جاتے ہیں: اعشاری نظام میں ہر قدم 1,000 گنا اور بائنری میں 1,024 گنا بڑا ہوتا ہے۔ باقی آپشنز میں M اور G، یا G اور T کی ترتیب الٹ گئی ہے، اس لیے وہ غلط ہیں۔

8 بٹس میں سے ہر ایک 0 یا 1 ہو سکتا ہے، اس لیے کُل 2 کی 8ویں طاقت = 256 پیٹرن بنتے ہیں۔ 255 بغیر علامت والے عدد صحیح (符号なし整数) کی زیادہ سے زیادہ قدر ہے (0-255 میں سب سے بڑی)، کُل تعداد نہیں۔ 128، 2 کی 7ویں طاقت اور 512، 2 کی 9ویں طاقت ہے، جو بٹس کی تعداد غلط گننے سے آتے ہیں۔

بائنری کسر (2進小数) کے مقامات کے وزن 0.5، 0.25، 0.125 وغیرہ ہیں۔ چونکہ 0.625 = 0.5 + 0.125 ہے، اس لیے 0.5 اور 0.125 کے مقامات پر 1 رکھنے سے 0.101 حاصل ہوتا ہے۔ 0.110 کی قدر 0.75، 0.011 کی 0.375 اور 0.100 کی 0.5 ہے — ان میں سے کوئی بھی 0.625 نہیں۔

چونکہ 1 بائٹ (バイト) 8 بٹس کا ہوتا ہے، اس لیے 1,024 بائٹس × 8 = 8,192 بٹس۔ 1,024 قدر کو بائٹس ہی میں چھوڑ دیتا ہے، اور 2,048 اور 4,096 صرف 2 اور 4 سے ضرب دینے کا نتیجہ ہیں؛ 1 بائٹ = 8 بٹس کی بنیادی تبدیلی بھول جانے سے یہ غلطیاں ہوتی ہیں۔

فلوٹنگ پوائنٹ نمائندگی (浮動小数点表示) حقیقی عدد کو مینٹیسا (仮数部) اور ایکسپوننٹ (指数部) کے جوڑے کی صورت میں ظاہر کرتی ہے، اور محدود بٹ لمبائی میں قدروں کی بہت وسیع رینج سنبھال لیتی ہے۔ یہ صرف عدد صحیح کے لیے مخصوص نہیں، اور نہ ہی حروف کی لڑیاں (strings) بدلنے کا نظام ہے۔ جو قدریں بائنری میں بالکل ٹھیک ظاہر نہیں ہو سکتیں ان میں راؤنڈنگ کی غلطی (丸め誤差) پیدا ہوتی ہے، اس لیے بغیر غلطی نمائندگی کا دعویٰ بھی غلط ہے۔

UTF-8 کثیر لسانی Unicode کے انکوڈنگ طریقوں (符号化方式) میں سے ایک ہے؛ یہ 1 حرف کو 1 سے 4 بائٹس کی متغیر لمبائی (可変長) میں ظاہر کرتا ہے۔ ASCII رینج کے حروف بغیر تبدیلی کے 1 بائٹ میں ظاہر ہوتے ہیں، اس لیے مطابقت زیادہ ہے۔ یہ نہ تو صرف جاپانی کے لیے مخصوص ہے اور نہ مقررہ لمبائی کا، اور 7 بٹ کا کوڈ ASCII کی وضاحت ہے۔

ASCII وہ بنیادی حرفی کوڈ (文字コード) ہے جو حروف، اعداد، علامات اور کنٹرول حروف (制御文字) کو 7 بٹس میں ظاہر کرتا ہے۔ یہ کانجی ظاہر نہیں کر سکتا؛ کانجی کو JIS کانجی اور Shift-JIS جیسے ملٹی بائٹ کوڈ (マルチバイトコード) سنبھالتے ہیں۔ Unicode کے انکوڈنگ طریقوں میں UTF-8 وغیرہ اور تصویری کمپریشن فارمیٹس میں JPEG وغیرہ شامل ہیں؛ ان میں سے کوئی بھی ASCII کی وضاحت نہیں۔

Shift-JIS جاپانی زبان کے لیے ایک نمایاں ملٹی بائٹ کوڈ (マルチバイトコード) ہے، جو 1 بائٹ کے حروف و اعداد اور 2 بائٹ کے کانجی و کانا کو ملا کر سنبھالتا ہے۔ 7 بٹ کا کوڈ ASCII کی وضاحت ہے، اور آڈیو کی انکوڈنگ PCM وغیرہ کی وضاحت ہے۔ مقررہ 4 بائٹ کا دعویٰ بھی غلط ہے: Shift-JIS، 1 یا 2 بائٹس کا متغیر لمبائی والا کوڈ ہے۔

JSON ایک ہلکا پھلکا ٹیکسٹ فارمیٹ ہے جو نام اور قدر کے جوڑوں (名前と値の組) اور arrays (配列) کے ذریعے ڈیٹا کا ڈھانچہ ظاہر کرتا ہے، اور سسٹمز کے درمیان ڈیٹا کے تبادلے میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ کوما سے الگ جدولی ٹیکسٹ CSV ہے، ٹیگز سے ڈھانچہ بیان کرنا XML یا HTML ہے، اور طباعتی شکل برقرار رکھنے والا دستاویزی فارمیٹ PDF کی وضاحت ہے۔

JPEG نقصان والی کمپریشن (非可逆圧縮) کا تصویری فارمیٹ ہے، جو انسانی آنکھ کو مشکل سے نظر آنے والی معلومات حذف کر کے زیادہ کمپریشن تناسب حاصل کرتا ہے۔ PNG اور GIF بے نقصان کمپریشن (可逆圧縮) استعمال کرتے ہیں، جس سے اصل ڈیٹا مکمل طور پر بحال ہو سکتا ہے، اور BMP بنیادی طور پر بغیر کمپریشن کا فارمیٹ ہے۔ یہ بھی یاد رکھیں کہ نقصان والی کمپریشن میں ہر بار کمپریس کرنے پر تصویر کا معیار گر سکتا ہے۔

H.264 ویڈیو کی کمپریشن اور انکوڈنگ کا معیار (圧縮符号化の規格) ہے، جو MPEG خاندان کے معیار کے طور پر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے، اور اس کا جانشین HEVC (H.265) ہے۔ JPEG اور PNG ساکن تصویر کے فارمیٹس ہیں اور WAV آڈیو ڈیٹا کا فارمیٹ ہے؛ ان میں سے کوئی بھی ویڈیو کمپریشن کا معیار نہیں۔

منطقی AND (論理積) صرف اس وقت 1 ہوتا ہے جب دونوں ان پٹ 1 ہوں، اس لیے A = 1 اور B = 0 پر یہ 0 ہے۔ OR (論理和) اس وقت 1 ہوتا ہے جب کوئی ایک ان پٹ 1 ہو، اور XOR (排他的論理和) اس وقت 1 ہوتا ہے جب ان پٹ مختلف ہوں، اس لیے دونوں کا نتیجہ 1 ہے۔ NAND (否定論理積)، AND کا منفی ہے، اس لیے AND = 0 کا منفی 1 بنتا ہے۔ ٹروتھ ٹیبل (真理値表) سے تصدیق کرنا مفید ہے۔

سیمپلنگ تھیورم (標本化定理) کہتا ہے کہ سگنل میں موجود سب سے زیادہ فریکوئنسی کے کم از کم 2 گنا فریکوئنسی پر سیمپلنگ کرنے سے اصل سگنل دوبارہ بنایا جا سکتا ہے۔ نصف یا برابر فریکوئنسی سے لہر کی شکل دوبارہ نہیں بن سکتی۔ کوانٹائزیشن بٹس کی تعداد (量子化ビット数) قدروں کی باریکی (درجات کی تعداد) طے کرتی ہے، جو سیمپلنگ فریکوئنسی سے الگ عنصر ہے۔

A/D تبدیلی (A/D変換) میں پہلے سیمپلنگ (標本化) مقررہ وقفوں پر سگنل کی قدریں لیتی ہے، پھر کوانٹائزیشن (量子化) لی گئی قدروں کو محدود تعداد کے درجات میں گول کرتی ہے، اور آخر میں انکوڈنگ (符号化) انہیں بائنری کوڈ میں بدلتی ہے۔ سیمپلنگ → کوانٹائزیشن → انکوڈنگ درست ترتیب ہے؛ باقی آپشنز میں یہ ترتیب بدلی ہوئی ہے۔

24 بٹ رنگ (24ビットカラー) فی پکسل 3 بائٹس ہوتا ہے، اس لیے 800 × 600 × 3 = 1,440,000 بائٹس، یعنی تقریباً 1.44 MB۔ تقریباً 0.48 MB وہ قدر ہے جو فی پکسل 1 بائٹ مان کر نکالی گئی ہو، اور تقریباً 2.88 MB اور 5.76 MB بالترتیب 2 گنا اور 4 گنا زیادہ ہیں — ایسی غلطیاں جو بٹس اور بائٹس کی تبدیلی میں گڑبڑ سے آسانی سے ہو جاتی ہیں۔

کمپیوٹر کے 5 بنیادی یونٹس (5大装置) میں سے، CPU کنٹرول یونٹ (制御装置)، جو ہدایات کو سمجھ کر دوسرے یونٹس کو ہدایت دیتا ہے، اور حسابی یونٹ (演算装置)، جو حساب کرتا ہے، کا مجموعہ ہے۔ ان پٹ اور آؤٹ پٹ یونٹس ڈیٹا اندر اور باہر لاتے لے جاتے ہیں، اور مرکزی میموری اور معاون اسٹوریج ڈیٹا محفوظ کرتے ہیں؛ یہ CPU کے اجزا نہیں ہیں۔

RAID1 کو مررنگ (ミラーリング) کہا جاتا ہے؛ یہ ایک ہی ڈیٹا 2 ڈسکوں پر لکھتا ہے، اس لیے 1 ڈسک خراب ہونے پر بھی ڈیٹا ضائع نہیں ہوتا۔ RAID0 اسٹرائپنگ (ストライピング) ہے، جس کا مقصد صرف رفتار ہے اور اس میں فاضل پن نہیں۔ RAID5 پیریٹی (パリティ) کو ڈسکوں میں تقسیم کر کے محفوظ کرتا ہے، اور RAID6 پیریٹی دوہری رکھتا ہے۔

RJ-45 وہ LAN کنیکٹر ہے جو تار والے LAN (有線LAN، ایتھرنیٹ) کی UTP کیبلز پر استعمال ہوتا ہے۔ USB اپنے مخصوص USB کنیکٹرز، HDMI ویڈیو اور آڈیو کے لیے HDMI پورٹ، اور RS-232C، 9 پن D-sub جیسے سیریل کنیکٹرز استعمال کرتا ہے؛ ان میں سے کوئی بھی RJ-45 نہیں۔

بیچ پروسیسنگ (バッチ処理) ایک مدت تک جمع شدہ ڈیٹا کو، مثلاً رات کے وقت، یکجا پروسیس کرتی ہے اور ماہانہ میزان جیسے کاموں کے لیے موزوں ہے۔ ریئل ٹائم پروسیسنگ (リアルタイム処理) درخواستوں کا فوری جواب دیتی ہے، تقسیم شدہ پروسیسنگ (分散処理) کام کو متعدد کمپیوٹرز میں بانٹتی ہے، اور آن لائن پروسیسنگ نیٹ ورک کنکشن کے ذریعے کی جانے والی پروسیسنگ ہے۔

سافٹ ویئر کو ہارڈ ویئر کا انتظام کرنے والے OS، OS اور ایپلیکیشنز کے درمیان رہ کر مشترکہ افعال فراہم کرنے والے مڈل ویئر (ミドルウェア)، اور کام میں براہِ راست استعمال ہونے والے ایپلیکیشن سافٹ ویئر (アプリケーションソフトウェア) میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ اسپریڈشیٹ ایپلیکیشن ہے، OS بنیادی سافٹ ویئر (基本ソフトウェア) ہے، اور DBMS مڈل ویئر ہے؛ باقی آپشنز میں اقسام خلط ملط ہو گئی ہیں۔

طبی ریکارڈ کے اندراج کی اسکرینیں فراہم کرنا الیکٹرانک میڈیکل ریکارڈ (電子カルテ) جیسے ایپلیکیشن سافٹ ویئر کا فعل ہے۔ OS کے افعال میں میموری مینجمنٹ (メモリ管理)، ٹاسک اور پروسیس مینجمنٹ (タスク管理・プロセス管理)، درجہ وار فائل سسٹم کا انتظام، پیری فیرل آلات کا کنٹرول، نیٹ ورک کی معاونت اور صارف مینجمنٹ شامل ہیں؛ OS خود کاروباری پروسیسنگ انجام نہیں دیتا۔

DBMS ایسا مڈل ویئر (ミドルウェア) ہے جو OS اور ایپلیکیشنز کے درمیان رہ کر ڈیٹا مینجمنٹ کے افعال فراہم کرتا ہے۔ ٹرانزیکشن پروسیسنگ مانیٹر (トランザクション処理モニタ) اور آپریشنز مینجمنٹ ٹولز بھی مڈل ویئر ہیں۔ ویب براؤزر اور اسپریڈشیٹ ایپلیکیشن سافٹ ویئر ہیں، اور Linux ایک OS ہے، اس لیے ان کی درجہ بندی مختلف ہے۔

اسپریڈشیٹ سافٹ ویئر (表計算ソフトウェア) ایسا ایپلیکیشن سافٹ ویئر ہے جو صارف کے کام میں براہِ راست استعمال ہوتا ہے۔ ڈیوائس ڈرائیور (デバイスドライバ) پیری فیرل آلات کو کنٹرول کرنے والا سافٹ ویئر ہے، ٹرانزیکشن پروسیسنگ مانیٹر (TP مانیٹر) مڈل ویئر ہے، اور آپریٹنگ سسٹم بنیادی سافٹ ویئر ہے؛ ان میں سے کوئی بھی ایپلیکیشن میں شمار نہیں ہوتا۔

اسٹیک (スタック) آخر میں داخل، پہلے خارج (LIFO، 後入れ先出し) والا ڈیٹا ڈھانچہ ہے، جس میں ڈیٹا صرف ایک سرے سے ڈالا اور نکالا جاتا ہے۔ کیو (キュー) پہلے داخل، پہلے خارج (FIFO، 先入れ先出し) ہے اور انتظار کی قطاروں کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ لینیئر لسٹ عناصر کو پوائنٹرز سے جوڑتی ہے، اور بائنری سرچ ٹری ایسا درخت نما ڈھانچہ ہے جو عناصر کو ان کے چھوٹے بڑے ہونے کے لحاظ سے رکھتا ہے۔

ببل سورٹ (バブルソート) ایک بنیادی سورٹنگ الگورتھم ہے جو ساتھ ساتھ والے عناصر کا بار بار موازنہ کرتا ہے اور ضرورت ہو تو ان کا تبادلہ کرتا ہے۔ کوئیک سورٹ (クイックソート) ایک تیز ترتیب کا طریقہ ہے جو ڈیٹا کو حوالہ قدر (pivot) سے بڑے اور چھوٹے گروپوں میں بار بار تقسیم کرتا ہے — یہ مختلف طریقہ ہے۔ بائنری سرچ ٹری اور لینیئر لسٹ ڈیٹا ڈھانچے ہیں، سورٹنگ الگورتھم نہیں۔

JavaScript وہ نمایاں زبان ہے جو ویب براؤزر میں چلتی ہے اور ویب صفحات میں حرکت و تعامل شامل کرتی ہے۔ نام ملتا جلتا ہونے کے باوجود یہ Java سے الگ زبان ہے؛ Java بنیادی طور پر سرور کی جانب اور کاروباری سسٹمز کی ڈیولپمنٹ میں استعمال ہوتی ہے۔ C، OS اور ایمبیڈڈ سافٹ ویئر (組込みソフト) کی ڈیولپمنٹ میں استعمال ہوتی ہے، اور SQL ڈیٹا بیس کو چلانے کی زبان ہے۔