二进制是一种古老的进位制,如今在计算机领域大放异彩。当仅有的两种状态用来表示数时,如电灯的“亮”与“灭”,开关的“开”与“关”,我们便能用数码0和1来表示,1加1等于2的情况则通过向上一个数位进一来实现,这与十进制的“满十进一”原则相似。例如,1+1=10,10+1=11,11+1=100,100+1=101,101+1=110,110+1=111,111+1=1000,以此类推。二进制中的10代表二,100代表四,1000代表八,10000代表十六。这种位值制同样适用于二进制,例如11111从右往左数,第一位的1代表一,第二位的1代表二,第三位的1代表四,第四位的1代表八,第五位的1代表十六。用十进制表示这个二进制数的意义,公式如下:(11111)二进制=1×24+1×23+1×22+1×2+1十进制。
一个二进制整数,从右向左数,各位的计数单位分别是1,2,2的平方,2的三次方,依此类推,直到2的n次方。计算机选择二进制作为其运行基础的原因在于其技术上的便捷性、高可靠性、简单的运算规则、与逻辑量的完美契合以及与十进制数之间的转换简便性。双稳态电路能够轻易地表示二进制数字0和1,使得技术实现变得简单。二进制系统中仅使用0和1两个数字,使得传输和处理时错误率降低,从而保证了计算机的可靠性。与十进制数相比,二进制数的运算规则更为简单,不仅简化了运算器的结构,还提高了运算速度。二进制数0和1分别对应逻辑量“真”和“假”,这种自然的对应关系使得二进制数在表示二值逻辑时显得尤为贴切。人们使用计算机时可以继续使用熟悉的十进制数,而计算机能够自动将其转换为二进制数进行存储和处理,最后再将结果转换回十进制数显示给用户,这种转换过程极大地提升了工作的便捷性。
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