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题外话:熟悉这个公众号的老朋友应该知道,这个公众号的主要思想不是告诉你怎么做,而是告诉你为什么。 你还会发现,大多数文章都是关于原理知识的。 毕竟“知其所以然”才是最重要的。
闲话少说,为了回答这个问题,我们先来了解一下二进制及其发展的概况。
基本系统是遇到两个数字的进位系统,0和1是基本运算符; 计算机运算的基础是二进制系统。
计算机的基础是二进制。 那么,什么是二进制以及为什么需要二进制? 在早期设计的机械计算装置中,不使用二进制,而是使用十进制或其他基本系统,并且使用齿轮的不同位置来表示不同的值。 这种计算设备可能更接近人类的思维方式。 例如,计算设备有十个齿轮,它们分级连接。 每个齿轮有十个网格。 小齿轮旋转一圈,大齿轮移动一格。 这是一个简单的十位十进制数据表示设备,可以表示从 0 到 的数字。 结合其他一些机械设备,这样一个简单的基于齿轮的装置可以实现简单的小数加法和减法。
这种通过不同位置的不同符号来表达数值的方法就是基本表示法。 常用的进制主要是十进制(因为我们有十个手指,所以十进制是一个比较合理的选择。我们可以用我们的手指来表示十个数字。0的概念直到很久以后才出现,所以它是 1-10 而不是 0-9。)。 电子计算机出现后,由于过于复杂,无法用电子管来表示十种状态,所以所有电子计算机中只有两种基本状态,开和关。 也就是说,电子管的两种状态决定了基于电子管的电子计算机使用二进制来表示数字和数据。 常用的基数包括八进制和十六进制。 在计算机科学中,经常使用十六进制,而很少使用十进制。 这是因为十六进制和二进制有天然的联系:4个二进制位可以表示0到15的数字,这正是1个十六进制位可以表示的数据。 也就是说,二进制转十六进制只需要每4位转换一次。
二进制“”可以直接转换为十六进制“38”。 字是计算机中的基本存储单位。 根据计算机字长的不同,一个字的位数也不同。 当今的计算机字长一般为32位或64位。 以32位为例,也就是说一个字的位数为32。一个字节是一个8位的数据单元,一个字节可以表示0到255的数据。对于现代计算机来说,32-位字长,一个字等于4个字节。 对于早期的16位计算机来说,1个字等于2个字节。
使用二进制的计算机有以下优点(可补充):
1、电路中易于实现:计算机工作时,电路通电,因此各输出端都有电压。 通过模数转换将电压电平转换为二进制:高电平用1表示,低电平用0表示。即把模拟电路转换成数字电路。 这里的高电平和低电平可以人为确定。 一般低电平在2.5伏以下,高电平在3.2伏以上。 只有两个二进制数(“0”和“1”)。 只要电路能识别低电平和高电平,就可以表示“0”和“1”。
2.物理上实现存储是最简单的:
(1)基本原理:二进制在物理上最容易存储,可以通过磁极的方位、表面的凹凸、光线的有无等来记录。
(2)具体原理:对于只写入一次的盘片,激光束聚焦成1-2um的小光束,在热量的作用下,盘片表面的碲合金薄膜被熔化,形成小薄膜上的孔(坑)。 ),记录“1”,原位置表示记录“0”。
3、方便加减计数编码。 转换方便,二进制和十进制数很容易相互转换。
简化运算规则:两个二进制数的和与积运算有三种组合。 运算规则简单,有利于简化计算机内部结构,提高运算速度。 电子计算机可以以极高的速度处理和处理信息,包括数据处理和处理,并且具有很大的信息存储能力。 数据在计算机中使用二进制数字系统通过设备的物理状态来表示。 计算机处理的所有字符或符号也必须用二进制编码来表示。 使用二进制的优点是易于表达,运算规则简单,节省设备。人们知道具有两种稳定状态的元件(如晶体管的通断、继电器的通断、电平电脉冲等)很容易找到,但是要找到10个稳定状态的元件来对应十进制10的数字是困难的
4、有利于逻辑判断(是或否)。 适合逻辑运算:逻辑代数是逻辑运算的理论基础。 二进制只有两位数字,与逻辑代数中的“真”和“假”一致。 这两个二进制数分别对应逻辑命题中的“真”和“假”,或者“是”和“否”。
5、采用二进制表示数据,具有抗干扰能力强、可靠性高的优点。 由于每一位数据只有高和低两种状态,当受到一定程度的干扰时,仍然可以可靠地区分是高还是低。
基于以上特点,计算机使用二进制。