为什么计算机使用二进制,你知道吗?
大家好,我是小周,今天给大家分享的是相对比较底层的二进制,全程干货满满,如果你觉得本文写的不错,还请一键三联支持博主呀,你的支持就是我不断创作的动力 😆
十进制
十进制相信大家都烂熟于心了,十进制是以10为底数的数字系统,逢十进位
,在十进制的世界里,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10
这个数字其实就是进位后得到的
比如十进制下的 1124 可以表示为以10为基数的 1 x 103 + 1 x 102 + 2 x 101 + 4 x 100
二进制
二进制(binary)以 2 为基数代表系统是二进位制的, 逢二进位
,这一系统中,通常用两个不同的数字 0
和 1
来表示。数字电子电路中,逻辑门
直接采用了二进制,因此现代的计算机和依赖计算机的设备里都用到二进制,每个数字称为一个比特(二进制位)或比特(Bit
,Binary digit 的缩写)
二进制的 100011
在十进制中表示多少呢?
计算机为什么使用二进制?
计算机是由逻辑电路
组成的,电路中通常只有两个状态
,开关的接通
和断开
, 这两种状态正好可以用 "1"
和 "0"
表示,计算机在表示数的时候,会使用以下两种状态
开关切断状态 ============ 0
开关连通状态 ============ 1
1个开关可以用0或1来表示,如果有许多开关,就可以表示为许多个0或1,你可以想象这里排列着许多开关,各个开关分别表示2进制中的各个位。这样一来,只要增加开关的个数,不管是多大的数字都能表示出来
电脑是由集成电路
组成的,这些集成电路可以看成是一个个门电路
组成,(当然事实上没有这么简单的),计算机工作时电路通电工作,每个输出端就有了电压
。电压的高低通过模数转换即转换成了二进制:高电平
是由1表示,低电平
由0表示。也就是说将模拟电路
转换成数字电路
,这里的高电平与低电平可以人为确定,一般,将2.5伏以下即为低电平,3.2伏以上为高电平。
当然,做成能够表示0~9这10种状态的开关,进而让计算机釆用10进制计数法,理论上也是可能的,但与 0 和 1 的开关相比,10进制必定有更复杂的结构。
二进制下的加法表
比起10进制,2进制的位数会增加许多,这是它的缺点
。例如10进制下的 2022 只有 4 位,而在2进制下要表示同样的数则需要 11111100110 共 11 位数字
人们觉得10进制比2进制更容易处理,是因为10进制计数法的位数少,计算起来不容易发生错误。此外,比起2进制,釆用10进制能够简单地通过直觉判断出数值的大小。人们的两手加起来共有10个指头,小时候学习算数就是这样,哈哈,这也是10进制让人们觉得更容易理解的原因之一
不过,因为计算机的计算速度非常快
,位数再多也没有关系。而且计算机不会像人类那样发生计算错误的问题,对于计算机来说,处理的数字种类少、 计算规则简单就最好的
。
鉴于上述原因,计算机最终釆用了2进制计数法。 人类使用10进制计数法,而计算机使用2进制计数法,因此计算机在执行人类发出的指令时,会先进行10进制和2进制间的转换,计算机先将10进制转换为2进制以便于读取,用2进制进行计算,再将所得的2进制计算结果转换为人类能直观理解的10进制
二进制的实现方式
二进制的实现方式有很多,这里举一些例子,帮助小伙伴扩展点知识
早期打孔纸带
使用在纸带上打孔,有孔记作1,没孔记作0,规定下来,进行记录
光盘
光盘想要使用必须先进行刻录
,简单理解就是在平整的面上刻出一些凹槽
,有凹槽的地方反光
弱,没有凹槽的地方反光强,假设我们规定反光强代表1,反光弱代表0,有朋友可能会问,我怎么没有看到凹槽啊,我觉得可能是原因1
:使用刻录的仪器对精度要求高,肉眼基本观察不到,原因2
:为了保护光盘,是的光盘更耐用,在刻录完成后再表面又覆盖了平整的一层,就好像手机贴张馍一个道理
数字电路
使用将模拟电路通过划分高电压,低电压进行规定,转化为数字电路01
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文章来源: blog.csdn.net,作者:王 子,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。
原文链接:blog.csdn.net/m0_53321320/article/details/125116166
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