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二进制是什么?

我们在小学算术课中进行各种计算时,一个数的各位都是取 0~9 这几个值,当某位的值达到 10 以后就会向高位进一位(逢十进一)。我们将这种计数方法称为十进制计数法。通常我们使用的数值,如 100、1234、9999 等都是十进制数。

计算机是由一些依靠电来运行的装置构成的,它采用的数据表示方法很简单,并且适合用电来表示。因为电只有两种状态(“有电”和“没电”),所以在计算机内部只存在 0 和 1 两个值(“0”表示“没电”,“1”表示“有电”),计算机内部的所有数据都是由 0 和 1 这两个值构成的。

在计算机内部进行加减等运算时,当某位的值达到 2 以后就会向高位进一位(逢二进一)。我们将这种计数方法称为二进制计数法。计算机内部所有的数据都是用二进制数来表示的。表 1 列出了 0~11 的数值分别用十进制和二进制表示的情况。

表 1:二进制数与十进制数对应关系
十进制数 二进制数 十进制数 二进制数
0 0000 6 0110
1 0001 7 0111
2 0010 8 1000
3 0011 9 1001
4 0100 10 1010
5 0101 11 1011

计算机中表示数据的最小单位是 bit(位),其值可以取 0 或 1 。一个 bit 就是一个电信号,即一根电线丝上“有电”或“没电”的电流状态。“有电”(用 ON 表示)就是 1,“没电”(用 OFF 表示)就是 0 。

当 8bit 的电信号是(ON,ON,OFF,ON,OFF,OFF,ON,OFF)时,用二进制数表示就是 11010010,这个二进制数我们从视觉上就能够感觉出信号状态,所以很容易理解和识别,这就是二进制数的优点。

由此也可以看出二进制计数法是一种非常适合表示计算机内部数据的方法(见图 1),计算机的 CPU 也只能识别和处理二进制数(见图 2)。

用二进制数能够非常直观地表示计算机内部信号线的状态
图 1:用二进制数能够非常直观地表示计算机内部信号线的状态

计算机内部只能识别和处理二进制数

图 2:计算机内部只能识别和处理二进制数

总结

  1. 在二进制计数法中,数的各位上的值只有 0 和 1 两种数字。
  2. 计算机中表示数据的最小单位是 bit(位)。