计算机为什么使用二进制
计算机要能够执行按一定规则编成的程序,它的内部必须要有很强的逻辑功能;由于这种逻辑功能是通过晶体管的导通和截止来实现的,而二进制恰恰是最适合于完成这种功能的一种运算规则。
为什么计算机要采用二进制而不是常用的十进制或八进制、十六进制呢?因为任何一种事物、一种状态,要将之量化,最直接、最明了的方法就是将之区分为两极,这不但是事物最根本的状态,也是最利于表达的状态。早在17世纪,德国的数学家莱布尼兹就提出了自己的二进制思想,并称这种思想来源于中国周易中的八卦。通过对八卦的解析,他发现八卦就是用最简单的两种状态组合而成,最后又可演变总结世间万物。在以后的发展中,二进制越来越符合计算机的设计思想。电流的速度是最快的,而电流最明显的两种状态就是导通和截止,这无疑也适合于二进制的使用。因此,在计算机的逻辑电路中,人们就使用0和1两个数字来代表两种状态。这样,一个晶体管就可以用01码表示一条信息;如果有两个晶体管,就可能产生01,10,00,11四种状态的组合,就能表示22=4条信息。依次类推,有n个晶体管,就可以表示2n条信息。由于随着n的增长,信息量是按几何级数增长的,所以,可表示的信息状态是极其可观的。集成电路技术已把成千上万个晶体管用现代技术做在一起,其处理信息的能力是可想而知的。
现代集成电路设计已完全采用了二进制语言
除了易于表示和具有良好逻辑性以外,由于二进制的两种状态是截然相反的,所以易于区别,这就提高了运行的可靠性。另外,由于只有两个数字,所以无论做何种运算都很简单。经理论计算和实践证明,在基数R≈2.7的时候,存储设备最为节省,但不能取非整数的计数制;在相邻的两个整数状态中,二进制更便于使用。因此,二进制是一种最优化方法。
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