为什么计算机采用二进制?

如题所述

1、十进制

人类天然选择了十进制。

由于人类解剖学的特点,双手共有十根手指,故在人类自发采用的进位制中,十进制是使用最为普遍的一种。成语“屈指可数”某种意义上来说描述了一个简单计数的场景,而原始人类在需要计数的时候,首先想到的就是利用天然的算筹——手指来进行计数。

十进制编码几乎就是数值本身。

数值本身是一个数学上的抽象概念。经过长期的演化、融合、选择、淘汰,系统简便、功能全面的十进制计数法成为人类文化中主流的计数方法,经过基础教育的训练,大多数的人从小就掌握了十进制计数方法。

盘中放了十个苹果,通过数苹果我们抽象出来“十”这一数值,它在我们的脑海中就以“10”这一十进制编码的形式存放和显示,而不是其它的形式。从这一角度来说,十进制编码几乎就是数值本身。

十进制的基数为10,数码由0-9组成,计数规律逢十进一。

2、二进制

二进制有两个特点:它由两个数码0,1组成,二进制数运算规律是逢二进一。

为区别于其它进制,二进制数的书写通常在数的右下方注上基数2,或在后面加B表示,其中B是英文二进制Binary的首字母。

例如:二进制数10110011可以写成(10110011)2,或写成10110011B。对于十进制数可以不加标注,或加后缀D,其中D是英文十进制Decimal的首字母D。计算机领域我们之所以采用二进制进行计数,是因为二进制具有以下优点:

二进制数中只有两个数码0和1,可用具有两个不同稳定状态的元器件来表示一位数码。例如,电路中某一通路的电流的有无,某一节点电压的高低,晶体管的导通和截止等。二进制数运算简单,大大简化了计算中运算部件的结构。二进制天然兼容逻辑运算。

3、八进制

由于二进制数据的基数R较小,所以二进制数据的书写和阅读不方便,为此,在小型机中引入了八进制。八进制的基数R=8=2^3,有数码0、1、2、3、4、5、6、7,并且每个数码正好对应三位二进制数,所以八进制能很好地反映二进制。八进制用下标8或数据后面加O表示。

4、十六进制

由于二进制数在使用中位数太长,不容易记忆,所以又提出了十六进制数。

十六进制数有两个基本特点:它由十六个数码:数字0~9加上字母A-F组成(它们分别表示十进制数10~15),十六进制数运算规律是逢十六进一,即基数R=16=2^4,通常在表示时用尾部标志H或下标16以示区别,在c语言中用添加前缀0x以表示十六进制数。


名词介绍

进位制/位置计数法是一种记数方式,故亦称进位记数法/位值计数法,可以用有限的数字符号代表所有的数值。可使用数字符号的数目称为基数(en:radix)或底数,基数为n,即可称n进位制,简称n进制。现在最常用的是十进制,通常使用10个阿拉伯数字0-9进行记数。

对于任何一个数,我们可以用不同的进位制来表示。比如:十进数57(10),可以用二进制表示为111001(2),也可以用五进制表示为212(5),也可以用八进制表示为71(8)、用十六进制表示为39(16),它们所代表的数值都是一样的。

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