計算機與二進制
計算機要能夠執(zhí)行按一定規(guī)則編成的程序,它的內部必須要有很強的邏輯功能;由于這種邏輯功能是通過晶體管的導通和截止來實現(xiàn)的,而二進制恰恰是最適合于完成這種功能的一種運算規(guī)則。
為什么計算機要采用二進制,而不是常用的十進制或八進制、十六進制呢?因為任何一種事物、一種狀態(tài),要將之量化,最直接、最明了的方法就是將之區(qū)分為兩 極,這不但是事物最根本的狀態(tài),也是最利于表達的狀態(tài)。早在17世紀,德國的數(shù)學家萊布尼茲就提出了自己的二進制思想,并稱這種思想來源于中國周易中的八 卦。通過對八卦的解析,他發(fā)現(xiàn)八卦就是用最簡單的兩種狀態(tài)組合而成,最后又可演變總結世間萬物。在以后的發(fā)展中,二進制越來越符合計算機的設計思想。電流 的速度是最快的,而電流最明顯的兩種狀態(tài)就是導通和截止,這無疑也適合于二進制的使用。因此,在計算機的邏輯電路中,人們就使用0和1兩個數(shù)字來代表兩種 狀態(tài)。這樣,一個晶體管就可以用01碼表示一條現(xiàn)代集成電路設計已完全采用了二進制語言信息;如果有兩個晶體管,就可能產(chǎn)生01,10,00,11四種狀 態(tài)的組合,就能表示22=4條信息。依次類推,有n個晶體管,就可以表示2n條信息。由于隨著n的增長,信息量是按幾何級數(shù)增長的,所以,可表示的信息狀 態(tài)是極其可觀的。集成電路技術已把成千上萬個晶體管用現(xiàn)代技術做在一起,其處理信息的能力是可想而知的。
除了易于表示和具有良好邏輯 性以外,由于二進制的兩種狀態(tài)是截然相反的,所以易于區(qū)別,這就提高了運行的可靠性。另外,由于只有兩個數(shù)字,所以無論做何種運算都很簡單。經(jīng)理論計算和 實踐證明,在基數(shù)R≈2.7的時候,存儲設備最為節(jié)省,但不能取非整數(shù)的計數(shù)制;在相鄰的兩個整數(shù)狀態(tài)中,二進制更便于使用。因此,二進制是一種最優(yōu)化方 法。
二進制數(shù)有一些與平常不同的特點,那就是逢二就進一位,而且可以看到,若最低位是0,則此數(shù)為偶數(shù),若最低位為1,則為奇數(shù)。當 然,你很快就會發(fā)現(xiàn),二進制的數(shù)字書寫冗長,不易識別,不易發(fā)現(xiàn)錯誤,對編程十分不利。所幸的是,現(xiàn)在的機器和語言已足夠先進,可以使你輕松避開這些不熟 悉的東西,讓機器自己去完成二進制和十進制的轉換。這樣,你就可以在所熟悉的環(huán)境中操作了。通常,我們啟動計算機要先進入操作系統(tǒng),它就是為您方便地實現(xiàn) 這一轉換而設計的。
作者:大學生新聞網(wǎng) 來源:大學生新聞網(wǎng)
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