什么是 二进制?
二进制(也称为 base-2)是一种只使用两个符号的数字系统:0 和 1。它是计算机的基础语言,所有数据和指令最终都表示为二进制数字(位)序列。
快速了解
| 全称 | 二进制数系统 |
|---|---|
| 创建时间 | 古代起源,计算机使用始于 1940 年代 |
| 规范文档 | 官方规范 |
工作原理
二进制是所有数字计算的基础,因为电子电路可以轻松表示两种状态:开(1)和关(0)。每个二进制数字称为一位(bit),8 位组成一个字节。二进制算术遵循与十进制相同的原则,但只有两个数字,所以 1 + 1 = 10(进位到下一位)。虽然人类觉得大数字的二进制很繁琐,但计算机可以高效处理它。二进制用于表示计算机中的一切:数字、文本(通过 ASCII/Unicode)、图像、音频和机器指令。
主要特点
- 只使用 0 和 1 的 2 进制数系统
- 每个数字称为一位(bit,二进制数字)
- 8 位 = 1 字节(256 个可能的值)
- 直接映射到电子开/关状态
- 所有数字计算的基础
- 2 的幂:1、2、4、8、16、32、64、128...
常见用途
- 计算机数据存储和处理
- 网络数据传输
- 文件编码和压缩
- 编程中的位运算
- 数字逻辑和电路设计
示例
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为什么计算机使用二进制而不是十进制?
计算机使用二进制是因为电子电路可以轻松表示两种状态:开(1)和关(0)。这使得二进制比表示十进制所需的 10 种不同电压级别更可靠、更高效。
如何将十进制转换为二进制?
反复将十进制数除以 2,每次记录余数。从下往上读取余数即可得到二进制等价值。例如,10 ÷ 2 得到余数 0,1,0,1,所以 10 的二进制是 1010。
8 位可以存储的最大数字是多少?
无符号 8 位数可以存储 0 到 255(2^8 - 1)的值。如果是有符号数(使用二进制补码),可以存储 -128 到 127 的值。
什么是位运算,为什么有用?
位运算(AND、OR、XOR、NOT、移位)直接操作单个位。它们在标志位、权限控制、压缩、密码学和对性能要求严格的底层优化中非常有用。
文本在二进制中是如何表示的?
文本使用 ASCII 或 Unicode 等编码方案表示。每个字符被分配一个数字代码,以二进制存储。例如,'A' 在 ASCII 中是 65,二进制表示为 01000001。