為什么電子計算機要用二進位制
來源:網絡 2009-07-10 16:33:13

由于人的雙手有十個手指,人類發(fā)明了十進位制記數(shù)法。然而,十進位制和電子計算機卻沒有天然的聯(lián)系,所以在計算機的理論和應用中難以暢通無阻。究竟為什么十進位制和計算機沒有天然的聯(lián)系和計算機聯(lián)系最自然的記數(shù)方法又是什么呢?
這要從計算機的工作原理說起。計算機的運行要靠電流,對于一個電路節(jié)點而言,電流通過的狀態(tài)只有兩個:通電和斷電。計算機信息存儲常用硬磁盤和軟磁盤,對于磁盤上的每一個記錄點而言,也只有兩個狀態(tài):磁化和未磁化。近年來用光盤記錄信息的做法也越來越普遍,光盤上海一個信息點的物理狀態(tài)有兩個:凹和凸,分別起著聚光和散光的作用。由此可見,計算機所使用的各種介質所能表現(xiàn)的都是兩種狀態(tài),如果要記錄十進位制的一位數(shù),至少要有四個記錄點(可有十六個信息狀態(tài)),但此時又有六個信息狀態(tài)閑置,這勢必造成資源和資金的大量浪費。因此,十進位制不適合于作為計算機工作的數(shù)字進位制。那么該用什么樣的進位制呢?人們從十進位制的發(fā)明中得到啟示:既然每種介質都是具有兩個狀態(tài)的,最自然的進位制當然是二進位制。
二進位制所需要的記數(shù)的基本符號只要兩個,即0和1?梢杂1表示通電,0表示斷電;或1表示磁化,0表示未磁化;或1表示凹點,0表示凸點。總之,二進位制的一個數(shù)位正好對應計算機介質的一個信息記錄點。用計算機科學的語言,二進位制的一個數(shù)位稱為一個比特(bit),8個比特稱為一個字節(jié)(byte)。
二進位制在計算機內部使用是再自然不過的。但在人機交流上,二進位制有致命的弱點——數(shù)字的書寫特別冗長。例如,十進位制的100000寫成二進位制成為11000011010100000。為了解決這個問題,在計算機的理論和應用中還使用兩種輔助的進位制——八進位制和十六進位制。二進位制的三個數(shù)位正好記為八進位制的一個數(shù)位,這樣,數(shù)字長度就只有二進位制的三分之一,與十進位制記的數(shù)長度相差不多。例如,十進位制的100000寫成八進位制就是303240。十六進位制的一個數(shù)位可以代表二進位制的四個數(shù)位,這樣,一個字節(jié)正好是十六進位制的兩個數(shù)位。十六進位制要求使用十六個不同的符號,除了0—9十個符號外,常用A、B、C、D、E、F六個符號分別代表(十進位制的)10、11、12、13、14、15。這樣,十進位制的100000寫成十六進位制就是186A0。
二進位制和八進位制、二進位制和十六進位制之間的換算都十分簡便,而采用八進位制和十六進位制又避免了數(shù)字冗長帶來的不便,所以八進位制、十六進位制已成為人機交流中常用的記數(shù)法。
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