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為什么電子計(jì)算機(jī)要用二進(jìn)位制

來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-10 16:33:13

智能內(nèi)容

  由于人的雙手有十個(gè)手指,人類發(fā)明了十進(jìn)位制記數(shù)法。然而,十進(jìn)位制和電子計(jì)算機(jī)卻沒有天然的聯(lián)系,所以在計(jì)算機(jī)的理論和應(yīng)用中難以暢通無阻。究竟為什么十進(jìn)位制和計(jì)算機(jī)沒有天然的聯(lián)系和計(jì)算機(jī)聯(lián)系最自然的記數(shù)方法又是什么呢?

  這要從計(jì)算機(jī)的工作原理說起。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行要靠電流,對(duì)于一個(gè)電路節(jié)點(diǎn)而言,電流通過的狀態(tài)只有兩個(gè):通電和斷電。計(jì)算機(jī)信息存儲(chǔ)常用硬磁盤和軟磁盤,對(duì)于磁盤上的每一個(gè)記錄點(diǎn)而言,也只有兩個(gè)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(gè)信息點(diǎn)的物理狀態(tài)有兩個(gè):凹和凸,分別起著聚光和散光的作用。由此可見,計(jì)算機(jī)所使用的各種介質(zhì)所能表現(xiàn)的都是兩種狀態(tài),如果要記錄十進(jìn)位制的一位數(shù),至少要有四個(gè)記錄點(diǎn)(可有十六個(gè)信息狀態(tài)),但此時(shí)又有六個(gè)信息狀態(tài)閑置,這勢(shì)必造成資源和資金的大量浪費(fèi)。因此,十進(jìn)位制不適合于作為計(jì)算機(jī)工作的數(shù)字進(jìn)位制。那么該用什么樣的進(jìn)位制呢?人們從十進(jìn)位制的發(fā)明中得到啟示:既然每種介質(zhì)都是具有兩個(gè)狀態(tài)的,最自然的進(jìn)位制當(dāng)然是二進(jìn)位制。

  二進(jìn)位制所需要的記數(shù)的基本符號(hào)只要兩個(gè),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(diǎn),0表示凸點(diǎn)?傊,二進(jìn)位制的一個(gè)數(shù)位正好對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)介質(zhì)的一個(gè)信息記錄點(diǎn)。用計(jì)算機(jī)科學(xué)的語(yǔ)言,二進(jìn)位制的一個(gè)數(shù)位稱為一個(gè)比特(bit),8個(gè)比特稱為一個(gè)字節(jié)(byte)。

  二進(jìn)位制在計(jì)算機(jī)內(nèi)部使用是再自然不過的。但在人機(jī)交流上,二進(jìn)位制有致命的弱點(diǎn)——數(shù)字的書寫特別冗長(zhǎng)。例如,十進(jìn)位制的100000寫成二進(jìn)位制成為11000011010100000。為了解決這個(gè)問題,在計(jì)算機(jī)的理論和應(yīng)用中還使用兩種輔助的進(jìn)位制——八進(jìn)位制和十六進(jìn)位制。二進(jìn)位制的三個(gè)數(shù)位正好記為八進(jìn)位制的一個(gè)數(shù)位,這樣,數(shù)字長(zhǎng)度就只有二進(jìn)位制的三分之一,與十進(jìn)位制記的數(shù)長(zhǎng)度相差不多。例如,十進(jìn)位制的100000寫成八進(jìn)位制就是303240。十六進(jìn)位制的一個(gè)數(shù)位可以代表二進(jìn)位制的四個(gè)數(shù)位,這樣,一個(gè)字節(jié)正好是十六進(jìn)位制的兩個(gè)數(shù)位。十六進(jìn)位制要求使用十六個(gè)不同的符號(hào),除了0—9十個(gè)符號(hào)外,常用A、B、C、D、E、F六個(gè)符號(hào)分別代表(十進(jìn)位制的)10、11、12、13、14、15。這樣,十進(jìn)位制的100000寫成十六進(jìn)位制就是186A0。

  二進(jìn)位制和八進(jìn)位制、二進(jìn)位制和十六進(jìn)位制之間的換算都十分簡(jiǎn)便,而采用八進(jìn)位制和十六進(jìn)位制又避免了數(shù)字冗長(zhǎng)帶來的不便,所以八進(jìn)位制、十六進(jìn)位制已成為人機(jī)交流中常用的記數(shù)法。

 

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