二進制如何換算 二進制怎么計算

二進制如何換算 二進制怎么計算

信息時代,我們的生活離不開計算機 。我們看到的視頻、圖片,閱讀的文字、數字和符號、聽到的音樂,其實都是一串由0和1組合的序列 。這就是我們計算機常常使用的二進制數 。
你知道嗎?世界上最早提出二進制的人,就是那個曾發現微積分的“百科全書”式的天才——萊布尼茨 。
你是否會好奇,為什么我們計算機不直接用常見的0到9描述?畢竟什么是二進制呢?
在聊二進制前,讓我們先來熟悉什么是十進制 。
01【二進制如何換算 二進制怎么計算】什么是十進制
在日常生活中,我們習慣使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這十個阿拉伯數字來記數 。
當我們在商場上看到某件物品標價為1246,就可以自然地拼讀出來:一千二百四十六,而不是直接讀成:一二四六 。其實,我們發現,在一串數字中,每一位都代表不同含義 。
1 2 4 6
千 百 十 個
于是,存在如下計算:
1246=1*10 2*10 4*10 6*10
可以看到,假如我們從第0位開始計數,每一位上的數字分別乘上固定數值,即“位權”,也就是“每一位的權重” 。則第i位的權重就是
10
一般地,對于一個R進制的數字,第i(i從0開始計數)位的位權為:
R
在我們生活中習慣使用的計數方法,就是十進制,即“逢十進一” 。
02什么是二進制
盡管日常生活中,十進制的使用已深入人心 。但是,在計算機領域,普遍采用二進制 。
也就是只由0和1組成的計數法,逢二進一,第i(i從0開始計數)位的位權為:
2
因此,當我們看到一串0、1序列時,我們需要進行如下的計算,才能轉換為我們常用的十進制計數:
二進制:1 0 1 1
十進制:11=1*2 0*2 1*2 1*2
03二進制的長處
既然使用二進制有些“反人類”,為什么計算機會選擇使用二進制呢?
二進制的特點包括:
運算簡樸:與十進制相比,雖然二進制表示一個數的位數過多,但是對于計算機來說,計算0和1兩個狀態,比計算0-9十個狀態更為簡樸 。進位規則“逢二進一”,借位規則“借一當二” 。對于計算機來說,二進制的運算規則簡樸 。
狀態簡樸:二進制只使用0和1兩個數字組成,狀態種類少,非常方便 。
穩定性好,可靠性高:可以用低電平和高電平來劃分0和1兩種狀態 。舉例來說,我們知道,電腦的主存儲器是由晶體管組成 。晶體管可在高壓(1)和低壓(0)兩種狀態之間轉換 。即使受到電磁干擾,電壓會存在波動,我們也能很好地分辨0和1兩種狀態 。這些0、1狀態會由電腦處理器讀取 。根據軟件指令,可通過晶體管的不同狀態控制其他電腦設備,從而可靠地存儲數據 。其使用的數字裝置簡易,所用元件少,技術實現簡樸 。
通用性強:二進制可以清晰地劃分是非對錯 。利用二進制,我們可以設計出基礎的與、或、非邏輯運算元件并進行擴展 。
04二進制的應用
每種類型的數據,都可以通過一套規則快速地實現二進制編碼 。例如,十進制可以轉化為二進制 。字母也可根據通過標準規則(如UTF-8)進行二進制串編碼 。
同樣,視頻的每一幀由圖片構成,圖片則由每個像素構成,每個像素又可用3個二進制序列表示 。
就連語音,都可以利用脈沖編碼調制技術,以二進制的形式存儲和傳輸 。
所以,二進制可以廣泛地應用到計算機的各個領域 。
正因為有著這么多的長處,二進制被作為目前計算機唯一可識別和接受的語言,即機器語言 。我們在開發、測試軟件時常用的C、C 、Java、Python等等程序語言屬于高級語言,它們最后都需轉化為機器語言才能被計算機識別和執行 。