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为什么计算机使用二进制而不是十进制?

 东北十三少 2022-08-18 发布于四川

我们都知道,计算机是使用二进制来存储和处理数据的。为什么计算机不使用人类非常熟悉的十进制呢?

因为如果使用十进制,会使得电路的结构非常复杂,而且数据的准确度也会大大降低。

假设让电脑使用十进制,那么,首先就应该让计算机能识别出十进制中0~9这10个数字。要让计算机识别这10个数字,通常是通过元器件中电压的高低水平来区分10个数字。假如最高电压为12V,那么10个数字中,每个数码可以分配的电压区间为1.33V:

数字0123456789
电压0V1.33V2.67V4.00V5.33V6.67V8.00V9.33V10.67V12V

而一旦如果外界干扰造成电压大幅变化,数据就很容易不准确了。比如本来电压为1.33V,可被识别为数字1,但是由于外界干扰,电压增加了1V,就变成2.33V了,这里距离2.67V更近,就可能被识别为数字2。而且,在硬件上要识别这10种状态,其电路结构也将非常复杂。

而使用二进制,这一切就变得简单了。由于二进制数只有0、1这2个状态,电路就很简单了,因为具有两种稳定状态的元件很容易被找到。

总之,计算机使用二进制,是因为它具有以下优点:

  • 技术实现简单。计算机由逻辑电路组成,逻辑电路的接通与断开这两种状态正好可以用“1”和“0”表示。

  • 运算规则简单。二进制数的计数规则只有3种:基数为2,只有0、1两个数码,逢2进1、借1当2。相比十进制数的运算规则来说非常简单(十进制的九九乘法表就有81种规则),

  • 适合逻辑运算。二进制只有0、1两个数码,正好与逻辑运算中的“真”和“假”相对应。

  • 易于进行转换。二进制数与十进制数、八进制数、十六进制数之间的转换很方便。

  • 抗干扰能力强。二进制只有高低两个状态,即使受到一定程度的干扰时,仍能可靠地分辨出它是高电平还是低电平,所以二进制数据准确度远高于十进制。

这正是:

为何使用二进制,因其优点一大堆

实现简单易转换,能抗干扰好运算

参考书目:程序员的数学思维修炼,作者:周颖,出版社:清华大学出版社

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