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二进制是一种以2为基数的数制系统,使用0和1两个数码表示数值和状态。以下是其核心要点:
一、基本概念
二进制由0和1组成,基数为2,遵循“逢二进一”的进位规则。
位与字节
- 位(bit):
最小单位,表示0或1两种状态,常用b表示(如8b表示8个bit)。
- 字节(Byte):由8个bit组成,可表示256种状态(2⁸),常用B表示(如8B)。
二、应用与优势
计算机基础
所有计算机数据以二进制存储和运算,因其简单性、稳定性和可靠性。
硬件实现
与十进制相比,二进制简化了逻辑门电路设计,降低元件数量并提高运算效率。
补码表示
现代计算机多采用补码形式存储有符号整数,便于处理负数。
三、转换方法
十进制转二进制
通过不断除以2取余数,将余数逆序排列(如255转为二进制为11111111)。
二进制转十进制
按位权展开求和,例如1011转为十进制为1×2³ + 0×2² + 1×2¹ + 1×2⁰ = 11。
四、历史与发展
由17世纪德国数学家莱布尼茨提出,二进制因与物理世界的开关状态(开/关)契合,成为计算机科学的基础。
综上,二进制是计算机领域的核心数制,其简洁性和高效性贯穿于数据存储、处理与传输的各个环节。