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二進制和十進制的區分

生活 更新时间:2024-07-03 16:51:31

我們都知道,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9是十進制的10個基數。而二進制的基數隻有0和1兩個。

對于10進制來說,9後面的那個數字是10,我們可能從來沒想過,9後面的那個數字為什麼是10呢?0到9是人為規定的,但數字是無窮的,人為不可能規定後面的無窮個數字是什麼,那麼9後面的數字一定就有規律。我們知道,9 1要進位啊,進位以後在十位加1, 這沒錯。但我們還可以這樣理解,0到9是單個數字,9後面就沒有單個數字了,所以隻能是0到9裡面取出兩位的組合來表示9後面的那個數字,按最小的來,00,還是表示0,01還是1,02還是2,一直到09,然後就是10最小了,所以9後面的那個數字就規定為10,這也和剛才的進位後加1的原則相符合。

我們都知道,一個十進制數要轉換為二進制,可以用長除法,如下圖:

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)1

最後得出125的二進制數。這種方法當然可以,但容易出錯,也麻煩。

我們可以這樣考慮:125的5是個位,代表數字5;2是十位,代表數字20,1是百位,代表數字100,也就是10^0,10^1,10^2,等等。同樣,對于二進制110,0代表2^0,兩個1分别代表2^1和2^2,也就是2和4。

那麼,對于125來說,2的幾次方和它最接近呢?應該是2^6=64,這個時候就在2^6這個位置記為1,然後125-64=61,同樣的32和它最接近,等等,過程如下:

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)2

我們看到,這個分解過程其實就是125=64 32 16 8 4 0 1,就對應于二進制

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)3

至于二進制串裡面那個0的出現,是因為64 32 16 8 4=124,而125-124=1<2^1,所以

2^1這個位置不能是1,隻能是0,因為124 2=126已經超過125了,但這個0絕對不能沒有,就像405少了0以後就變成了45,兩者是完全不同的。上述轉變方法過程中,因為最高位是

2^6,所以轉變後的二進制一定是7位,原因是要包含2^6到2^0之間的每一個數字。上述方法比起長除法來,應該更方便簡單一些。

那麼,計算機裡面為什麼一定要采用二進制呢?

這是因為計算機的CPU、内存等器件都是由二極管三極管構成的:

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)4

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)5

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)6

而它們都相當于一個開關

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)7

,開關隻能有兩種狀态,開或者關,所以對應着數字1和0,隻不過普通開關是由人去按動,而二極管三極管這樣的開關是由電去按動。也就是說,計算機裡面采用二進制不是什麼人要故意這樣做,而是由計算機的物理特性決定的。

二進制和十進制的區分(二進制與十進制漫談)8

在上面的電路中,假設ABCD對應的二進制為1101,那其實就對應着(5v,5v,0v,5v)這樣的電壓,也就是說,計算機裡面二進制的1對應着一個高電壓(5v),0對應着低電壓(0v)。

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