朋友們是否還記得2008年電視上播出的42集電視連續劇《魔幻手機》,在片頭部分,有一個畫面是這樣的:
《魔幻手機》片頭一圖
大家從圖中可以看到裡面有很多的數字從0-9都有,可能當時朋友們覺得這個好酷炫,并沒有更多的思考。但是看了這篇文章之後,就需要知道計算機裡面全是這些數字了。那下面就來具體說說吧。
首先需要糾正上面圖中的一個問題:目前所有的計算機采用的全都是二進制,即隻有0和1。而圖中是0-9,就稱為十進制(但是也有一個問題我們誰都不知道會怎麼樣:那就是真正到了2060年(說2060年是因為《魔幻手機》這部電視劇中的傻妞來自于2060年),計算機是否會變為十進制)。
其次說為什麼計算機要采用二進制而不是圖中的十進制。其實在計算機誕生之初(1946年誕生的ENIAC,目前略微有争議,本文以ENIAC為準)(第一代計算機 電子計算機 1946-1958),馮·諾依曼這位數學家就考慮過采用幾進制的問題(有二進制(隻有0、1)、八進制(0-7)、十進制(0-9)、十六進制(0-9 A-F))。後來采用了二進制的原因有很多:比如早期的計算機是需要人工操作,通過在紙帶上打孔來确定0或1(比如有孔代表0,沒有孔代表1),從而進行計算機的一系列操作(算數加法、算數減法、算數乘法、算數除法以及邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或)。可能有的朋友們不能理解:如果計算機裡面全都是0和1的話,它怎麼可以區分這些數字是參與運算的數字還是代表的各種操作或者是内存的各種地址什麼的。所以說早期的計算機真的是有操作員在那裡坐着進行記錄等操作。
後來因為科技的進步,計算機進入到了第二(晶體管計算機1959-1964)、第三(中小規模集成電路計算機 1965-1970)、第四階段(大規模集成電路計算機 1971-1990)、第五階段(大規模和超大規模集成電路計算機 1991至今)時,計算機當時的運算也經過了很多的更新:比如像之前在紙帶上打孔來确定0或者1,更新為以電壓的高電平或低電平來确定0或者1,或者是以電流穩定或電流跳動表示0或者1等等。
另外使用二進制的一個優點就是方便運算。假定給你0和1讓你進行加減乘除等運算和給你從0-9讓你進行加減乘除的運算,你使用哪種會算的更快。很明顯就是隻有0和1這樣運算更快。一方面是因為隻有兩個數字,另一方面如果出錯,很容易就可以查出錯誤。
最後使用二進制的優點是進行各種轉換更加簡單方便(二進制的運算我們之後會詳細進行運算解答)。
好啦,通過這些文字,希望大家都可以了解計算機為什麼采用二進制。計算機采用二進制的優點都有什麼。
如果有疑問歡迎在評論區留言,我們下期再見。
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