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二进制是一种以2为基数的数制系统,具有以下基本特性:
一、数制基础
符号系统
仅使用两个符号:0和1,分别表示两种状态(如电路的导通/断开、电压高低等)。
进位规则
满2进1,即$(10)_2 = (11)_2$,这是二进制的核心运算规则。
二、结构与单位
位(bit)
最小计数单位,每个位只能表示0或1,例如8个bit组成1字节(8B)。
字节与容量单位
- 1KB = 1024B($2^{10}$)
- 1MB = 1024KB($2^{20}$)等,采用二进制指数表示。
三、应用优势
硬件实现简单
与电压、电流等物理状态直接对应(如5V表示1,0V表示0),抗干扰能力强。
运算规则简化
逻辑运算(与、或、非)与二进制位直接对应,降低硬件复杂度。
抗干扰性
仅两种状态,即使部分信号干扰,仍能可靠区分高低电平。
四、其他特性
数位特性
- 若最低位为1,则该数为奇数;若为0则为偶数。
- 若n位最低端全为0,则该数能被$2^n$整除。
转换便利性
可与十进制轻松转换,例如$(1011)_2 = 11_{10}$,转换规则简单。
二进制作为计算机基础数制,其设计兼顾了硬件实现与运算效率,是现代电子技术的核心组成部分。