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二进制是一种基于2的数制系统,使用0和1两个数字表示数值。其核心概念和显示方式如下:
一、基本表示方法
二进制的基本单位是位(bit),每个位只能表示0或1两种状态,对应数字电路中的“开”(1)和“关”(0)。
字节(Byte)
8个bit组成一个字节,可表示256种状态(0-255),是计算机存储的基本单位。
位深(Bit Depth)
- 8位深可表示256种颜色(0-255),对应2^8;
- 16位深可表示65536种颜色(0-65535),对应2^16。
二、二进制与十进制的转换
转换规则:
二进制数按权展开求和,权值以2为底幂。例如:
$1101_2 = 1×2^3 + 1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 13_{10}$。
三、二进制在计算机中的显示与存储
计算机硬件基于数字电路,晶体管的导通(高电平)和截止(低电平)直接对应二进制的0和1。
数据存储
- 整数、字符、图像、音频和视频等数据均以二进制形式存储。
- 例如,字符通过ASCII码(如A=65,对应二进制01000001)存储。
显示形式
- 人类直接查看的二进制为“01010101”,但计算机需转换为十进制或十六进制显示:
- 十进制:13(如前例);
- 十六进制:D1(13的十六进制表示)。
四、其他进制与二进制的关系
八进制:
以0开头(如7+1=10),每3位二进制对应1位八进制;
十六进制:以16进制字母(0-F)表示(如1A=26),每4位二进制对应1位十六进制。
总结
二进制通过0和1的排列组合,实现了计算机对数字信息的精确表示与高效处理。其基础在于与物理世界的“开/关”状态高度契合,是现代电子技术的核心基础。