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二进制是一种以2为基数的数制,其核心特点和定义如下:
一、基本定义
仅使用两个数码0和1表示数值,其中0代表“零”,1代表“一”。
进位规则
每当某一位的数值达到2时,便向高位进1,即“逢二进一”。
基数与位权
基数为2,从右往左各位的位权依次为$2^0, 2^1, 2^2, 2^3, dots$。例如,二进制数101表示$1×2^2 + 0×2^1 + 1×2^0 = 5$。
二、应用与优势
计算机系统的核心
现代计算机及其依赖设备(如手机、电脑)均采用二进制表示数据,因其与数字电路的“开/关”状态高度契合。
简化硬件设计
二进制只需两种稳定状态(如高电平和低电平),减少元件数量并简化运算逻辑。
扩展性
通过组合0和1,可表示任意整数,且位数增加时仍能保持高效运算。
三、其他相关概念
比特(Bit):
二进制数的最小单位,表示0或1。
十六进制:常用于简化二进制表示,每4位二进制对应1位十六进制(如1010对应A)。
二进制作为计算机领域的基石,其设计理念至今仍贯穿于数字技术发展的始终。