計算機使用二進制計算的原因?前面的小短文我們講了二進制，二進制的表達方式很有限，單個載體隻能表達出兩種信息在這裡，這種單個載體稱之為比特位，比特位即bit，是計算機最小的存儲單位，以0或1來表示比特位的值，對應于實際世界一個晶體管但是衆人拾柴火焰高，人多力量大，我們可以使用多個載體來傳達信息，我來為大家科普一下關于計算機使用二進制計算的原因?以下内容希望對你有幫助!

計算機使用二進制計算的原因

前面的小短文我們講了二進制，二進制的表達方式很有限，單個載體隻能表達出兩種信息。在這裡，這種單個載體稱之為比特位，比特位即bit，是計算機最小的存儲單位，以0或1來表示比特位的值，對應于實際世界一個晶體管。但是衆人拾柴火焰高，人多力量大，我們可以使用多個載體來傳達信息。

一個晶體管隻能表達0 和 1這兩種狀态，但是兩個晶體管可以表達4 (2的2次方 = 4) 種狀态，分别為：00、01、10、11。而三個晶體管可以表示8種狀态（2的3次方 = 8）。所以比特位的數目越多，我們可以表達的狀态和信息量就越多。

一般來說，我們把8個比特位合在一起，可以理解為實際的8個晶體管稱為一個字節，英文單詞為Byte。把兩個字節合在一起叫做字，英文單詞為Word，如果兩個字合在一起，就叫做雙字，Double Word。對應關系如下：

1字節 = 8比特

1字 = 2字節 = 16比特

雙字 = 2字 = 4字節 = 32比特

此外，就像我們有千米，千克，一樣

1 KB = 1000 Bytes

1 MB = 1000 KB

1 GB = 1000 MB

1 TB = 1000 GB

這裡我用了1000作為換算比值，這是因為商家們在賣給我們産品的時候，比如宣稱U盤有32個G，但實際上我們插到電腦裡會發現隻有29個G作業，除了一些必要的文件占用之外，還有一個原因是因為商家的換算比值與計算機内部的換算比值不同，計算機内部的換算比值為1024，即1 KB = 1024 Bytes。至于為什麼商家為什麼要這樣，這可以說是一個商業噱頭，宣傳的時候數字大點可能消費者更喜歡。因此，換算比值可以是1024也可以是1000。

我們現在用的是10進制，我們使用0-9這10個數字再加上很多的位數可以表達出無窮無盡的數字。為什麼158 這是數是意思是一百五十八，因為這是由8個1,5個10,1個100相加起來的數，我們會把每一位的數字乘以一個特殊的基數 這個基數會随着位置的變化而變化，從右往左開始，第一位的基數是1，第二位的基數10，它是第一位基數的10倍，第三位是100，它是第二位基數的10倍，這很簡單。

158 = 1 * 10^2 5 * 10^1 8 * 1

158 = 100 50 8 = 158

同樣的，二進制110其實是10進制中的6

110 = 1 * 2^2 1 * 2^1 0 * 1

110 = 4 2 0 = 6

在這裡，我要提一下16進制16進制是一個很重要的進制。16進制表達二進制數起來會很簡短 例如二進制數11110011表示為16進制數就是0x0F3。16進制的每一位有15種表示狀态，分别為0-9再加上英文字母A-F，以表示10到15.，并且在書寫16進制數時，最好在前面加上0x。如果數字開頭為字母，則需要加上一個0，以防混淆，例如0xF要寫成0x0F。同樣的0x0F表示10進制的15：

0x0F = 0 * 16 15 * 1 = 15

如果需要區分正負數，那麼就需要占用額外的比特位，如果不考慮正負，那麼一個字節可以表示0到255，如果要表示正負的話，我們會選擇從左到右的第一位作為正負标記，一般規定，1代表負數，0代表正數，例如：

10000001 的含義為 -1

00000001 的含義為 1

這樣，所能表示的數的範圍就成為了-128到127。

浮點數包含的信息很多，根據IEEE754标準，單精度我們需要32位來存儲信息

雙精度需要64位來存儲信息。

這裡舉一個例子，625.9可以用科學計數法表示為

0.6259 * 10^3

在這裡，有三個關鍵的參數

1、 符号位(Sign) : 0代表正，1代表為負

2、指數位（Exponent）:用于存儲科學計數法中的指數數據，并且采用移位存儲

3、尾數部分（Mantissa）：尾數部分

具體如下圖

浮點數表示法

其實表示文字和表示數字差不多。直接上圖，來點感性認識：

這是一個簡單的字符打印小程序

這是一段很小的c程序，在這段程序裡，97這個數字如果輸出方式為數字，那它就是數字97，如果輸出方式為字符，那麼它就是英文小寫字母a, 98這個數字代表着小寫字母 b ，在這段程序的眼中，字符和數字沒什麼不同，本質都還是數字，這種人為規定就将字母和數字聯系了起來。

由于早期的計算機基本都是在歐美或者是其他國家發明的，對于以英語為主的國家，所需要的字符量很少，阿拉伯數字，26個英文字母還有若幹個标點符号就可以滿足基本的日常需要，這樣，把這種對應關系固定下來，就有了ASCII碼表。

美國标準信息交換代碼是由美國國家标準學會(American National Standard Institute , ANSI )制定的，标準的單字節字符編碼方案，用于基于文本的數據。起始于50年代後期，在1967年定案。它最初是美國國家标準，供不同計算機在相互通信時用作共同遵守的西文字符編碼标準，它已被國際标準化組織（International Organization for Standardization, ISO）定為國際标準，稱為ISO 646标準。适用于所有拉丁文字字母。

ASCII 碼使用指定的7 位或8 位二進制數組合來表示128 或256 種可能的字符。标準ASCII 碼也叫基礎ASCII碼，使用7 位二進制數（剩下的1位二進制為0）來表示所有的大寫和小寫字母，數字0 到9、标點符号， 以及在美式英語中使用的特殊控制字符。

——百度百科

ASCII碼對照表

由于我們中國的漢字很特殊，每一個字都是唯一的，一般不能由其他字組合起來，不像英文單詞是由26個字母拼合起來的。因此，我們需要足夠多的數字來一一對應漢字，因此一般漢字的存儲需要兩個字節，或者說一個字，也就是16比特，

16比特可以存儲2^16次方 即 65536種信息。并且我們有自己的編碼規範。

《信息交換用漢字編碼字符集》是由中國國家标準總局1980年發布，1981年5月1日開始實施的一套國家标準，标準号是GB 2312—1980。1995年又頒布了《漢字編碼擴展規範》（GBK）。GBK與GB 2312—1980國家标準所對應的内碼标準兼容，同時在字彙一級支持ISO/IEC10646—1和GB 13000—1的全部中、日、韓（CJK）漢字，共計20902字。

随着要支持的漢字越來越多，還有适應社會的不斷發展，我們國家的編碼規範也在不斷地更新完善。

随着世界各國的經濟文化交流越來越緊密，各國國家不能固步自封，迫切地需要一種統一的計算機字符編碼，這時，萬國碼（Unicode）出現了。

萬國碼，萬國碼，通俗的講就是全世界都通用的編碼，它為了全世界通用，采用了一種非常簡單的方法，就是将全世界所有的文字，符号都存放在一起。

Unicode 是有兩個字節、四字節之區分，UCS-4用4個字節編碼，可表示2的32次方，即4294967296種字符。

Unicode（統一碼、萬國碼、單一碼）是計算機科學領域裡的一項業界标準,包括字符集、編碼方案等。Unicode 是為了解決傳統的字符編碼方案的局限而産生的，它為每種語言中的每個字符設定了統一并且唯一的二進制編碼，以滿足跨語言、跨平台進行文本轉換、處理的要求。

通用字符集（Universal Character Set, UCS）是由ISO制定的ISO 10646（或稱ISO/IEC 10646）标準所定義的标準字符集。UCS-2用兩個字節編碼，UCS-4用4個字節編碼。

特此鳴謝 The Crash Course

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由于本篇涉及到的内容有些寬泛，因此隻能給大家一個簡單的感性認識，并沒有涉及到圖片的存儲，因此下一篇會補上。如果讀者想深入探讨，可以上網搜索相關資料，如果錯誤，望批評指正，不勝感激。