Binary 为什么计算机是二进制的?

Binary 为什么计算机是二进制的?,binary,hardware,computer-science,Binary,Hardware,Computer Science,我做了一些调查,但没有找到真正令人满意的答案。作为一名开发人员,我希望投入必要的时间来理解这一点,因此,我正在寻找关于这一点的完整的解释,并随时提供任何有用的参考 谢谢。< /P> < P>我想你需要考虑一个PC内的IC,每个IC都有上百万个门,大部分是NAND或NORs,每个计算都是真的或假的,分别是0或1,因此二进制数就足够了。希望这是清楚的:-)因为计算机是状态机,它们主要理解两种状态。也就是说,开和关和电有关。这是主要原因 还有,你怎么会发现T恤上说有10种人,懂二进制的和不懂二进制的呢

我做了一些调查,但没有找到真正令人满意的答案。作为一名开发人员,我希望投入必要的时间来理解这一点,因此,我正在寻找关于这一点的完整的解释,并随时提供任何有用的参考


谢谢。< /P> < P>我想你需要考虑一个PC内的IC,每个IC都有上百万个门,大部分是NAND或NORs,每个计算都是真的或假的,分别是0或1,因此二进制数就足够了。希望这是清楚的:-)

因为计算机是状态机,它们主要理解两种状态。也就是说,开和关和电有关。这是主要原因


还有,你怎么会发现T恤上说有10种人,懂二进制的和不懂二进制的呢

好的。。。我会给你我的意见,但首先有必要说我远不是专家,所以仔细考虑我的答案

在所有这些硬件、门和晶体管、计算机的底层,它不再是一个电路。在电路的每个部分,电脉冲都可以流动。。。或者不流动(这是一个简化版本,请阅读paxdiablo注释)。2个国家。这两种状态可以用0或1表示。这是二进制的


事实上,数学计算可以在每个基地进行,因为人类使用base-10的唯一原因是我们(过去)有10个手指,所以我们很容易理解。数字系统有两种状态,因此base-2是它们的最佳选择。

计算机基本上工作于电信号;作为一台哑巴机器,它只能理解“高”和“低”。高电压为+5v,低电压为0v。(v-v)。因此,二进制中的1表示高或“开”。0表示“低”或“关”。因此,需要二进制来让计算机理解一些东西。

这是因为逻辑门是如何工作的:如果控制电压超过某个阈值,就会有一个逻辑输出(1);如果没有,则没有逻辑输出(0)

但可能更重要的是:


也许有一次,当基于量子的机器出现时,计算机将不再在二进制中工作(或者其他类似的东西,这可能会鼓励更复杂的状态表示)但由于二进制值是任何(更复杂)状态的最简单可能表示形式,即使在“量子时代”,也可能最适合使用二进制工作的计算机(从其他物理表示形式(如三元等)中提取).

计算机正在使用电作为传输信息的手段。使用电作为信息的最简单方法是开或关(1或0)

当然,你可以用不同的电压来表示不同的数字,但这样做的电子元件确实很复杂

还需要注意的是,写入和读取1和0的能力足以计算任何计算,这就是所谓的计算,因此不需要找到允许二进制以外的内容的更复杂的系统


(好的,说得透彻一点,图灵完整性只能通过无限内存来实现,但这在这里并不是真的相关。)

计算机本来可以用十进制数来工作,但从工程角度来看,只区分两种状态要安全得多


值1(+5V)的电压只是一个理论值,在现实生活中它总是略有不同。如果他们使用小数,就无法判断+4.75V是9还是10。

我建议你买这个。他开发了Linux的一个前身Minix。我用它作为我大学课程的一部分

计算机为什么使用二进制不仅仅是切换上下文的问题

相对于3v的参考电压+1v(4v)=真或1和-1v(2v)=假或0

这也与大多数人有关。这与实施成本有关。与十进制或模拟电路相比,构建二进制电路的成本是多少

如果你比较一下现代CPU上安装了几十亿个二进制电路晶体管。使用十进制(或模拟)系统,每增加一个数字,成本就会成倍增加,因为现在需要增加更多的控制电路

如果你想了解一些最重要的有助于使二进制成为逻辑和控制电路默认标准的组件,请阅读并理解维基百科中的以下主题。阅读最重要的主题大约需要4个小时,这些主题与用于创建电路的一些电气工程有关

我试着在这个概念列表中填写完整,您需要了解实际交换机是如何工作的以及为什么要使用它们。以及为什么二进制在硬件中是如此高效的计算形式

  • 了解以了解构成开关的实际电路如何工作。这些电路制造成本很低,可以缩小到极小(纳米)的尺寸
  • 如果您了解基本逻辑电路,您将了解如何使用实际的晶体管类型来实现它们。这些与一些编程构造有关,例如“and&”“or | | |”和“if,branch”构造
  • 有一个比较模拟的使用完整的缺点部分 数字电路
  • 这一点很重要,因为所有其他逻辑门电路都可以仅使用这一个逻辑门来实现。简化制造过程,因为用于制造电路的机械的复杂性可以简化
  • 了解如何使用逻辑门进行基本加法
  • 这对于理解实际CPU中的数字表示非常有帮助。在CPU中实现这种类型的算法也非常便宜,因为它需要更少的晶体管。例如,一个简单的加法电路就是全部