为什么用二进制进行数据传输、二进制概述及移位运算和乘除的关系

目录

一、为什么用二进制进行数据传输

二、二进制数概述

三、移位运算和乘除的关系

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一、为什么用二进制进行数据传输

计算机内存都是由IC电子原件组成的，其中CPU和内存也是IC电子原件的一种

CPU图：

 内存条图：

 CPU和内存使用IC电子原件作为基本单元，IC电子原件有不同钟形状，但是其内部的组成单元称为一个个的引脚。有人说CPU和内存内部都是超大规模集成电路，其实IC就是集成电路（Integrated Circuit）

IC元件切面图：

IC元件两侧排列的四方形就是引脚，IC的所有引脚，只有两种电压：0V 和 5V，IC的这种特性，也就决定了计算机的信息处理只能用0和1表示，也就是二进制来处理。一个引脚可以表示一个0或1，所以二进制的表示方式就变成0,1,10,11,100,101等，虽然二进制数并不是专门为引脚来设计的，但是和IC引脚的特性非常吻合

计算机的最小集成单位为 位 ，也就是 比特（bit），二进制数的位数一般为8位、16位、32位，64位，也就是8的倍数，为什么要跟8扯上关系？因为在计算机中，把8位二进制数统称为一个字节，一个字节有8位，也就是由8个bit构成

为什么1个字节等于8位？因为8位能够涵盖所有的字符编码

字节是最基本的计量单位，位是最小的单位

用字节处理数据时，如果数字小于存储数据的字节数（= 二进制的位数），那么高位和数学的数字表示是一样的，左侧表示高位，右侧表示低位。比如这个六位数用二进制数来表示就是100111，只有6位，高位需要用0填充，填充完后是00100111，占一个字节，如果用16位表示就是0000 0000 0010 0111占用两个字节

我们一般口述的32位和64位的计算机一般就指的是位数，32位一次可以表示4个字节，64位一次可以表示8个字节的二进制数

我们一般在软件开发中用十进制数表示逻辑运算，也会被计算机转换为二进制数处理。对于二进制数，计算机不会区分它是图片、音频文件还是数字，这些都是一些数据的结合体

二、二进制数概述

我们把00100111 这个数转换为十进制，二进制转换为十进制数，直接将各位置上的值 * 位权即可

 二进制转换十进制示意图：

也就是说，二进制数代表的 0010011转换成十进制就是39，这个39并不是3和9两个数字连着写，而是3 * 10 + 9 *1 ，这里面的 10,1 就是位权，以此类推，上述例子中的位权从高为到低位以此就是 7 6 5 4 3 2 1 0 。这个位权也叫做次幂，那么最高位就是2的7次幂，2的6次幂等等。二进制数的运算每次都会以2为底，这个2指的就是基数，那么十进制的基数也就是10。在任何情况下位权的值都是 数的位数 -1，那么第一位的位权就是 1 -1 =0，第二位的位权就是 2 -1=1，依次类推

其他进制转换的可参考我以前的博客：

(1条消息) 进制转换、原码、反码、补码及位运算详解_夏志121的博客-CSDN博客_进制转换器补码https://blog.csdn.net/m0_61961937/article/details/124903628?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522166459983716800180621267%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=166459983716800180621267&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-124903628-null-null.nonecase&utm_term=%E8%BF%9B%E5%88%B6%E8%BD%AC%E6%8D%A2&spm=1018.2226.3001.4450

三、移位运算和乘除的关系

跟十进制一样，二进制也能加减乘除，只要注意逢2进位即可。二进制的运算，也是计算机程序所特有的运算，因此了解二进制的运算必须要掌握

移位运算是指将二进制的数值的各个位置上的元素左移和右移操作

移位过程图：

上述例子还是以39为例，我们先把十进制的39转换为二进制的 0010 0111，然后 向左移位 << 一个字节，也就变成了 0100 1110 ，那么再把此二进制数转换为十进制数就是上面的78，十进制的78竟然是十进制的39的2倍关系。在让 0010 0111左移两位，也就是 1001 1100，得出来的值是156，相当于扩大了四倍

因此可以得出结论，左移相当于是数值扩大的操作