为什么要采用二进制?电子计算机中二进制的作用是什么?

早期设计的机械计算装置中使用的是十进制等其他进制,机械计算装置利用齿轮的不同位置表示不同的数值,这种计算装置更接近人的思维方式。在电子计算机出现之后,科研人员发现将十进制等其他进制用于电子管是十分复杂的事情,反观电子管就有开和关两种状态,那么利用二进制就是十分合适的。二进制在电路中很容易实现,当电路通电工作,那么每个输出端就有了电压,电压的高低通过模拟数字转换就成了0和1,3.2v以上的高电平表示1,2.5v以下的低电平表示0。当0和1代表磁极取向,表面的凹凸,光照的有无,这样就衍生出了磁盘,光盘等硬件。0和1也用于逻辑判断,是或非,真或假,是或否等等。

为什么要采用二进制

若要实现三进制,势必要在通断之间找个半通状态,这个状态通常用电压来表示。以5v电源为例,0V表示0,1V表示5,2.5V表示3。表面看来没问题,具体实现时有很多意外情况,如测量电压时来了个浪涌干扰,2.5V变成了5V,结果就会出错了。而二进制,0V时是地电位,干扰信号不起作用。只要把高于某个值如3V的电位定义为1,干扰的影响就会减小很多。所以二进制的抗干扰性是最强的。同时二进制对电源的适应性也是最好的,比如把2.5V以上定义为1,则电源电压在3V以上都能工作。

举个模拟信号的例子,电话的话筒,将声音信号转换为连续的电信号,通过电话线交换机,电信号被传递到另一端的听筒,听筒把电信号再还原为声音信号。打电话时有杂音,广播播放的声音同现场不同,电视图像上出现雪花点都是因为信号受到噪音干扰导致的。尽管采用了很多抗干扰的措施,但电子装置的电磁干扰,无线传送时来自空中的各种干扰,是无法彻底根除的。数字化技术 1945年美国数学家诺依曼教授,提出了用二进制的方式存储信号的方案。这一方案被成功应用于计算机领域,并发展成为数字化技术。连续的模拟信号被分割成离散的数值,数值转换成低电平和高电平的波形,经过AD转换,信号即可方便地进行传输或存储。由于波形只区分高低电平,设备的干扰和噪音很容易被控制在不影响信号数值的水平。对于这句话我的理解是世界上只有有无两种状态,即0和1。按照老子的说法,世间万物都可以归纳为0和1,二进制作为数字化技术的唯一数学方法也就顺理成章了。

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