理解二进制数：计算机如何思考

你有没有想过，你的笔记本电脑、手机或电脑是如何显示照片、播放视频并以流畅的图形运行游戏的？尽管拆开来看，计算机只是一堆由电力驱动的电子元件。

秘密就在于一种叫做二进制数的东西。

让我们轻松地讨论一下这种作为所有数字技术基础的"神圣语言"吧！

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二进制数到底是什么？

我们通常使用十进制数字系统（基数为10），使用数字0、1、2、3、4、5、6、7、8和9。

嗯，计算机没有我们这么聪明。它们只理解二进制数字系统（基数为2）。只有两个数字：0（零）和1（一）。

为什么只有两个？因为计算机内部的电子电路本质上只有两种自然状态：

• 0 = 电断开（关）/ 假
• 1 = 电接通（开）/ 真

一个单一的二进制数字（0或1）被称为一个比特（Binary Digit）。所以，你现在在设备屏幕上看到的所有酷炫的东西，在最低层次上，都只是数万亿个0和1快速闪烁的组合。

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如何读取二进制数（其实并不复杂！）

在十进制系统中，我们知道有个位、十位、百位、千位（10的倍数）。
例如：$125 = (1 \times 100) + (2 \times 10) + (5 \times 1)$。

在二进制系统中，我们使用2的幂，从右向左数：1、2、4、8、16、32、64、128，以此类推。

为简单起见，让我们分解二进制数1011，看看它在我们语言（十进制）中是什么。

位值（2的幂）	8	4	2	1
二进制数字	1	0	1	1
贡献	是（8）	否（0）	是（2）	是（1）

现在，将那些处于活动状态的数字（值为1的数字）相加：

$$8 + 0 + 2 + 1 = 11$$

所以，我们大脑中的数字11在计算机大脑中被写为1011。很简单，对吧？

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从数字到字母和颜色

你可能会问，"如果只是0和1，字母A、B、C或红色、蓝色等颜色是如何出现的？"

这就是影响所在：

• 字母：科学家创建了一种名为ASCII或Unicode的标准。例如，大写字母A被约定为十进制代码65。在计算机中，字母A以二进制01000001存储。
• **颜色：*屏幕上的颜色由红、绿、蓝*（RGB）组合而成。每种颜色的强度从0到255。这些强度数字被转换为二进制序列。

当你输入"HALO"时，你的计算机实际上正在读取类似这样的咒语：

H = 01001000
A = 01000001
L = 01001100
O = 01001111

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你常听到的术语"比特"和"字节"

当购买手机或订阅互联网时，你经常听到诸如兆字节（MB）或千兆比特（Gb）之类的术语。它们与二进制有什么关系？

• **1比特：**只是一个可以容纳0或1的盒子。
• 1字节：由8比特组成。一个字节足以存储一个字符或符号。
• **1千字节（KB）：**等于1,024字节。
• **1兆字节（MB）：**等于1,024 KB（约100万个字符）。

**小提示：**为什么是1,024而不是1,000？因为计算机使用二进制倍数，而$2^{10}$等于1,024。

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结论

二进制数可以被视为整个数字世界最基本的"积木"。如果没有简化电流工作方式的二进制概念，我们今天就不会拥有互联网、智能手机、人工智能或社交媒体。

所以，每次你在手机屏幕上滑动时，请记住，背后有数十亿个0和1正在为你辛勤工作！