二进制编码是一种使用数字0和1表示信息的编码方式,是计算机科学中最基础的编码形式。以下是关于二进制编码的详细说明:
一、基本概念
符号组成 二进制仅使用两个数字:0和1,每个位(bit)表示一个二进制位,取值为0或1。
位与字节的构成
- 1个bit表示0或1;
- 8个bit组成1个字节(byte),可表示0~255的十进制数(按二进制权重计算)。
二、数字表示方法
二进制与十进制转换
二进制数按权展开式转换为十进制,例如:
$$1011_2 = 1×2^3 + 0×2^2 + 1×2^1 + 1×2^0 = 11_{10}$$
8位二进制数可表示0到255的十进制数,范围覆盖0~255。
三、应用与扩展
计算机内部表示
所有计算机数据(如文字、图像、音频)均以二进制形式存储和传输,指令集也采用二进制编码。
扩展单位
- 4位称为“nibble”(半字节);
- 16位称为“word”(字);
- 32位或64位常见于现代CPU架构。
特殊编码形式
- BCD码: 用4位二进制表示1位十进制数(如123表示为0011 1011); - ASCII码
四、优势与局限性
优势:简单易实现,适合电子电路;
局限性:人类阅读性差,需转换为十进制理解。
综上,二进制编码通过0和1的组合,构建了计算机内部高效的信息表示体系,是数字时代的基础技术。