二进制数据在计算机中的存储方式主要涉及以下核心概念:
一、基础存储单位
比特(bit):
计算机存储的最小单位,用0或1表示,如二进制数`01111`对应十进制的15。
字节(byte):
由8个比特组成,是常用的存储单位(如1KB=1024字节)。
二、存储形式与编码
原码、反码、补码 - 原码:
直接用符号位+数值位表示(如-5的原码为`10101`)。 - 反码:符号位不变,数值位取反(如-5的反码为`11010`)。 - 补码:反码加1(如-5的补码为`11011`),用于简化运算。 *正数三种形式相同,负数采用补码表示*。
二进制到十进制转换 通过位权展开计算,例如`01111`(二进制)= `1×2⁴ + 1×2³ + 1×2² + 1×2¹ + 1×2⁰` = `15`(十进制)。
三、存储方式与物理实现
磁性存储:
硬盘通过磁头在磁盘表面留下不同磁化状态(0或1)表示数据。2. 电信号存储:内存芯片通过电荷状态(如晶体管导通/截止)表示0/1。3. 编码规则:不同数据类型采用不同编码,如ASCII字符(如`A`= `01000001`)。
四、数据类型存储示例
整数:以补码形式存储,例如`9`的二进制补码为`00001001`。- 浮点数:采用IEEE 754标准,包含符号位、指数位和尾数位。
五、扩展说明
存储顺序:小端模式(低位字节在前)和大数据类型(如整数)的指针偏移需注意字节对齐。- 数据转换:不同进制(如十六进制`F3`)可通过位运算转换为二进制(`11110011`)。
以上内容综合了计算机底层存储机制、编码规则及实际应用场景,确保信息准确性和系统性。