16位二进制数是指由16个二进制位（0或1）组成的数值，具有以下特性：
一、基础定义
位数与进制关系 16位二进制数遵循二进制进制规则，每2位表示1个四进制位，对应十进制的4。因此，16位二进制数可表示的数值范围为 $0$ 到 $2^{16} - 1$（即0到65535）。
存储与计算单位
在计算机中，16位通常对应2个字节（每个字节8位），因此16位数据可以存储或处理 $2^8 = 256$ 种不同状态。
二、有符号与无符号表示
有符号16位二进制
- 补码表示： 采用补码形式存储，最小值为 $1000 0000 0000 0000$（即-32768），最大值为 $0111 1111 1111 1111$（即32767）。 - 符号位
无符号16位二进制 - 所有位均为数值位，范围为0到65535，不包含负数。
三、应用场景
数据类型
在编程中，16位常用于定义数据类型（如`short`），例如在C、C++、Java等语言中，`short`通常为16位有符号整数。
寄存器与内存
部分CPU指令集（如x86架构）使用16位寄存器进行数据暂存和运算，例如`AX`、`BX`等寄存器为16位。
四、示例
十进制转十六进制： $255_{10} = FF_{16}$ 
十六进制转十进制：$0x1A3F_{16} = 6719_{10}$
补码计算：$-1_{10} = 0xFFFF_{16}$（16位补码表示）
总结
16位二进制数通过灵活的符号表示和紧凑的编码方式，平衡了存储效率与数值范围，在计算机科学中具有广泛的应用，尤其在资源受限的环境中（如嵌入式系统）。