二进制通过0和1两种状态表示信息,其核心概念及应用如下:
一、基本定义与特性
符号与状态 二进制仅使用0和1两个符号,分别对应电子元件的导通(开)和截止(关)状态,或电压的高低两种物理情况。
进制规则
基数为2,采用“逢二进一”的进位规则。例如:
- 二进制数1011转换为十进制为:$1 times 2^3 + 0 times 2^2 + 1 times 2^1 + 1 times 2^0 = 11$。
二、核心单位
位(bit)
最小数据单位,每个位只能表示0或1,通常用字母b表示。例如:8b表示8个bit。
字节(Byte)
由8个bit组成,可表示256种状态($2^8$),常用字母B表示。例如:8B表示8个字节。
三、数据存储与传输
存储单位扩展
- 千字节(KB):$2^{10}B$
- 兆字节(MB):$2^{20}B$
- 吉字节(GB):$2^{30}B$
以此类推,采用2的幂次方进行换算。
应用场景
- 计算机内存、硬盘、网络传输等均以二进制形式存储和处理数据。
四、扩展说明
位权与加权表示: 二进制数采用位置计数法,位权以2为底。例如:110.11表示$1 times 2^2 + 1 times 2^1 + 0 times 2^0 + 1 times 2^{-1} + 1 times 2^{-2}$。 与其他进制的转换
总结:二进制通过0和1的两种状态,结合位、字节等单位,实现了计算机内部数据的存储、传输与运算,是现代数字技术的基石。