二进制语言的运转基于其独特的数制规则和运算机制,主要通过以下方式实现:
一、数制基础
逢二进一 二进制采用基数2,每增加1需向高位进1,例如:1→10(2→4→8),与十进制的逢十进一类似。
位权表示
每位数字的权值是2的幂次方,从右至左依次递增(如1011表示1×2³+0×2²+1×2¹+1×2⁰=11)。
二、核心运算规则
加法
- 规则:0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=10(进位)
- 示例:1011+1101=11000(逐位相加并处理进位)。
减法
- 规则:0-0=0,10-1=1(借位),1-0=1,1-1=0(模二加法)
- 示例:1010-1011需向高位借位。
乘法
- 通过“与+移位”实现:将乘数逐位与被乘数相乘,结果左移对应位数后相加。
除法
- 通过“减法+位移”实现:不断减去除数并记录商,最终得到二进制结果。
三、计算机中的应用
硬件基础
二进制是计算机硬件(如CPU、内存)的底层表示方式,所有数据(包括文字、图像)均转换为二进制进行运算。
程序设计
程序通过二进制指令(如0000、0001等)控制计算机执行,实现逻辑运算和数据处理。
四、转换方法
十进制转二进制
- 除2取余法:连续除以2并记录余数,逆序排列(如1010=10÷2=5余0→5÷2=2余1→2÷2=1余0→1÷2=0余1)。
二进制转十进制
- 权值相加法:从左至右每位乘以2的幂次方并求和(如1010=1×2³+0×2²+1×2¹+0×2⁰=10)。
总结:
二进制通过逢二进一、位权叠加的规则实现运算,其运转依赖于硬件逻辑和程序指令的统一,是计算机科学的基础。