什麼是二進位及它的工作原理?

二進位是一種只用1和0來表示內容的系統,二進位數字系統最早是由哥特佛萊德·萊布尼茲(Gottfried Leibniz)在17世紀發明,後來被運用在電腦科技上,自此二進位數字系統就被廣泛使用。

什麼是二進位碼?

早期的電腦系統,打開為1,關閉為0,通過使用一連串開關代碼,也就是二進位碼,來控制電腦系統的作動。

至今電腦仍然使用二進位碼,雖然我們看到的電腦介面不是,但在CPU或RAM依然是使用二進位碼。

數位1或0在像CPU和RAM這樣的硬體設備內,負責控制開啟或關閉的電子訊號,而它可以儲存及計算數百萬個二進位數字。

一個二進位碼由8個bit組成,也可以稱為1個Byte。一個bit是單個1或0,組成的8位二進位數字。通過使用ASCII碼,二進位數字也可以被翻譯成文字字元,用於在電腦記憶體中儲存資料。

 

二進位碼的工作原理

了解電腦使用的二進位系統的原理,可以將二進位數字轉換成十進位數字。每個二進位數字的位置決定了它的十進位值。對於一個8位的二進位數字而言,它的數值計算方法如下。

  • 1:2的0次方=1
  • 2:2的1次方=2
  • 3:2的2次方=4
  • 4:2的3次方=8
  • 5:2的4次方=16
  • 6:2的5次方=32
  • 7:2的6次方=64
  • 8:2的7次方=128

通過將bit為1的單個數值相加,你可以表示從0到255的任何十進位數字字。然後透過添加更多位,就可以表示更大的位數。

當電腦擁有16位元作業系統時,CPU能夠計算的最大單個數字是65,535;32位元作業系統可以處理大到2,147,483,647的單個十進位數字;而具有64位元架構的現代電腦系統有能力處理大得驚人的十進位數字,最高可達9,223,372,036,854,775,807。

 

ASCII資訊代碼

了解電腦如何使用二進位數字系統來處理十進位數字後,你肯定會很好奇電腦是如何使用這種的系統來儲存及處理文字資料。

這要歸功於一個叫做ASCII碼的東西。

ASCII表由128個文字或特殊字元組成,每個字元都有一個相關的十進位值。所有具有ASCII功能的應用程式都可以向電腦記憶體讀取或儲存文字資訊。

下面是一些二進位數字轉換成ASCII文字的例子:

  • 11011=27,這是ASCII中的ESC鍵。
  • 110000=48,在ASCII中表示數值0。
  • 1000001=65,即ASCII中的A。
  • 1111111=127,這是ASCII中的DEL鍵。

二進位碼除了被電腦用於處理文字資訊,也被用於處理其它資料,例如,base64被用於傳輸和儲存圖像或影片等媒體。

 

二進位碼與資訊儲存

所有檔案、網頁、遊戲,都是透過二進位數字系統來實現。

二進位碼使電腦能夠操作和儲存所有類型的資訊,並從電腦記憶體中獲取資料。一切電腦化的東西,甚至是你的汽車或手機,都利用二進位系統來控制你所使用的一切。

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