一分钟基础：计算机为什么使用二进制？

这是博主新想到的一个点子，旨在用最短的篇幅介绍知识，积少成多，希望朋友们能够有所收获。

另外，最近事情属实太多，鸽了一个多月，感谢各位朋友没取关（我真不是在提醒各位取关-_-||），等忙完这段，希望自己也能做一个日更博主2333

在冯诺依曼体系的计算机中，有一个十分重要的特性——指令和数据均以二进制的形式表示以及存储。

要知道，这个特性是由冯诺依曼在1945年提出的，至今已经过去了七十多年。那么你有没有想过，为什么七十多年后的今天，我们使用的计算机仍基于二进制设计？

1. 二进制运算规则简单

我相信大家肯定不用我废话二进制是什么，简而言之，二进制只有0和1两个数字，且2进1。

对比下我们熟悉的十进制（即满10进1），你可能会觉得标题有问题，明明是十进制的运算更简单。

其实不然。

我们从小学习的就是十进制，也背了n年的加减乘除运算法则，比如九九乘法表~

可以看到，单单是乘法表的规则就有45种。

而采用二进制，乘法规则只有四种：即

0*0=0
1*0=0
1*1=0
0*1=0

所以，从底层设计来讲，肯定是采用规则越简单的东西，越便于计算机系统后续的扩展。

2. 技术上更容易实现

按照书面意思是“制造两个稳态的物理器件更容易”，说人话就是：制造一个具有两种状态的元件是非常简单的，比如单刀开关~

闭合表示1，断开表示0。

后面我们会讲存储器的基本原理，其实和单刀开关类似，就是制作能表示0和1状态的元件，比如SRAM、RAM等。

3. 可靠性高

二进制的1、0， 即使在数据传输中受到干扰，发生了变化，我们仍能够根据简单的规则将数据修改会原来的样子。

比如传输的是001，但接收方受到的是000，那么我们可以使用奇偶校验的方式发现出错的位置。

从001变成000这个例子来看，一开始1的个数是奇数个，而后来接收方发现1的个数变成了偶数个（0），那么断定数据出错，这就是奇偶校验的基本原理。

当然，如果想要修改出错位置，那么就要精确定位，这就要用到海明码了，这也是后话。

所以亲，关注我肯定是不亏的2333(～￣▽￣)～

4. 便于逻辑门电路实现算数运算

二进制的0和1正好与逻辑量的”真“和”假“相对应，所以，使用二进制来描述二值逻辑就十分自然，逻辑门电路就能够利用0和1简化运算。

扩展资料：

并非只有二进制计算机。1958年苏联莫斯科国立大学就知道出了第一台三进制计算机。三进制逻辑电路比二进制逻辑电路速度更快、可靠性更高，而且需要的设备和电能也更少。三进制代码的一个特点是对称，即相反数的一致性，因此它和二进制代码不同，不存在无符号数的概念。这样，三进制计算机的架构也要简单、稳定、经济得多。其指令系统也更便于阅读，而且非常高效。

不过由于后来众所周知的原因，我们采用了美国的标准——二进制。

不过，未来的计算机很有可能会演变为三进制，这就涉及到了量子计算机的量子三态原理，感兴趣的朋友可以仔细研究一下，这里不做赘述。

参考资料：
[1] Bryant R , DAVIDR.O‘HALLARON. 深入理解计算机系统[M]. 机械工业出版社, 2011.

[2] http://www.360doc.com/content/19/0124/15/7972755_811023684.shtml