2.1　计算机用二进制处理信息的原因

想必大家都知道，计算机内部是由称为 集成电路 的电子元器件构成的，第 1 章中介绍的 CPU（微处理器）和内存都是一种集成电路。集成电路有几种不同的形状，有的形如蜈蚣，其两侧有几根到几百根引脚；有的形如剑山 ，其引脚排列在集成电路的底面。集成电路的所有引脚都有直流电压 0V 或 +5V 两种状态。也就是说，集成电路的每根引脚都只能表示两种状态。

由于集成电路具有这样的特性，所以计算机必然要使用二进制来处理信息。1 位（1 根引脚）只能表示两种状态，所以我们需要使用 0、1、10、11、100 这种二进制记数法。尽管二进制并不是为集成电路发明的记数法，但在用电子信号表示信息时，使用二进制是非常合适的（ 图 2-1 ）。计算机处理信息的最小单位是 比特 ，它相当于 1 位二进制数。比特的英文 bit 是 binary digit（二进制数）的缩写。

一般来说，二进制数的位数是以 8 的倍数来增长的，比如 8 位、16 位、32 位……这是因为计算机处理信息的基本单位是 8 位二进制数。8 位二进制数也称为 字节 （byte）。字节是信息的基本单位。再强调一下，比特是最小单位，字节是基本单位。在内存和硬盘等设备中，数据是以字节为单位存储的，也是以字节为单位读写的，不能以比特为单位来读写。因此，字节是信息的基本单位。

在以字节为单位处理数据时，当要处理的数值比容器的字节数（即能容纳的二进制位数）小时，就需要在高位补 0。例如，100111 是一个 6 位二进制数，如果用 8 位（即 1 字节）来表示就需要写成 00100111，用 16 位（即 2 字节）来表示就需要写成 0000000000100111。

在程序中，用十进制或字符来表示的信息，在编译后也会转换成二进制数，程序运行时在计算机内部也是以二进制来处理这些信息的（ 图 2-2 ）。

对于用二进制数表示的信息，无论它原本是数值、字符，还是某种图案，计算机都不做任何区分。至于这些信息应该如何进行处理（运算），必须由负责编写程序的各位来给出具体的指示。例如，对于 01000001 这个二进制数，我们既可以把它当作数值来进行加法运算，也可以把它当作字符“A”显示出来，还可以把它当作“□■□□□□□■”这样的一个图案打印出来。如何处理数据是由程序的编写方式决定的。 YoAt6uexREuMK9+oIU3YHF8ZvTMGgS12le2vkYlMRWB2falJKdQjJxC0bxhOCh8X