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《你知道吗--现代科学中的100个问题》5、普通数和二进制数有什么区别?它们各有什么优点?

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  我们通常所用的数都是十进制数。这就是说,它们是按10的幂来进位的。我们写7291时,实际上就是7×103加上2×102加上9×101加上1×100。应当记住,
  103=10×10×10=1000;
  102=10×10=100;
  101=10;
  100=1。
  因此,7291就是7×1000加上2×100加上9×10再加上1。读出声的时候,就是七千二百九十一。
  由于我们对应用10的各次幂已经非常习惯,所以我们只须写出他们所乘的数(如7291),其余的都可以略去。
  其实,10的幂次并不是什么神秘的东西。任何一个比一大的数的幂次都可以起到这样的效果。例如,假定我们现在想用8的幂来写出7291这个数,这时应当记住
  80=1;
  81=8;
  82=8×8=64;
  83=8×8×8=512;
  84=8×8×8×8=4096。
  这样,我们就可以把7291写为1×84加上6×83加上1×82加上7×81再加上3×80。(请你们自己把这个数算出来,并看看所得出的答数。)如果只写出各次幂所要乘的数字,它就应当是16173。因此,我们可以说16173(八进制)=7291(十进制)。
  八进制的优点在于除了0以外,你只需记住七个数字。如果你想用数字8,那你可以写出8×83,而这就等于1×84。因此,不管任何时候,你都可以用1来代替8。所以十进制的8等于八进制的10;十进制的89等于八进制的131,依次类推。但是,用八进制时,一个数所用的总字数要比用十进制时多。由此可见,基数越小,所用的不同数字越少,但总字数则越多。
  当你用二十进制时,7291这个数将成为18×202加上4×201再加上11×200。在这种情形下,如果你把18写为#,并把11写为%,你就可以说#4%(二十进制)=7291(十进制)。用二十进制时你将不得不用19个不同的数字,但是每一个数所用的总字数就会少些。
  十进制是一种很方便的进位制。用这种进位制时,既不必记住过多的数字,而且在写一个数时,又可不必用过多的字数。
  什么是二进制数呢?在二进制的情况下,7291这个数等于1×212加上1×211加上1×210加上0×29加上0×28加上0×27加上1×26加上1×25加上1×24加上1×23加上0×22加上1×21再加上1×20。(请你们自己把这个数算出来,看看得出什么结果。但要记住29是9个2的乘积,亦即2×2×2×2×2×2×2×2×2=512。)如果只写出数字,那就是1110001111011(二进制)=7291(十进制)。
  由于二进制数只需要用两个数字,即1和0,所以做加法和乘法演算特别简单。但是即使一个很小的数,例如7291,也要用很多位数表示,因而很容易在我们头脑中造成混乱。
  但是,电子计算机则可以使用一个双向开关。把开关拨向某一方向,即把电流接通时,它就代表1。把开关拨向另一方向,即把电流断开时,它就代表0。这样,通过操纵电路,使它根据二进制的加法和乘法规则接通和断开,计算机就能以非常快的速度进行算术演算。同按十进制原理设计、用标有0到9的齿轮来进行演算的普通台式计算器相比,它的演算速度要快得多。