計算機中數據存儲和運算采用的是什么方式

小編給大家分享一下計算機中數據存儲和運算采用的是什么方式，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

在計算機中數據的存儲和運算采用的是“二進制”。因為二進制數只有“0”和“1”兩個基本符號，而計算機是由邏輯電路組成，邏輯電路通常只有兩個狀態，開關的接通與斷開，這兩種狀態正好可以用“1”和“0”表示。

計算機中的數據是采用二進制表示的。計算機中的數據按照基本用途可以分為兩類：數值型數據和非數值數據。數值型數據表示具體的數量，有正負大小之分。非數值數據主要包括字符、聲音、圖像等，這類數據在計算機中存儲和處理前需要以特定的編碼方式轉換為二進制表示形式。

（1）、進制的概念

進制也就是進位制，是人們規定的一種進位方法。 對于任何一種進制---X進制，就表示某一位置上的數運算時是逢X進一位。 十進制是逢十進一，十六進制是逢十六進一，二進制就是逢二進一

在采用進位計數的數字系統中，如果只用r個基本符號表示數值，則稱為r進制（Radix-r Number System），r稱為該數制的基數（Radix）。不同的數制的共同特點如下：

（1）、每一種數制都有篤定的符號集。例如，十進制數制的基本符號有十個：0,1,2...,9。二進制數制的基本符號有兩個：0和1.

（2）、每一種數制都使用位置表示法。即處于不同位置的數符所代表的值不同，與它所在位的權值有關。

例如：十進制1234.55可表示為

1234.55=1×10^3+2×10^2+3×10^1+4×10^0+5×10^(-1)+5×10^(-2)

可以看出，各種進位計數制中權的值恰好是基礎的某次冪。因此，對任何一種進位計數制表示的數都可以寫成按權展開的多項式。

（2）、計算機中為什么要用二進制

電腦使用二進制是由它的實現機理決定的。我們可以這么理解：電腦的基層部件是由集成電路組成的，這些集成電路可以看成是一個個門電路組成，（當然事實上沒有這么簡單的）。

當計算機工作的時候，電路通電工作，于是每個輸出端就有了電壓。電壓的高低通過模數轉換即轉換成了二進制：高電平是由1表示，低電平由0表示。也就是說將模擬電路轉換成為數字電路。這里的高電平與低電平可以人為確定，一般地，2.5伏以下即為低電平，3.2伏以上為高電平

電子計算機能以極高速度進行信息處理和加工，包括數據處理和加工，而且有極大的信息存儲能力。數據在計算機中以器件的物理狀態表示，采用二進制數字系統，計算機處理所有的字符或符號也要用二進制編碼來表示。用二進制的優點是容易表示，運算規則簡單，節省設備。人們知道，具有兩種穩定狀態的元件（如晶體管的導通和截止，繼電器的接通和斷開，電脈沖電平的高低等）容易找到，而要找到具有10種穩定狀態的元件來對應十進制的10個數就困難了

1）技術實現簡單，計算機是由邏輯電路組成，邏輯電路通常只有兩個狀態，開關的接通與斷開，這兩種狀態正好可以用“1”和“0”表示。   （2）簡化運算規則：兩個二進制數和、積運算組合各有三種，運算規則簡單，有利于簡化計算機內部結構，提高運算速度。   （3）適合邏輯運算：邏輯代數是邏輯運算的理論依據，二進制只有兩個數碼，正好與邏輯代數中的“真”和“假”相吻合。   （4）易于進行轉換，二進制與十進制數易于互相轉換。   （5）用二進制表示數據具有抗干擾能力強，可靠性高等優點。因為每位數據只有高低兩個狀態，當受到一定程度的干擾時，仍能可靠地分辨出它是高還是低。

（3）、八進制和十六進制出現是為什么

人類一般思維方式是以十進制來表示的，而計算機則是二進制，但是對于編程人員來說，都是需要直接與計算器打交道的，如果給我們一大串的二進制數。比如說一個4個字節的int型的數據：0000 1010 1111 0101 1000 1111 11111 1111，我想任何程序員看到這樣一大串的0、1都會很蛋疼。所以必須要有一種更加簡潔靈活的方式來呈現這對數據了。

你也許會說，直接用十進制吧，如果是那樣，就不能準確表達計算機思維方式了（二進制），所以，出現了八進制、十六進制，其實十六進制應用的更加廣泛，就比如說上面的int型的數據，直接轉換為八進制的話，32./3 余2 也就是說  ，我們還要在前面加0，但是轉換為十六進制就不同了。32/4=8，直接寫成十六進制的8個數值拼接的字符串，簡單明了。

所以說用十六進制表達二進制字符串無疑是最佳的方式，這就是八進制和十六進制出現的原因。

（4）、進制間的相互轉換問題

常用的進制有二進制、十進制、八進制和十六進制

二進制與十進制之間的轉換

十進制轉二進制

方法為：十進制數除2取余法，即十進制數除2，余數為權位上的數，得到的商值繼續除2，依此步驟繼續向下運算直到商為0為止。

（具體用法如下圖）

二進制轉十進制

方法為：把二進制數按權展開、相加即得十進制數。

（具體用法如下圖）

二進制與八進制之間的轉換

二進制轉八進制

方法為：3位二進制數按權展開相加得到1位八進制數。（注意事項，3位二進制轉成八進制是從右到左開始轉換，不足時補0）。

（具體用法如下圖）

八進制轉成二進制

方法為：八進制數通過除2取余法，得到二進制數，對每個八進制為3個二進制，不足時在最左邊補零。

（具體用法如下圖）

二進制與十六進制之間的轉換

二進制轉十六進制

方法為：與二進制轉八進制方法近似，八進制是取三合一，十六進制是取四合一。（注意事項，4位二進制轉成十六進制是從右到左開始轉換，不足時補0）。

（具體用法如下圖）

十六進制轉二進制

方法為：十六進制數通過除2取余法，得到二進制數，對每個十六進制為4個二進制，不足時在最左邊補零。

（具體用法如下圖）

十進制與八進制與十六進制之間的轉換

十進制轉八進制或者十六進制有兩種方法

第一：間接法—把十進制轉成二進制，然后再由二進制轉成八進制或者十六進制。這里不再做圖片用法解釋。

第二：直接法—把十進制轉八進制或者十六進制按照除8或者16取余，直到商為0為止。

（具體用法如下圖）

八進制或者十六進制轉成十進制

方法為：把八進制、十六進制數按權展開、相加即得十進制數。

（具體用法如下圖）

十六進制與八進制之間的轉換

八進制與十六進制之間的轉換有兩種方法

第一種：他們之間的轉換可以先轉成二進制然后再相互轉換。

第二種：他們之間的轉換可以先轉成十進制然后再相互轉換。

這里就不再進行圖片用法解釋。

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