二进制系统中(zhōng ),每一个数字位称为“比特(tè )”。比特是信息的最小单位,组合多个比特,可以表示(🐛)更大的数值或信息(💀)。计算机内部,所有的(😦)数据、指令和信息(🚕)最(zuì )终都是以二进(🏠)制的形式存储(chǔ )和(📇)处理的。比如,一个字(🔰)节(jiē )包含8个比特,可以表达从0到(dào )255的十进制数值。图像的存储(chǔ )与传输
计算机的内存中,二(èr )进制数据以极高的速度被写(xiě )入和读取。每个内存单元都有一个唯一的地址,可以快速访(🔀)问。程序员编写程序(🔜)时,实际上是操纵这(🎖)串0和1,编程语言中的(👢)数据结构和控制流(👿),绘(huì )制出逻辑上的(🎮)操作。运算时(shí ),CPU将这些数值汇聚一起,完(wán )成加法、减法等基本的运算(suàn )。
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例如,一(yī )幅标准的24位色图像中,每个像素由3个字节构成,每个字节可以表示256种颜(🚯)色变化(2^8=256)。,每个像(😺)素的颜色用24位二进(🗒)制数表示——8位用(😚)于红色,8位用(yòng )于绿(⛔)色,8位用于蓝色。这样(👱)(yàng ),当我们获取到所有像素的(de )信息后,就可以将它们组合(hé )成一串长长的二进制数,形(xíng )成一幅图像的完整表示。
掌握二进制数的补码表示法也是一项重要技能,补码可以(🔹)有效地表示负数,简(🧛)化了计算机的运算(📎)过程。了解二进制的(🎙)基(jī )础知识后,你将(➗)能够更深入(rù )地探(🎥)索计算机的底层工作原(yuán )理,并为后续的学习打下坚(jiān )实的基础。
了解二进制的原(yuán )理,下一步是如何编程中有(yǒu )效地使用这些知识。许多编程语言都提供了一系列函数和运算符来处理二进制数据。例(🚎)如,Python中,可以直接使用(🌖)内置函数将十进制(🍌)数转换为二进制(zhì(🌸) ),并进行相关的二进(💙)制运算(suàn )。使用位运(📊)算符(如AND、OR、XOR等(děng )),开发者能够高效地处理(lǐ )低层次数据,进行快速运算(suàn )和存储优化。