2.1 用二进制数表示计算机信息的原因

想必大家都知道计算机内部是由IC这种电子部件构成的。第1章介绍的CPU（微处理器）和内存也是IC的一种。IC有几种不同的形状，有的像一条黑色蜈蚣，在其两侧有数个乃至数百个引脚；有的则像插花用的针盘，引脚在IC内部并排排列着。IC的所有引脚，只有直流电压0V或5V两个状态。也就是说，IC的一个引脚，只能表示两个状态。

IC的这个特性，决定了计算机的信息数据只能用二进制数来处理。由于1位（一个引脚）只能表示两个状态，所以二进制的计数方式就变成了0、1、10、11、100…这种形式。虽然二进制数并不是专门为IC而设计的，但是和IC的特性非常吻合（图2-1）。计算机处理信息的最小单位——位，就相当于二进制中的一位。位的英文bit是二进制数位（binary digit）的缩写。

图2-1 IC的一个引脚表示二进制数的1位

二进制数的位数一般是8位、16位、32位……也就是8的倍数，这是因为计算机所处理的信息的基本单位是8位二进制数。8位二进制数被称为一个字节。字节是最基本的信息计量单位。位是最小单位，字节是基本单位。内存和磁盘都使用字节单位来存储和读写数据，使用位单位则无法读写数据。因此，字节是信息的基本单位。

用字节单位处理数据时，如果数字小于存储数据的字节数（=二进制数的位数），那么高位上就用0填补。例如，100111这个6位二进制数，用8位（=1字节）表示时为00100111，用16位（=2字节）表示时为0000000000100111。奔腾等32位微处理器，具有32个引脚以用于信息的输入和输出。也就是说，奔腾一次可以处理32位（32位=4字节）的二进制数信息。

程序中，即使是用十进制数和文字等记述信息，在编译后也会转换成二进制数的值，所以，程序运行时计算机内部处理的也是用二进制数表示的信息（图2-2）。

图2-2 计算机内部所有信息都用二进制数处理

对于用二进制数表示的信息，计算机不会区分它是数值、文字，还是某种图片的模式等，而是根据编写程序的各位对计算机发出的指示来进行信息的处理（运算）。例如00100111这样的二进制数，既可以视为纯粹的数值作加法运算，也可以视为“‘”（单引号，single quotation）文字而显示在显示器上，或者视为■■□■■□□□这一图形模式印刷出来。具体进行何种处理，取决于程序的编写方式。