歷史起源
德國著名的數學家和哲學家萊布尼茲,對帕斯卡的加法機很感興趣。於是,萊布尼茲也開始了對計算機的研究。
研究過程
1672年1月,萊布尼茲搞出了一個木製的機器模型,向英國皇家學會會員們做了演示。但這個模型只能說明原理,不能正常運行。此後,為了加快研製計算機的進程,萊布尼茲在巴黎定居4年。在巴黎,他與一位著名鐘錶匠奧利韋合作。他只需對奧利韋作一些簡單的說明,實際的製造工作就全部由這位鐘錶匠獨自去完成。1674年,最後定型的那台機器,就是由奧利韋一人裝配而成的。萊布尼茲的這台乘法機長約1米,寬30厘米,高25厘米。它由不動的計數器和可動的定位機構兩部分組成。整個機器由一套齒輪系統來傳動,它的重要部件是階梯形軸,便於實現簡單的乘除運算。
萊布尼茲設計的樣機,先後在巴黎,倫敦展出。由於他在計算設備上的出色成就,被選為英國皇家學會會員。1700年,他被選為巴黎科學院院士。
萊布尼茲在法國定居時,同在華的傳教士白晉有密切聯繫。白晉曾為康熙皇帝講過數學課,他對中國的易經很感興趣,曾在1701年寄給萊布尼茲兩張易經圖,其中一張就是有名的“伏羲六十四卦方位圓圖”。萊布尼茲驚奇地發現,這六十四卦正好與64個二進制數相對應。萊布尼茲認為中國的八卦是世界上最早的二進制記數法。為此, 萊布尼茲非常嚮往和崇尚中國的古代文明,他把自己研製的乘法機的複製品贈送給中國皇帝康熙,以表達他對中國的敬意。
法則
二進制的運算算術運算二進制的加法:0+0=0,0+1=1 ,1+0=1, 1+1=10(向高位進位);即7=111
10=1010 3=11
二進制的減法:0-0=0,0-1=1(向高位借位) 1-0=1,1-1=0 (模二加運算或異或運算) ;
二進制的乘法:0 * 0 = 0 0 * 1 = 0,1 * 0 = 0,1 * 1 = 1 二進制的除法:0÷0 = 0,0÷1 = 0,1÷0 = 0 (無意義),1÷1 = 1 ;
邏輯運算二進制的或運算:遇1得1 二進制的與運算:遇0得0 二進制的非運算:各位取反。
轉換
首先我們得了解一個概念,叫“權”。“權”就是進制的基底的n次冪。如二進制的權就是(2)^n了,十進制的權就是(10)^n,看到十進制我們就很自然的想到科學計算法中的(10)^n,對吧?有了權這個定義之後,我們就可以隨便把一個進制的數轉化成另一個進制的數了。日常生活中,由於電腦的位元組,漢字西文的位元組的原因,二進制最常見的轉換是八進制,十六進制,三十二進制,當然還有十進制。
二進制轉換為其他進制:
(1)二進制轉換成十進制:基數乘以權,然後相加,簡化運算時可以把數位數是0的項不寫出來,(因為0乘以其他不為0的數都是0)。小數部分也一樣,但精確度較少。
(2)二進制轉換為八進制:採用“三位一併法”(是以小數點為中心向左右兩邊以每三位分組,不足的補上0)這樣就可以輕鬆的進行轉換。例:將二進制數(11100101.11101011)2轉換成八進制數。 (11100101.11101011)2=(345.353)8
(3)二進制轉換為十六進制:採用的是“四位一併法”,整數部分從低位開始,每四位二進制數為一組,最後不足四位的,則在高位加0補足四位為止,也可以不補0;小數部分從高位開始,每四位二進制數為一組,最後不足四位的,必須在低位加0補足四位,然後用對應的十六進制數來代替,再按順序寫出對應的十六進制數。例:將二進制數(10011111011.11101100)2轉換成十六進制數。(10011111011.11101100)2=(4FB.EC)16
其他進制轉換為二進制:
(1)十進制轉換為二進制
整數轉換:採用連續除基取余,逆序排列法,直至商為0。
小數轉換:採用連續乘基(即2)取整,順序排列法。例(0.8125)10=(0.1101)2。步驟:0.8125*2=1.625,0.625*2=1.25,0.25*2=0.5,0.5*2-=1.0,則正向取整得(0.1101)2。
(2)八進制轉換為二進制:把每一位八進制數對應轉換為一個三位二進制數。例(745.361)8= (111100101.011110001)2
(3)十六進制轉換為二進制:把每一位十六進制數對應轉換為一個四位二進制數。