馮諾依曼計算機為什麼用二進位制,計算機為什麼採用二進位制?

時間 2022-08-31 16:22:58

1樓:月似當時

採用二進位制的主要原因是:兩個狀態的系統容易實現 、運算法則簡單、可進行邏輯運算。

馮諾依曼理論的要點是:數字計算機的數制採用二進位制;計算機應該按照程式順序執行。

人們把馮諾依曼的這個理論稱為馮諾依曼體系結構。從edvac到當前最先進的計算機都採用的是馮諾依曼體系結構。所以馮諾依曼是當之無愧的數字計算機之父。

根據馮諾依曼體系結構構成的計算機,必須具有如下功能:

把需要的程式和資料送至計算機中。必須具有長期記憶程式、資料、中間結果及最終運算結果的能力。

擴充套件資料

馮諾依曼計算機cpu的處理速度和記憶體容量的成長速率要遠大於兩者之間的流量,將大量數值從記憶體搬入搬出的操作占用了cpu大部分的執行時間,也造成了匯流排的瓶頸。

程式指令的執行是序列的,由程式計數器控制,這樣使得即使有關資料已經準備好,也必須遵循逐條執行指令序列,影響了系統執行的速度;

儲存器是線性編址,按順序排列的位址訪問,這是有利於儲存和執行機器語言,適用於數值計算。但高階語言的儲存採用的是一組有名字的變數,是按名字呼叫變數而非按位址訪問,且高階語言中的每個操作對於任何資料型別都是通用的,不管採用何種資料結構,多維陣列、二叉樹還是圖,最終在儲存器上都必須轉換成一維的線性儲存模型進行儲存。

這些因素都導致了機器語言和高階語言之間存在很大的語義差距,這些語義差距之間的對映大部分都要由編譯程式來完成,在很大程度上增加了編譯程式的工作量。

馮·諾依曼體系結構計算機是為邏輯和數值運算而誕生的,它以cpu為中心,i/o裝置與儲存器間的資料傳送都要經過運算器,在數值處理方面已經達到很高的速度和精度,但對非數值資料的處理效率比較低,需要在體系結構方面有革命性突破。

2樓:秒懂百科

馮·諾伊曼體系結構:計算機的數制採用二進位制

3樓:愛河蟹

因為二進位制是最簡單的,只有0和1

4樓:資料**

馮諾依曼體系結構有以下特點:

計算機處理的資料和指令一律用二進位制數表示;

指令和資料不加區別混合儲存在同乙個儲存器中;

順序執行程式的每一條指令;

計算機硬體由運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置五大部分組成。

馮諾依曼體系結構的計算機必須具有如下功能:

把需要的程式和資料送至計算機中;

必須具有長期記憶程式、資料、中間結果及最終運算結果的能力;

能夠完成各種算術、邏輯運算和資料傳送等資料加工處理的能力;

能夠根據需要控制程式走向,並能根據指令控制機器的各部件協調操作;

能夠按照要求將處理結果輸出給使用者。

計算機為什麼採用二進位制?

5樓:瓦吉姆中國行

原因如下:

1、技術上很容易實現

用雙穩態電路很容易表示二進位制數0和1。

2、高可靠性

二進位制系統中只使用兩位數0和1,所以在傳輸和處理中不容易出錯,從而保證了計算機的高可靠性。

3、簡單的操作規則

與十進位制數相比,二進位制數的運算規則要簡單得多,這不僅簡化了運算單元的結構,而且有助於提高運算速度。

4、邏輯量

二進位制數0和1完全對應於邏輯量「真」和「假」,因此使用二進位制數來表示二進位制邏輯是很自然的

5、二進位制數和十進位制數之間的轉換非常容易

當人們使用計算機時,他們仍然可以使用他們慣用的十進位制數字。計算機會自動將它們轉換成二進位制數進行儲存和處理,並在輸出處理結果時自動將二進位制數轉換成十進位制數,給工作帶來極大的方便。

6樓:

因為計算機是由邏輯電路組成的,邏輯電路通常有兩種狀態。比如乙個開關電路只有開和關,那麼用二進位制的1代表開,0代表關,這樣非常合適。

二進位制是由18世紀的德國數理哲學大師萊布尼茲發現,二進位制資料是用0和1兩個數碼來表示的數。目前市面上的計算機系統基本上用的都是二進位制系統,而資料在計算機中主要是以補碼的形式儲存的。

繼電器計算機是第一台使用二進位制來運算的數字計算機,它使用了440個繼電器,有貝爾實驗室的喬治·斯蒂比茲製造完成。1952 年由計算機之父馮諾依曼設計的電子計算機edvac問世,edvac是第一台現代意義的通用計算機。

二進位制在物理上最易實現儲存,便於進行加、減運算和計數編碼,便於邏輯判斷(是或非),抗干擾能力強,可靠性高。這些優點讓二進位製成為計算機系統的最佳選擇。

7樓:atm半夏螢光

因為二進位制是最簡單的進製,技術上很容易實現,所以計算機採用二進位制。

二進位制數和十進位制數之間的轉換非常容易,當人們使用計算機時,他們仍然可以使用他們慣用的十進位制數字。計算機會自動將它們轉換成二進位制數進行儲存和處理,並在輸出處理結果時自動將二進位制數轉換成十進位制數,給工作帶來極大的方便。

二進位制資料是用0和1兩個數碼來表示的數。它的基數為2,進製規則是「逢二進一」,借位規則是「借一當二」,由18世紀德國數理哲學大師萊布尼茲發現。當前的計算機系統使用的基本上是二進位制系統,資料在計算機中主要是以補碼的形式儲存的。

簡單的操作規則,與十進位制數相比,二進位制數的運算規則要簡單得多,這不僅簡化了運算單元的結構,而且有助於提高運算速度。

8樓:李蕊智雲

因為電路只有通、斷兩種狀態,用它們分別來表示0和1,這樣二進位制用於電腦就成了必然了。

9樓:歡是歡

最開始的不還是因為只有二進位制可以實現計算機的基本要求,其他的要不是技術達不到就是不適合,所以就選用了二進位制。

10樓:琪琪姐

二進位制是計算計十八中的一種數制,主要用0和1兩個數碼來表示,進製規則是「逢二進一」。計算機使用二進位制進行運算,在技術上很容易實現。而且二進位制的運算規則很簡單,二進位制數0和1正好與邏輯量「假」和「真」相對應。

實際上,計算機只是用二進位制執行運算,結果還是用其他進製表現。

11樓:樂趣情感

用二進位制,只能表示0/1兩種狀態,乙個電子元器件恰好能夠作出判斷並執行命令,完美匹配。用三進製的話,能夠表示三種狀態,這樣一來最少要用兩個電子元器件合作才能判斷出是哪一種狀態。

12樓:匿名使用者

計算機使用二進位制其實是不得已而為之的,有點常識的人都知道,計算機是用電的,而電路只有通電和斷電兩種狀態,計算機就是利用這兩種狀態的交替來進行運算的。不僅僅是計算機,所有使用積體電路的物品都只能使用二進位制。迄今為止還沒有八進位制和十六進製製作為基本**的晶元出現,但是可以使用這兩種進製的演算法。

所謂的十進位制也只是指演算法,而不是**。實際上二進位制的計算是非常繁瑣的,不信的話可以自己試一下,計算機可以使用二進位制是因為他的運算速度很快而已。

13樓:可可**沒有腦袋

因為二進位制是最簡單的進製,技術上很容易實現。

二進位制的系統方便,相對於十進位制更好編寫,二進位制的運算法則少,運算簡單。

14樓:說新冬易朵

計算機作為一種電子計算工具,是由大量的電子器件組成的,在這些電子器件中,電路的通和斷、電位的高和低,用兩個數字符號「1」和「0」分別表示容易實現。同時二進位制的運算法則也很簡單,因此,在計算機內部通常用二進位制**來作為內部儲存、傳輸和處理資料。

二進位制是一種非常古老的進製,由於在現代被用於電子計算機中,而舊貌換新顏變得身價倍增起來。

在現實生活和記數器中,如果表示數的「器件」只有兩種狀態,如電燈的「亮」與「滅」,開關的「開」與「關」。一種狀態表示數碼0,另一種狀態表示數碼1,1加1應該等於2,因為沒有數碼2,只能向上乙個數字進一,就是採用「滿二進一」的原則,這和十進位制是採用「滿十進一」原則完全相同。

1+1=10,10+1=11,11+1=100,100+1=101,

101+1=110,110+1=111,111+1+=1000,……,

可見二進位制的10表示二,100表示四,1000表示八,10000表示十六,……。

二進位制同樣是「位值制」。同乙個數碼1,在不同數字上表示的數值是不同的。如11111,從右往左數,第一位的1就是一,第二位的1表示二,第三位的1表示四,第四位的1表示八,第五位的1表示十六。

用大家熟悉的十進位制說明這個二進位制數的含意,有以下關係式

(11111)(二進位制)=1×24+1×23+1×22+1×2+1(十進位制)

乙個二進位制整數,從右邊第一位起,各位的計數單位分別是1,2,22,23,…,2n,…。

計算機內部之所以採用二進位制,其主要原因是二進位制具有以下優點:

(1)技術上容易實現。用雙穩態電路表示二進位制數字0和1是很容易的事情。

(2)可靠性高。二進位制中只使用0和1兩個數字,傳輸和處理時不易出錯,因而可以保障計算機具有很高的可靠性。

(3)運算規則簡單。與十進位制數相比,二進位制數的運算規則要簡單得多,這不僅可以使運算器的結構得到簡化,而且有利於提高運算速度。

(4)與邏輯量相吻合。二進位制數0和1正好與邏輯量「真」和「假」相對應,因此用二進位制數表示二值邏輯顯得十分自然。

(5)二進位制數與十進位制數之間的轉換相當容易。人們使用計算機時可以仍然使用自己所習慣的十進位制數,而計算機將其自動轉換成二進位制數儲存和處理,輸出處理結果時又將二進位制數自動轉換成十進位制數,這給工作帶來極大的方便

15樓:洞若觀火人世間

二進位制的系統方便,好編寫,所以才用這種方式。

因為十進位制系統需要每乙個bit有十種狀態,代表十種不同的情況然後,才能由這些有十種狀態的bit 組合成更複雜的結構,表達更複雜的資訊,以便計算機可以進行各種運算。這樣做不是完全不可行,而是會非常複雜,同時容錯性也比較低。

說到底,還是人類的電子技術不夠強大,沒法支撐十種狀態的計算機系統。不過歷史上是存在三進製計算機的,但是顯然沒有流行開來。。除了因為發明者是蘇聯,所以無法在歐美流傳外,很可能還有三進製計算機並沒有比二進位制計算機多出什麼逆天的特性,同時成本卻太高的緣故吧。

16樓:半盒夏

1.從可行性來說,採用二進位制,只有0和1兩個狀態,能夠表示0和1兩種狀態的電子器件有很多,比如開關的接通和斷開、電晶體的導通和截止、磁原件的正負剩磁、電位電平的高低等都可以表示0和1兩個數。使用二進位制,電子器件具有實現的可行性。

2.從運算的簡易性來說,二進位制的運算法則少,運算簡單,使計算機運算器的硬體結構大大簡化(十進位制乘法九九口訣有55條公式,而二進位制乘法只有四條規則)。

3.從邏輯上講,由於二進位制0和1正好和邏輯**假和真相對應,有邏輯代數的理論基礎,用二進位制表示二值邏輯很自然。

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