位、字节、1 和 0 如何帮助计算机思考

如今的计算机能够完成各种奇妙的计算。但是，如果你将其中一个解决问题的引擎分解成其基本部分，你会发现它的核心是最基本的内存单位：位。位是微小的二进制开关，是计算机执行的许多基本操作的基础。它是内存的最小单位，有两种状态：开和关，也称为一和零。位还可以表示信息和值，如真（一）和假（零），被认为是机器的语言。

将这些位元排列成半导体芯片上巧妙而复杂的矩阵，使计算机科学家能够执行各种各样的任务，例如编码信息和从内存中检索数据。随着计算机科学家将越来越多的此类开关堆叠到处理单元上，开关变得难以管理，这就是为什么位元有时被组织成八个一组，也称为字节。

位与字节

可以用位表示的值状态可以呈指数增长。因此，如果您有 8 位或一个字节，则可以表示 256 种状态或值。用位计数有点像算盘计数，但列值是二的阶（128、64、32、16、8、4、2、1）。因此，虽然十进制数系统中的零和一对应于二进制数系统中的零和一，但十进制中的二是二进制中的 10，十进制中的三是二进制中的 11，十进制中的四是二进制中的 100。用字节可以表示的最大数字是 255，二进制为 11111111，因为它是 128+64+32+16+8+4+2+1。

您还可以用字节表示比用位更复杂的信息。虽然位只能是 1 或 0，但字节可以存储字符、符号和大数字等数据。

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字节通常也是可以“寻址”的最小信息单位。这意味着字节实际上可以有各种地址，这些地址告诉计算机从哪些交叉线（或交叉街道，如果你想把芯片想象成一个小城市）检索存储的值。所有程序都带有预制的命令或操作代码，它们将地址与值关联起来，将值与变量关联起来。不同类型的书面代码可以将字节中的 256 种状态与字母等项目关联起来。例如，计算机文本的 ASCII 码（将数值分配给字母、标点符号和其他字符）表示，如果您有一个看起来像 01000100 或十进制数字 68 的字节，则它对应于大写字母“D”。通过以有趣的组合对字节进行排序，您还可以使用代码来制作颜色。

字节作为单位可以让你衡量可以存储不同类型信息的内存量。例如，如果你要输入一个包含 1,000 个字母的注释，这将占用 1,000 字节的内存。从历史上看，由于业界希望以二进制进行计数，因此它仍然使用千字节、兆字节、千兆字节和太字节等单位，但事情变得更加复杂：千字节并不总是 1,000 字节（正如前缀让你假设的那样）。

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事实上，1 千字节实际上是 2^10，即 1,024 字节。其他内存单位也是如此 - 它们是字节的粗略表示。1 千兆字节略大于 10 亿字节（2^30），而 1 兆兆字节大约为 1 万亿字节（2^40）。后来引入了特殊前缀，如 kibi、mebi、gibi，以解释这些差异，尽管许多计算机科学家仍然喜欢坚持使用旧的命名系统。