2.1 用二進制數表示計算機信息的原因

想必大家都知道計算機內部是由IC這種電子部件構成的。第1章介紹的CPU（微處理器）和內存也是IC的一種。IC有幾種不同的形狀，有的像一條黑色蜈蚣，在其兩側有數個乃至數百個引腳；有的則像插花用的針盤，引腳在IC內部并排排列著。IC的所有引腳，只有直流電壓0V或5V兩個狀態。也就是說，IC的一個引腳，只能表示兩個狀態。

IC的這個特性，決定了計算機的信息數據只能用二進制數來處理。由于1位（一個引腳）只能表示兩個狀態，所以二進制的計數方式就變成了0、1、10、11、100…這種形式。雖然二進制數并不是專門為IC而設計的，但是和IC的特性非常吻合（圖2-1）。計算機處理信息的最小單位——位，就相當于二進制中的一位。位的英文bit是二進制數位（binary digit）的縮寫。

圖2-1 IC的一個引腳表示二進制數的1位

二進制數的位數一般是8位、16位、32位……也就是8的倍數，這是因為計算機所處理的信息的基本單位是8位二進制數。8位二進制數被稱為一個字節。字節是最基本的信息計量單位。位是最小單位，字節是基本單位。內存和磁盤都使用字節單位來存儲和讀寫數據，使用位單位則無法讀寫數據。因此，字節是信息的基本單位。

用字節單位處理數據時，如果數字小于存儲數據的字節數（=二進制數的位數），那么高位上就用0填補。例如，100111這個6位二進制數，用8位（=1字節）表示時為00100111，用16位（=2字節）表示時為0000000000100111。奔騰等32位微處理器，具有32個引腳以用于信息的輸入和輸出。也就是說，奔騰一次可以處理32位（32位=4字節）的二進制數信息。

程序中，即使是用十進制數和文字等記述信息，在編譯后也會轉換成二進制數的值，所以，程序運行時計算機內部處理的也是用二進制數表示的信息（圖2-2）。

圖2-2 計算機內部所有信息都用二進制數處理

對于用二進制數表示的信息，計算機不會區分它是數值、文字，還是某種圖片的模式等，而是根據編寫程序的各位對計算機發出的指示來進行信息的處理（運算）。例如00100111這樣的二進制數，既可以視為純粹的數值作加法運算，也可以視為“‘”（單引號，single quotation）文字而顯示在顯示器上，或者視為■■□■■□□□這一圖形模式印刷出來。具體進行何種處理，取決于程序的編寫方式。