0和1的世界有多神奇

從1數(shù)到10，對我們來說很簡單，畢竟我們有10根手指。如果一只小鴨子需要數(shù)數(shù)，它將怎么數(shù)呢？伸出一只翅膀是1，再伸出一只翅膀是2，要數(shù)3……可就難啦！

半個多世紀前，科學家在發(fā)明計算機的時候，也遇到了同樣的困難。當時的電子元件很原始，基本只有“開”與“關(guān)”兩種工作狀態(tài)，想要可靠地表示從1到10的數(shù)值實在太難了。要利用高速的電子元件幫我們進行計算，就必須找出適應(yīng)電子元件工作方式的計算方法。

幸運的是，17世紀的數(shù)學家萊布尼茨已經(jīng)找到了解決這個問題的答案。在他的手稿里，描繪了二進制這種奇妙的數(shù)字系統(tǒng)。

二進制只有0和1兩個數(shù)字，卻可以與十進制的自然數(shù)一一對應(yīng)。下面這張簡單的表格就反映了二進制與十進制的對應(yīng)關(guān)系。

二進制逢1進位，而十進制是逢9進位；二進制數(shù)和十進制數(shù)能相互轉(zhuǎn)換，并且同樣能進行各種運算。比如，十進制的1+1=2與二進制的1+1=10就是完全等價的。

二進制最大的缺點是數(shù)字很長，比如二進制數(shù)110110有6位，對應(yīng)的十進制數(shù)54才2位。看起來有點繞的二進制，誕生了幾百年似乎都沒有什么用處。不過，1和0正好與電子元件的“開”與“關(guān)”不謀而合。于是，二進制時來運轉(zhuǎn)，成了計算機工作的基本數(shù)制。

有了二進制做基礎(chǔ)，下面的事情就簡單多了?？茖W家把許許多多的電子元件按照一定規(guī)則組裝好，它們就能勤勤懇懇地進行二進制計算了。

早期的計算機很“笨”，人們需要自己把十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，然后制作出長長的穿孔紙帶，有孔的位置表示“1”，沒有孔的位置表示“0”。計算機“吞”下并識別紙帶之后，才能知道需要計算什么數(shù)字。每次計算的規(guī)則，也要靠手工在操作臺上扳動開關(guān)設(shè)定。

等到計算機終于完成了計算，再把表示結(jié)果的穿孔紙帶“吐”出來，或是用一大排指示燈告訴人們答案。這些紙帶或指示燈都是用二進制表示的，還得再轉(zhuǎn)換成十進制。即便如此，第一臺計算機也比人工要快上很多倍，能每秒執(zhí)行5000次加法運算。

隨著科技的進步，計算機的計算速度越來越快，而且具備了更多的功能。人們發(fā)明了鍵盤和鼠標等輸入設(shè)備、顯示器和打印機等輸出設(shè)備，計算機的使用變得越來越方便。

相比剛發(fā)明出來的時候，現(xiàn)在計算機的速度和功能增強了無數(shù)倍，不過它們的計算原理還是傳統(tǒng)的二進制。普普通通的0和1仍然是計算機世界中最基本的元素。

選自《小學生科學素質(zhì)讀本》