为什么计算机设计多采用二进制？

乍一看，二进制非常简单，但很少直接出现在现实生活中。它只使用两个数字0和1来表示所有的数字，并且每秒前进一个数字，所以它看起来像一个字符串“1010101 …”。当前的计算机系统基本上使用二进制。由于每个数字上可以表示的数字非常小，所以当表示同样大的数字时，二进制系统需要更多的数字，例如十进制系统中的“8”，在二进制系统中将变成“1000”，从而使我们这些习惯于十进制系统的人很难读取机器代码。

为什么计算机采用这个系统？这是因为数字计算机是由逻辑电路组成的，逻辑电路最基本的状态是开和关两种。我们可以想象，如果电路中的开关分别对应于两位数字0和1而接通和断开，那么数据的每个数字都可以用这种方式表示，避免了不明确的中间状态，并且需要相对简单的元件。

这种方法也使数据具有较强的抗干扰能力。因为每一条数据只有两种状态，当它受到一定程度的干扰时，它仍然可以被可靠地区分出来。想象一下，如果在同一个组件上使用几个不同的状态，很容易由于干扰而导致不同状态之间的混淆，从而导致错误。当用于计算机设计时，二进制的这些优点使得它比其他二进制系统更容易实现和更可靠。

另外，对于计算机来说，基本的二进制运算规则简单易操作，有利于简化计算机内部结构，提高运算速度。此外，在逻辑代数中，二进制只有两个数字，这与逻辑代数中的“真”和“假”完全一致。考虑到逻辑代数是逻辑运算的理论基础，这给了计算机在逻辑运算中独特的优势。

当然，有些人在这方面提出了不同的观点，例如，前苏联曾经研制出三元计算机“Cetyhb”。它的设计者认为二进制计算规则非常简单，但不能完全表达人类的思想。一般来说，命题不一定是真的或假的，但也可能是未知的。在三元逻辑中，符号1代表真理；符号-1表示错误；符号0表示未知。这种逻辑表达更符合人工智能中计算机的发展趋势。它为计算机模糊操作和自主学习提供了可能。

随着技术的进步，电子管和晶体管等计算机元件已经被速度更快、可靠性更高的铁氧体磁芯和半导体二极管所取代。这些电子元件构成了一个良好的可控电流互感器，这使得实现三值逻辑电路成为可能。三元计算机包含三种不同的电压:正电压(1)、零电压(0)和负电压(-1)。理论上，三值逻辑电路比二值逻辑电路更快、更可靠，并且需要更少的设备和功率。然而，当时的电子工程师大多停留在这种非二进制研究的表面或形式上，并没有真正深入到实际应用中。后来，由于各种原因，这个项目终于陷入了停顿。

虽然我们在生活中很少遇到二进制的直接使用，但作为最原始、最基本的二进制，所有其他二进制都可以通过数值转换转换成二进制形式，这相当于与所有数据形式兼容。这在看似单调的计算机操作和我们丰富多彩的世界之间架起了一座桥梁。当我们在电脑上观看美丽的图片或欣赏一首优美的歌曲时，我们有没有想过它们的后面只是一串“1”和“0”的组合？