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揭秘二進制,從萊布尼茨發(fā)明到計算機科學基石的演變

2025-05-07  來源:互聯(lián)網(wǎng)   

導讀親愛的讀者們,今天我們來揭開二進制的神秘面紗。它并非源于中國的太極八卦,而是德國數(shù)學家萊布尼茨的智慧結晶。從易經(jīng)的陰陽哲學到現(xiàn)代計算機的基石,二進制見證了科技的...

親愛的讀者們,今天我們來揭開二進制的神秘面紗。它并非源于中國的太極八卦,而是德國數(shù)學家萊布尼茨的智慧結晶。從易經(jīng)的陰陽哲學到現(xiàn)代計算機的基石,二進制見證了科技的飛躍。它以簡單的0和1,構建了復雜的世界,是計算機科學和電子工程的靈魂。讓我們一起探索這充滿智慧與變革力量的數(shù)字系統(tǒng)吧!

二進制,這一看似簡單的數(shù)字系統(tǒng),卻蘊含著深遠的智慧與變革力量,關于它的發(fā)明者,有一個流傳甚廣的誤解,即它與中國的太極八卦圖有著直接關聯(lián),事實遠非如此。

盡管太極八卦圖與二進制在抽象層面存在某些相似之處,如陰陽的二元對立,但它們在理論基礎、應用領域和文化背景上存在顯著差異,萊布尼茨發(fā)明二進制并未直接受到太極八卦圖的啟發(fā)。

我們深入探討二進制的真正發(fā)明者,二進制是由德國數(shù)學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)在17世紀晚期首先提出的,萊布尼茨是一位博學多才的學者,不僅精通數(shù)學,還涉獵哲學、邏輯、語言學等領域,他在研究中國的《易經(jīng)》時,深受其中陰陽概念的啟發(fā),從而提出了二進制數(shù)的概念。

值得一提的是,萊布尼茨在1701年收到了法國傳教士白晉贈送的周易圖,這或許加深了他對易經(jīng)的理解,但并未直接影響到二進制的發(fā)明,白晉的周易圖基于中國古代的《周易》哲學思想,而萊布尼茨的二進制則是一種數(shù)學邏輯系統(tǒng),二者在性質和應用上大相徑庭。

提出計算機采用二進制的科學家

在計算機的發(fā)展歷程中,馮·諾依曼(John von Neumann)是一位不可忽視的重要人物,他不僅提出了計算機采用二進制的理念,還為計算機體系結構的發(fā)展奠定了基礎。

馮·諾依曼,出生于1903年的匈牙利布達佩斯,是一位多才多藝的科學家,他曾在數(shù)學、物理學、化學等領域取得卓越成就,是美國國家科學院院士,普林斯頓高等研究院教授。

馮·諾依曼計算機的基本思想是:數(shù)字計算機的數(shù)制采用二進制;計算機應該按照程序順序執(zhí)行,他最先提出程序存儲的思想,并成功將其運用在計算機的設計之中,根據(jù)這一原理制造的計算機被稱為馮·諾依曼結構計算機。

值得一提的是,萊布尼茨也曾在二進制領域做出貢獻,他并未直接提出計算機采用二進制的理念,這一理念是由馮·諾依曼首先提出的。

馮諾依曼計算機為什么用二進制?

馮·諾依曼計算機之所以采用二進制,主要原因有以下幾點:

1、易于實現(xiàn):兩個狀態(tài)的系統(tǒng)容易實現(xiàn),運算法則簡單,可進行邏輯運算。

2、數(shù)字裝置簡單可靠:所用元件少,只有兩個數(shù)碼0和1,因此每一位數(shù)都可用任何具有兩個不同穩(wěn)定狀態(tài)的元件來表示。

3、基本運算規(guī)則簡單:運算操作方便,易于實現(xiàn)。

4、存儲程序控制:馮·諾依曼在EDVAC計算機方案中,首次提出了兩個革命性的概念:采用二進制和存儲程序控制,他主張計算機中的數(shù)據(jù)和指令都應以二進制形式表示。

馮·諾依曼計算機的基本原理是存儲程序與程序控制,可以分解為以下幾點:

1、計算機內(nèi)部信息以二進制形式表示:二進制數(shù)的表示方式簡化了計算機的硬件設計,同時二進制數(shù)的運算規(guī)則簡單,有利于提高計算機的運算速度。

2、計算機采用存儲程序的方式工作:計算機可以自動執(zhí)行預先存儲在內(nèi)存中的指令序列,即程序。

為什么說電腦只認識0和1這兩個數(shù)字?

電腦之所以只認識0和1這兩個數(shù)字,主要是因為它們采用的二進制數(shù)制,二進制是18世紀德國數(shù)理哲學大師萊布尼茨發(fā)現(xiàn)的,它在計算技術中廣泛應用。

當前計算機系統(tǒng)幾乎完全采用二進制系統(tǒng),數(shù)據(jù)在計算機中主要以補碼的形式存儲,在計算機中,二進制是由非常微小的開關組成的,開關“開”表示1,“關”表示0。

以下原因也解釋了為什么電腦只認識0和1這兩個數(shù)字:

1、邏輯電路的0和1狀態(tài):電路的邏輯只有0和1兩個狀態(tài),這里的0和1并不是數(shù)字的0和1,而是表示兩種不同的狀態(tài),0表示低電平,1表示高電平。

2、電路的組成:計算機是由無數(shù)個邏輯電路組成的,只能根據(jù)0和1的無限位數(shù)和組合來表達信息。

3、信息存儲和運算:計算機中使用二進制數(shù),用0和1表示和識別電流的通和斷、電壓的高和低、電荷的有和無等兩種狀態(tài),簡單的0和1兩個數(shù)碼承擔著大量信息的輸入和輸出,完成了復雜多變的演算和邏輯思維過程。

二進制誰提出來的?

二進制是由德國數(shù)學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)提出的,易于實現(xiàn),運算簡單,在計算機科學、電子工程、數(shù)學等領域中得到了廣泛的應用。

萊布尼茨提出的二進制與易經(jīng)之間并非從屬關系,而是一種相互印證的關系,易經(jīng),作為中國古老的文化瑰寶,以陰陽哲學為基礎,描繪了宇宙萬物的運行規(guī)律,其中的六十四卦,每卦包含六個爻位,每個爻位又分為陽爻與陰爻,體現(xiàn)了二元對立與統(tǒng)一的思想。

二進制是由德國數(shù)學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨首先提出的,這一發(fā)明對計算機科學的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。

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