题目
冯·诺依曼结构计算机中数据采用二进制编码表示,其主要原因是( )。Ⅰ.二进制的运算规则简单Ⅱ.制造两个稳态的物理器件较容易Ⅲ.便于用逻辑门电路实现算术运算A. 仅Ⅰ、ⅡB. 仅Ⅰ、ⅢC. 仅Ⅱ、ⅢD. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
冯·诺依曼结构计算机中数据采用二进制编码表示,其主要原因是( )。Ⅰ.二进制的运算规则简单Ⅱ.制造两个稳态的物理器件较容易Ⅲ.便于用逻辑门电路实现算术运算
A. 仅Ⅰ、Ⅱ
B. 仅Ⅰ、Ⅲ
C. 仅Ⅱ、Ⅲ
D. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
题目解答
答案
D. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ
解析
本题考查冯·诺依曼结构计算机中采用二进制编码的主要原因,需结合二进制的特性与计算机硬件实现的需求分析:
原因Ⅰ:二进制的运算规则简单
二进制只有“0”和“1”两个数码,算术运算(如加减乘除)的规则远少于十进制(十进制有10个数码,运算规则复杂)。例如,二进制加法仅需遵循“0+0=0、0+1=1、1+0=1、1+1=10”四条规则,而十进制加法需55条规则。运算规则简单可降低计算机硬件设计复杂度,提高运算效率,因此是采用二进制的重要原因。
原因Ⅱ:制造两个稳态的物理器件较容易
计算机硬件需用物理器件表示“0”和“1”,即需要具有“稳定的两个状态”的器件。例如,晶体管的“导通”和“截止”、电容的“充电”和“放电”、开关的“闭合”和“断开”等,均为易于实现的双稳态物理特性。若采用十进制,则需制造能稳定表示10种状态的器件,技术上难度极大且成本高昂,因此双稳态器件的易实现性是二进制的核心优势。
原因Ⅲ:便于用逻辑门电路实现算术运算
逻辑门电路(如与门、或门、非门、异或门等)是计算机运算的基础,其输入和输出均为“0”或“1”的二进制信号。算术运算可通过逻辑门的组合实现:例如,半加器用异或门实现“无进位加法”,全加器用异或门、与门、或门组合实现“有进位加法”。若采用其他进制,需复杂的电路设计才能完成运算,而二进制与逻辑门电路的天然兼容性极大简化了硬件实现。
结论
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均是采用二进制编码的主要原因。