
【电】 binary arithmetic operation
【电】 binary
【计】 arithmetic operation
【经】 arithmetic operation; arithmetical caluculations
二进制算术运算(Binary Arithmetic Operations)是计算机科学和数字电子技术中的核心概念,指基于二进制数系统(仅包含0和1两个符号)进行的数学运算,包括加法、减法、乘法和除法。其英文术语为"Binary Arithmetic Operations",在计算机硬件设计与程序开发中具有基础性作用。
基本运算类型
$1 + 1 = 10$(十进制中的2)
该运算是中央处理器(CPU)中算术逻辑单元(ALU)的核心功能(参考:John L. Hennessy《计算机组成与设计》)。
$10 - 1 = 1$(十进制中的2-1=1)
$11 times 10 = 110$(十进制中的3×2=6)
数学原理与工程实现
二进制运算遵循布尔代数规则,通过逻辑门电路(如全加器、半加器)在硬件层面执行。IEEE标准754定义了浮点数二进制运算规范,确保跨平台计算的一致性(参考:IEEE Standards Association官网)。
应用领域
该技术广泛应用于数据加密、图形渲染、人工智能训练等领域。例如,GPU通过并行二进制运算加速深度学习模型训练(参考:NVIDIA开发者技术文档)。
“二进算术运算”指二进制数制下的基本算术操作,包括加、减、乘、除四种运算。二进制仅用数字0和1表示数值,是计算机运算的基础。以下是详细解释:
二进制加法
规则:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(进位1)。
例如:计算1101₂ + 1011₂:
1 1 0 1
+ 1 0 1 1
----------
1 1 0 0 0
从右向左逐位相加,注意进位。
二进制减法
规则:0-0=0;1-0=1;1-1=0;0-1需向高位借位(变为10-1=1)。
例如:计算1100₂ - 1011₂:
1 1 0 0
- 1 0 1 1
----------
0 0 0 1
实际计算中,计算机常使用补码简化减法操作。
二进制乘法
规则与十进制类似,通过移位和加法实现。
例如:1010₂ × 101₂:
1 0 1 0
× 1 0 1
----------
1 0 1 0(1010左移0位)
0 0 0 0(1010左移1位)
1 0 1 0(1010左移2位)
----------
1 1 0 0 1 0
二进制除法 通过重复减法和移位实现。例如:1101₂ ÷ 10₂ = 110₂余1,即十进制13 ÷ 2 = 6余1。
特点与应用:二进制运算仅需处理0和1,硬件实现简单(如逻辑门电路),是计算机CPU算术逻辑单元(ALU)的核心基础。所有复杂运算(如浮点运算)最终都会分解为二进制算术操作。
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