
【電】 binary arithmetic operation
【電】 binary
【計】 arithmetic operation
【經】 arithmetic operation; arithmetical caluculations
二進制算術運算(Binary Arithmetic Operations)是計算機科學和數字電子技術中的核心概念,指基于二進制數系統(僅包含0和1兩個符號)進行的數學運算,包括加法、減法、乘法和除法。其英文術語為"Binary Arithmetic Operations",在計算機硬件設計與程式開發中具有基礎性作用。
基本運算類型
$1 + 1 = 10$(十進制中的2)
該運算是中央處理器(CPU)中算術邏輯單元(ALU)的核心功能(參考:John L. Hennessy《計算機組成與設計》)。
$10 - 1 = 1$(十進制中的2-1=1)
$11 times 10 = 110$(十進制中的3×2=6)
數學原理與工程實現
二進制運算遵循布爾代數規則,通過邏輯門電路(如全加器、半加器)在硬件層面執行。IEEE标準754定義了浮點數二進制運算規範,确保跨平台計算的一緻性(參考:IEEE Standards Association官網)。
應用領域
該技術廣泛應用于數據加密、圖形渲染、人工智能訓練等領域。例如,GPU通過并行二進制運算加速深度學習模型訓練(參考:NVIDIA開發者技術文檔)。
“二進算術運算”指二進制數制下的基本算術操作,包括加、減、乘、除四種運算。二進制僅用數字0和1表示數值,是計算機運算的基礎。以下是詳細解釋:
二進制加法
規則:0+0=0;0+1=1;1+0=1;1+1=10(進位1)。
例如:計算1101₂ + 1011₂:
1 1 0 1
+ 1 0 1 1
----------
1 1 0 0 0
從右向左逐位相加,注意進位。
二進制減法
規則:0-0=0;1-0=1;1-1=0;0-1需向高位借位(變為10-1=1)。
例如:計算1100₂ - 1011₂:
1 1 0 0
- 1 0 1 1
----------
0 0 0 1
實際計算中,計算機常使用補碼簡化減法操作。
二進制乘法
規則與十進制類似,通過移位和加法實現。
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
二進制除法 通過重複減法和移位實現。例如:1101₂ ÷ 10₂ = 110₂餘1,即十進制13 ÷ 2 = 6餘1。
特點與應用:二進制運算僅需處理0和1,硬件實現簡單(如邏輯門電路),是計算機CPU算術邏輯單元(ALU)的核心基礎。所有複雜運算(如浮點運算)最終都會分解為二進制算術操作。
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