数字电路/数字数据

比特

在数字电路中，数据的最小单位是比特，它源自短语二进制数字。任何单个比特只能存在于两种可能的状态之一。这些状态最常表示为一 (1) 或零 (0)。其他使用的可能表示包括真和假，或关和开，但一和零是表示比特存储数据的最常见方式。

在物理数字电路中，一和零分别由高电压和低电压表示。数字电路中合理的电压可能是 5 伏代表 1，0 伏代表 0。数字电路的实际情况比这复杂一些，但目前这将作为足够的抽象。了解如何处理数字信息并不需要完全了解底层电路的工作原理。

字节

单个比特用途有限，因为它只能表示两种状态。为了克服这种局限性，数字电路设计师使用比特组来表示比 1 和 0 更复杂的数据。如果你将两个比特组合在一起，每个比特都可以独立于另一个比特取 1 或 0 值。这意味着两个比特一起可以表示四种不同的状态，00、01、10 和 11。随着你组合在一起的比特越多，你可以表示更多不同的状态。三个比特可以表示八种状态，四个比特可以表示十六种状态。如果你有一个包含n 个比特的组，该组比特可以表示 2ⁿ 种不同的状态。

早期的计算机使用各种不同大小的比特组，但最终行业实践趋于使用八比特分组。今天，八比特组被称为字节。术语“字节”是对单词“bite”的重新拼写，以避免拼写错误导致两个单词被误认为一个单词。如果你曾经听说过八位计算机，这意味着计算机内的数字电路设计为主要处理单个字节。一个著名的八位计算机实例是原始的任天堂娱乐系统。

半字节

字节的值可以用八位数字表示，如下所示。

10010110

即使这只有八位数字，对于一个人来说也可能难以阅读。提高可读性的一种方法是使用某种空格或分隔符。我们一直用电话号码 (123-555-8765) 或社会安全号码 (XXX-XX-XXXX) 这样做。一个常见的划分字节的方法是在字节的两半之间放置一个空格，如下所示。

1001 0110

当像这样将字节分成两半时，每一半被称为半字节（因为半字节是“小的字节”）。很少有计算机独立处理半字节，尽管它们确实存在。半字节通常只是一种方便的方式来表示组织成字节的数据。

字

现代计算机被构建为处理比字节更大的数字数据块。这些更大的数据单位被称为字。术语“字”有点问题，因为它的定义不像字节那样严格定义。字可以是任何特定大小的比特组，但最常见的是字是一些字节组合在一起。偶尔会有一个计算机部件处理不寻常的字长，比如 13 位，但最常见的字长是 16 位、32 位和 64 位。

三种常见的字长有时用特定的名称来表示。术语字在这种情况下被重新使用，专门指 16 位字。32 位字被称为双字，64 位字是四字。术语“字”的重新使用，既指任何比特组，又专门指 16 位比特组，可能会令人困惑。大多数时候，这并不重要，但你必须依靠特定的上下文来确定适用哪种含义。