计算机内部采用二进制的构想,最早可以追溯到20世纪初。19世纪末,随着电力的广泛应用和大规模集成电路的发展,电子技术开始得到重视。1879年,英国数学家阿兰·麦席森·图灵提出了一种计算模型,即“图灵机”,它能够处理任何算法问题。然而,图灵机的设计是基于十进制数的,这在当时是非常先进的。
尽管如此,由于二进制在计算机硬件中的广泛应用,许多科学家和工程师开始考虑计算机内部使用二进制的原因。1943年,美国海军上校约翰·冯·诺依曼提出了一种被称为“存储程序”的概念,这是现代计算机体系结构的基础之一。他提出了一个简化的计算机模型,其中所有的数据都是以二进制的形式存储和处理的。这种设计使得计算机能够更高效地执行指令,因为二进制系统更容易实现逻辑运算和算术运算。
此外,冯·诺依曼还强调了计算机内存的重要性。他认为,计算机应该有一个中央处理器(CPU),用于执行指令;一个存储器(如磁带、磁盘或内存),用于存储程序和数据;以及一个输入设备(如键盘)和输出设备(如显示器)。在这个系统中,存储器是至关重要的部分,因为它需要将程序和数据转换为二进制形式,以便CPU能够读取和执行。因此,冯·诺依曼提出了一个概念:计算机的内部结构应该由三个部分组成:控制单元、运算器和存储器。控制单元负责发出指令,运算器负责执行这些指令,而存储器则负责存储程序和数据。
总之,计算机内部采用二进制的构想可以追溯到20世纪初,并在1943年由美国海军上校约翰·冯·诺依曼提出。这一构想基于当时对计算机硬件和软件的需求,以及对二进制在计算机硬件中的广泛应用的认识。通过采用二进制,计算机能够更高效地执行指令,实现逻辑运算和算术运算,从而满足了当时对计算机性能的要求。