计算机采用二进制作为基础数据表示方式，主要原因在于其物理实现与操作效率的高度契合。以下是具体分析：

一、硬件实现的天然匹配性

物理状态简化

计算机硬件基于晶体管等电子元件，这些元件仅能表示两种状态：“开”（高电平，1）和“关”（低电平，0）。二进制的0和1与这种物理状态完美对应，简化了硬件设计。

双稳态电路实现

双稳态电路是计算机中常用的逻辑电路，能够稳定地保持0和1两种状态，进一步保障了二进制的可靠性。

二、运算与逻辑优势

运算规则简化

二进制数的运算规则（如加法、乘法）比十进制更简单，减少了运算器的复杂度，从而提高运算速度。

逻辑运算适配性

逻辑代数中的“真”（1）和“假”（0）与二进制完全吻合，便于实现逻辑运算（如与、或、非等）。

三、系统设计与扩展性

抗干扰能力强

二进制系统仅使用两种状态，传输过程中出错的概率极低，提升了系统的可靠性。

扩展性与编码方案

通过多比特组合（如8位二进制可表示256种状态），可以灵活表示字符、地址等复杂信息。例如，ASCII码用7位表示字符，操作码用6位表示指令类型。

四、历史与技术演进

虽然早期机械计算装置使用过十进制，但计算机技术的发展使其逐渐依赖二进制。例如，汉字、浮点数等复杂数据类型也通过专门的编码方案（如国标码、Unicode）转换为二进制形式。

综上，二进制是计算机科学的基础，其选择是硬件特性、运算效率和系统设计的综合结果。