当前课程知识点:大学计算机基础 > 第2章 计算机中的0和1 > 2.1 数制 > 2.1.1扩展阅读——为什么计算机能读懂 0和 1?
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为什么计算机能读懂 0和 1?
提问:
我们都知道,计算机只能读懂1和0,但是为什么计算机就能够读懂1和0,它是怎么读懂的呢?
白炽灯也能读懂1和0,读1就亮,读0就灭,计算机比白炽灯更聪明吗?
计算机读懂后,又是怎样进行工作的呢?请介绍最基本的工作原理。
回答:
这里尽可能简单的从最基础的开始,来解答这个问题。
1. 计算机怎么认识0和1的?
我们都知道二极管是逻辑电路中最常见的电子器件。逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。而二进制就是问题中提到的0和1!在实际电路中,0和1由低电平(低电压)和高电平(高电压)实现。非高即低,很容易实现。
那么,怎么用逻辑电路实现我们想要的一些功能呢?(这些简单功能就是计算机的基础,各项简单功能组合起来就能实现复杂的功能!)
首先,二极管具有单向导电性。
因此,可以把二极管看做一个箭头,电流只沿箭头方向走。
然后,举个例子。如果有个决定,你和你朋友只有两个人都同意时才去执行。这就相当于下面的串联电路。
给你控制开关一,给你朋友控制开关二,都同意时才会把两个开关都放下,使电路导通,灯泡点亮。这就是一个简单的“与逻辑”。
当然复杂的电路中并不是人去控制开关的,所以得用二极管来实现。下面这个电路实现的是同一个功能。
当A,B都为高电平时(所谓的1),电源VCC的电流是不能通过D1,D2两个二极管的(电流只能从高电压处流到低电压处)。所以电流只能流向L点,如果在L点接个电灯泡(实际上是发光二级管),就会被点亮了。
如果A,B中只要有一个为低电平(所谓的0),电流就可以通过了,就不会流向L点了,灯泡就不会亮了
所以这个简单的电路就能实现一个简单的功能,而且电路能够识别1和0了!
2. 计算机能用1和0做什么?
除了与门,逻辑电路中还有常见的或门,非门,或非门,与或非门等。
与门在电路图中的符号:
当A=1,B=1时,L=1;(1代表高电平,0代表低电平)
当A=1,B=0时,L=0;
当A=0,B=1时,L=0;
当A=0,B=0时,L=0;
或门在电路图中的符号:
当A=1,B=1时,L=1;
当A=1,B=0时,L=1;
当A=0,B=1时,L=1;
当A=0,B=0时,L=0;
非门在电路图中的符号:
当A=1时,L=0;
当A=0时,L=1;
然后我们就可以用这些门电路相互组合去实现复杂的逻辑功能了。
好,有了上面这些知识,下面来个实用的:计算机怎么做加法的?
相当于实现了如下计算:
Ai+Bi+Ci-1=CiSi
0+0+0=00
0+0+1=01
0+1+0=01
0+1+1=10(十进制的2)
1+0+0=01
1+0+1=10
1+1+0=10
1+1+1=11(十进制的3)
上面那个电路就可以实现两位二进制数的加法了。容易扩展为更多位的加法运算,然后依次类推,可以用门电路实现减法,乘法和除法等。这样,不说是计算机,计算器的模型总出来了吧。
文献来源:https://www.zhihu.com/question/20112194/answer/15279867
-开篇导读
-常见问题
-1.1 计算文化
--1.1.1 Computer history and development Part I
--1.1.2 Computer history and development Part II
--1.1.3 Application of computers and computational thinking
-1.2 计算思维
--1.2.3扩展阅读——Computational Thinking
--1.2.1 the nature of computational thinking
--1.2.2 Problem solving using computational thinking
-第1章作业
-2.1 数制
--2.1.1 0
-2.2 0/1世界中的数值
--2.4 Binary arithmetic and logical operations
--2.5 Signed and unsigned numbers
--2.6 sign-magnitude,one's complement,two's comliement representation and real munber
-2.3 0/1世界中的字符
--2.7 Characters in digital world
-2.4 0/1世界中的图片、声音和视频
--2.8 Images, sounds and videos in digital world
-2.5 条形码
-第2章作业
-3.1 算法概述
--3.2 Description of algorithms
-3.2 典型算法
--3.3 Typical algorithms enumeration and induction
--3.4 Typical algorithms recursion and iteration
--3.5 Typical algorithms divide-and-conquer and backtracking
-3.3 Python语言编程基础
--3.3.2 Python基础语法及编程示例1-基本语法、条件语句
--3.3.3 Python基础语法及编程示例2-循环语句、内置函数
--3.3.4 Python基础语法及编程示例3-自定义函数
--3.3.1 Introduction to Python
--3.3.2 Python I basic syntax and conditional statements
--3.3.3 Python II loop statements and built-in functions
--3.3.4 Python III user-defined functions
--3.3.5 Python IV drawing with turtle
-第3章作业
-4.1 计算机的硬件系统
--4.1.2 Von Neumann architecture and computer organization
-4.2 计算机的基本工作原理
--4.2.1 Basic working principles of computers
-4.3 现代微机构成及性能指标
--4.3.1 Composition and performance of modern computers
-第4章作业
-5.1 计算机软件概述
--5.1 Overview of computer software
-5.2 系统软件
--5.2.1 System software I_operating system
--5.2.2 System software II programming language, compiler and DBMS
-5.3 应用软件
-第5章作业
-6.1 计算机网络平台
--6.1.5扩展阅读(2)——OSI参考模型与TCPIP的比较
-6.2 局域网技术
-6.3 Internet及其应用
--6.3.1 IP address and domain name
--6.3.2 Access and application of the Internet
-6.4 网络安全
-第6章作业
-7.1 数据管理
--7.1.1 Data managment and data models
-7.2 结构化数据库
--7.2.2 Creating a local database
--7.2.4 Data definition language
--7.2.5,7.2.6 Data Query Command
--7.2.7 Data manipulation language
-7.3 大数据
-第7章作业
-8.1 人工智能
--8.1.2 Artificial intelligence
-8.2 物联网
-8.3 云计算
-8.4 区块链
--【讨论帖】央行DCEP vs Facebook Libra:数字货币你了解多少?
-第8章作业
-9.1 Windows基本操作
-9.2 Windows程序管理
-9.3 Windows文件管理
-9.4 Windows设备管理
-第9章作业
-10.1 Word基本操作
-10.2 论文排版
--论文排版素材
-10.3 修订文档
-第10章作业
-11.1 Excel基本操作
-11.2 公式和函数
-11.3 数据分析和处理
-11.4 数据可视化
-第11章作业
-12.1 PowerPoint基本操作
-12.2 论文展板制作
-第12章作业