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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2.1.1扩展阅读——为什么计算机能读懂 0和 1?

为什么计算机能读懂 0 1

提问:

我们都知道,计算机只能读懂10,但是为什么计算机就能够读懂10,它是怎么读懂的呢?

白炽灯也能读懂10,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01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01!在实际电路中,01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。

 

新的图片

新的图片

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。

新的图片

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。

新的图片

AB都为高电平时(所谓的1),电源VCC的电流是不能通过D1D2两个二极管的(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10了!

2. 计算机能用10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:

新的图片

A=1,B=1时,L=1;1代表高电平,0代表低电平)

A=1,B=0时,L=0;

A=0,B=1时,L=0;

A=0,B=0时,L=0;

或门在电路图中的符号:

新的图片

A=1,B=1时,L=1;

A=1,B=0时,L=1;

A=0,B=1时,L=1;

A=0,B=0时,L=0;

非门在电路图中的符号:

新的图片

A=1时,L=0;

A=0时,L=1;

新的图片

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?

新的图片新的图片

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

 


下一节:2.1.2 数制转换-1

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开篇导读及常见问题

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-学习心得--融合新技术的知识架构

-学习心得--Office办公软件的学以致用

-学习心得--基于计算思维的问题求解大作业

计算思维问题求解竞赛

-【通知】计算思维问题求解竞赛活动

-第一轮开课获奖作品展示(一)

-第一轮开课获奖作品展示(二)

第1章 计算文化与计算思维

-动画导入:国王的婚姻

-1.1 计算文化

--1.1.1 计算史-1

--1.1.1 ppt附件

--1.1.1扩展阅读——电子计算机的时代划分

--1.1.2 计算史-2及新型计算机

--1.1.2 ppt附件

--1.1.3 计算机的应用领域与计算思维

--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

--1.2.1 计算思维的本质与特征

--1.2.1 ppt附件

--1.2.2 如何利用计算思维进行问题求解

--1.2.2 ppt附件

--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

-第一章扩展阅读—量子计算综述

-第1章小结

-第1章作业

-【讨论帖】你在生活中有过用计算思维解决问题的经历吗?

第2章 计算机中的0和1

-动画导入:芯片眼中的世界

-2.1 数制

--2.1.1 0和1

--2.1.1 ppt附件

--2.1.1扩展阅读——为什么计算机能读懂 0和 1?

--2.1.2 数制转换-1

--2.1.2 ppt附件

--2.1.2扩展阅读——二进制

--2.1.3 数制转换-2

--2.1.3 ppt附件

--2.1.1 0

--2.2 Number conversion-1

--2.3 Number system II

-2.2 0/1世界中的数值

--2.2.1 二进制的算术运算和逻辑运算

--2.2.1 ppt附件

--2.2.2 无符号数和有符号数

--2.2.2 ppt附件

--2.2.3 原、反、补码和实数

--2.2.3 ppt附件

--2.2.3扩展阅读——实数

--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

--2.3.1 0/1世界中的字符

--2.3.1 ppt附件

--2.3.1扩展阅读——ASCII编码

--2.7 Characters in digital world

-2.4 0/1世界中的图片、声音和视频

--2.4.1 0/1世界中的图片、声音和视频

--2.4.1 ppt附件

--2.4.1扩展阅读——计算机图像处理技术

--2.4.2扩展阅读——计算机数字视频处理技术

--2.4.3扩展阅读——数字音频技术

--2.8 Images, sounds and videos in digital world

-2.5 条形码

--2.5.1 条形码

--2.5.1 ppt附件

--2.5.2扩展阅读——二维码

--2.9 barcode

-第2章小结

-第2章作业

-【讨论帖】关于二进制思想的趣味思考题

第3章 算法与编程基础

-动画导入:过河问题

-问题导入拓展阅读——从数学角度来研究过河问题

-3.1 算法概述

--3.1.1 算法概述

--3.1.1 ppt附件

--3.1.2 算法的描述

--3.1.2 ppt附件

--3.1 Overview of algorithms

--3.2 Description of algorithms

-3.2 典型算法

--3.2.1 枚举法和递推法

--3.2.1 ppt附件

--3.2.2 递归法和迭代法

--3.2.2 ppt附件

--3.2.3 分治法和回溯法

--3.2.3 ppt附件

--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

--3.3.1 Python语言概述、安装和使用

--3.3.1 ppt附件

--3.3.2 Python基础语法及编程示例1-基本语法、条件语句

--3.3.2 ppt附件

--3.3.3 Python基础语法及编程示例2-循环语句、内置函数

--3.3.3 ppt附件

--3.3.4 Python基础语法及编程示例3-自定义函数

--3.3.4 ppt附件

--3.3.5 Python基础语法及编程示例4-海龟绘图

--3.3.5 ppt附件

--【讨论帖】分享你的海龟绘图作品

--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

-第三章扩展阅读—Python实现贝叶斯分类

-第三章扩展阅读—网络爬虫

-第3章小结

-第3章作业

-【讨论帖】排序算法

第4章 计算机硬件环境

-动画导入:CPU的故事

-4.1 计算机的硬件系统

--4.1.1 图灵机模型

--4.1.1 ppt附件

--4.1.1扩展阅读——图灵机快速入门

--4.1.2 冯•诺依曼体系结构及计算机的硬件组成

--4.1.2 ppt附件

--【讨论帖】Alan Turing传记电影《模仿游戏》

--4.1.1 Turing machine

--4.1.2 Von Neumann architecture and computer organization

-4.2 计算机的基本工作原理

--4.2.1 计算机的基本工作原理

--4.2.1 ppt附件

--4.2.1扩展阅读——指令系统详述

--4.2.1 Basic working principles of computers

-4.3 现代微机构成及性能指标

--4.3.1 现代微机构成及性能指标

--4.3.1 ppt附件

--4.3.1扩展阅读——常用输入输出设备简介

--4.3.3扩展阅读——硬盘转速

--4.3.1 Composition and performance of modern computers

-第4章小结

-第4章作业

-【思政讨论帖】鸿蒙初开,任重道远。加油华为,加油中国!

第5章 计算机软件环境

-动画导入:“我”的一天

-5.1 计算机软件概述

--5.1.1 计算机软件概述

--5.1.1 ppt附件

--5.1.1扩展阅读——计算机软件发展历史

--5.1 Overview of computer software

-5.2 系统软件

--5.2.1 系统软件1-操作系统

--5.2.1 ppt附件

--5.2.1扩展阅读(1)——操作系统的历史

--5.2.1扩展阅读(2)——Windows的历代版本

--5.2.1扩展阅读(3)——Mac OS的历代版本

--5.2.2 系统软件2-语言与编译系统、数据库管理系统

--5.2.2 ppt附件

--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

--5.3.1 应用软件

--5.3.1 ppt附件

--5.3 Application software

-第5章小结

-第5章作业

第6章 计算机网络环境

-动画导入:“笑话”还是“预言”?

-第六章扩展阅读—文件检索及管理

-6.1 计算机网络平台

--6.1.1 计算机网络的概念和发展

--6.1.1 ppt附件

--6.1.2 计算机网络的分类和拓扑结构

--6.1.2 ppt附件

--6.1.2扩展阅读——Internet在中国的发展

--6.1.3 计算机网络的体系结构和数据通信

--6.1.3 ppt附件

--6.1.3扩展阅读——无线网络分类

--6.1.5扩展阅读(1)——OSI参考模型各层功能

--6.1.5扩展阅读(2)——OSI参考模型与TCPIP的比较

--6.1.6扩展阅读(1)——多路复用技术对比

--6.1.6扩展阅读(2)——三种数据交换技术对比

--6.1.6扩展阅读(3)——网络传输介质

-6.2 局域网技术

--6.2.1 局域网技术

--6.2.1 ppt附件

--6.2.2扩展阅读——无线局域网

--6.2.1 LAN technology

-6.3 Internet及其应用

--6.3.1 IP地址及域名

--6.3.1 ppt附件

--6.3.1扩展阅读——顶级域名分类

--6.3.2 Internet接入与应用

--6.3.2 ppt附件

--6.3.1 IP address and domain name

--6.3.2 Access and application of the Internet

-6.4 网络安全

--动画导入:“想哭”病毒全球爆发,你“想哭”了没?

--6.4.1 网络安全概述

--6.4.1 ppt附件

--6.4.2 网络攻击的主要方法-1

--6.4.2 ppt附件

--6.4.2扩展阅读(1)——ARP欺骗

--6.4.2扩展阅读(2)——WannaCry勒索病毒

--6.4.2扩展阅读(3)——灰鸽子、冰河木马

--6.4.2扩展阅读(4)——拒绝服务攻击

--6.4.3 网络攻击的主要方法-2

--6.4.3 ppt附件

--6.4.3扩展阅读(1)——加密传输和数字签名完整过程

--6.4.3扩展阅读(2)——身份认证的方式

--6.4.3扩展阅读(3)——置换加密解密过程

--6.4.4 网络安全防御技术-1

--6.4.4 ppt附件

--6.4.5 网络安全防御技术-2

--6.4.5 ppt附件

--6.4.2 Cyber attack I

--6.4.3 cyber attack II

--6.4.4 Cyber defence I

--6.4.5 Cyber defense II

-第6章小结

-第6章作业

-【讨论帖】子网划分问题

第7章 数据管理与数据库

-动画导入:谁要贷款?阿里知道

-第七章扩展阅读—数据管理技术

-7.1 数据管理

--7.1.1 数据管理和数据模型

--7.1.1 ppt附件

--7.1.1扩展阅读——信息技术

--7.1.2扩展阅读——数据管理阶段

--7.1.1 Data managment and data models

-7.2 结构化数据库

--7.2.1 结构化数据库

--7.2.1 ppt附件

--7.2.2 创建本地数据库

--7.2.2 ppt附件

--7.2.3 SQL语法

--7.2.3 ppt附件

--7.2.3扩展阅读——数据库技术

--7.2.4 数据定义命令

--7.2.4 ppt附件

--7.2.5 数据查询命令-1

--7.2.6 数据查询命令-2

--7.2.5/7.2.6 ppt附件

--7.2.7 数据操作命令

--7.2.7 ppt附件

--7.2.1 Structured database

--7.2.2 Creating a local database

--7.2.3 SQL grammer

--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

--7.3.1 大数据

--7.3.1 ppt附件

--7.3.1扩展阅读——大数据技术

--7.3.2扩展阅读——NoSQL数据库

--7.3.1 Big data

-第7章小结

-第7章作业

第8章 计算机前沿技术

-动画导入:人工智能时代到来了!

-第八章扩展阅读—虚拟现实技术

-8.1 人工智能

--8.1.1 什么是人工智能

--8.1.1 ppt附件

--8.1.1扩展阅读——Siri的功能

--8.1.2 人工智能技术

--8.1.2 ppt附件

--【思政讨论帖】人工智能,赋能智能新时代!

--8.1.1 What is AI

--8.1.2 Artificial intelligence

-8.2 物联网

--8.2.1 物联网及其关键技术

--8.2.1 ppt附件

--8.2.1扩展阅读—物联网技术

-8.3 云计算

--8.3.1 云计算技术与服务

--8.3.1 ppt附件

--8.3.2扩展阅读——云计算体系结构各层功能

--8.3.1 Cloud Computing

-8.4 区块链

--8.4.1 区块链技术

--8.4.1 ppt附件

--8.4.1扩展阅读—初识区块链

--【讨论帖】央行DCEP vs Facebook Libra:数字货币你了解多少?

--8.4.1 Blockchain

-第8章小结

-第8章作业

第9章 Windows操作系统

-动画导入:你了解你的计算机吗?

-9.1 Windows基本操作

--9.1.1 基本操作演示

--9.1.1 ppt附件

-9.2 Windows程序管理

--9.2.1 程序管理及操作演示

--9.2.1 ppt附件

-9.3 Windows文件管理

--9.3.1 文件管理及操作演示

--9.3.1 ppt附件

-9.4 Windows设备管理

--9.4.1 设备管理及操作演示

--9.4.1 ppt附件

-第9章小结

-第9章作业

第10章 Word字处理

-动画导入:论文排版,不在话下!

-10.1 Word基本操作

--10.1.1 Word基本概念

--10.1.1 ppt附件

--10.1.2 Word基本格式设置

--10.1.2 ppt附件

--10.1.3 修饰文档外观

--10.1.3 ppt附件

-10.2 论文排版

--10.2.1 论文排版-章节与目录

--10.2.1 ppt附件

--10.2.2 论文排版-页眉与页脚

--10.2.2 ppt附件

--10.2.3 论文排版-图、表、公式

--10.2.3 ppt附件

--10.2.4 论文排版-参考文献

--10.2.4 ppt附件

--论文排版素材

-10.3 修订文档

--10.3.1 修订文档

--10.3.1 ppt附件

-第10章小结

-第10章作业

第11章 Excel电子表格

-动画导入:数据可视化,我也能!

-11.1 Excel基本操作

--11.1.1 录入原始数据

--11.1.1 ppt附件

--11.1.2 修饰表格

--11.1.2 ppt附件

-11.2 公式和函数

--11.2.1 公式和函数-1

--11.2.1 ppt附件

--11.2.2 公式和函数-2

--11.2.2 ppt附件

--11.2.3 公式和函数-3

--11.2.3 ppt附件

-11.3 数据分析和处理

--11.3.1 排序

--11.3.1 ppt附件

--11.3.2 筛选

--11.3.2 ppt附件

--11.3.3 分类汇总

--11.3.3 ppt附件

-11.4 数据可视化

--11.4.1 图表

--11.4.1 ppt附件

--11.4.2 数据透视表

--11.4.2 ppt附件

-第11章小结

-第11章作业

第12章 PowerPoint演示文稿

-动画导入:演讲、报告、论文海报,展现自我的舞台!

-12.1 PowerPoint基本操作

--12.1.1 演示文稿与幻灯片

--12.1.1 ppt附件

--12.1.2 幻灯片动态效果

--12.1.2 ppt附件

-12.2 论文展板制作

--12.2.1 论文展板制作

--12.2.1 ppt附件

-第12章小结

-第12章作业

2.1.1扩展阅读——为什么计算机能读懂 0和 1?笔记与讨论

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