来源:python中国网 时间:2019-07-21

  前言:

  遵循计算机原理,实现计算机的材料可以有很多,现在的计算机是使用电子器件实现,容易给大家造成一种错觉,好像计算机就应该是电子器件实现的,实际上只要符合计算机的原理,任何材料都可以用来设计计算机,比如早期的有些计算机就是机械实现的,目前研制中的量子计算机和生物计算机,就不是电子器件的,随着科技的发展,可能还有出现各种新型材料的计算机。

  我们现在用的是电子计算机,以此为例讲解计算机实现原理!

  拆开计算机,你发现里面是一对电路!电路就是现代计算机的雏形!试想一下你有一大把灯泡,你想表示数字1,那么你就通电让一排灯泡亮起,看起来是1的样子,你想表示数字2,那么你就接通电源让一些灯泡亮起看起来是2的形状。这种方式很low吧,计算机就是这么实现的,只是过程比这个复杂多变!

  键盘上存在键盘电路,我们在键盘上按下1,显示器显示1.你看到的1其实是像素点,是显示器通电后显示出来的一种影像,可以理解为是显示器的光信号进入了人的眼睛刺激了视觉。认识到这点,就会知道不管是打游戏还是做ppt只要是在电脑上看到的花花绿绿的景象,他们都只不过是像素点!是显示器接收到某种电信号后呈现出来的!

  显示器是输出设备,键盘是输入设备。输出和输入之间经历的过程就是计算,是计算机科学家们在逻辑层面的构思,最终用电子元器件来落实这些构思。完成整套体系,最出名的就是冯诺依曼结构!网上关于冯诺依曼的解释很多很杂,我们在这里说一个简单版的。

  简单点说,现代计算机由输入设备、CPU、内存、磁盘、输出设备组成!其中CPU和内存都是各种电路,磁盘用来存储数据和指令,磁盘存储的数据和指令是磁信号,磁信号转为电信号传入到内存(加载到内存),CPU从内存读取数据和指令(接受到内存的电信号)!然后CPU一顿计算把结果(结果也是电信号)传给输出设备以像素点的形式显示出来。

  计算机为什么会计算?-算术层面

  计算是一种抽象思维,只有人类才具有!计算机计算乃是人类设计出来的,人类用一些特殊的电子元器件制造加法电路!(最简单的想法,一端电压5V,另一端电压3V,那么最终输出8V,这不就是计算嘛,但是计算机不是这么low的),感兴趣的同学可以自行搜索加法电路!只要有了加法,乘法就很简单,乘法是连续的加法。同理,减法电路也能设计出来!除法是连续的减法,自然难不倒人类!

  为什么能做ppt,能打游戏?-视觉层面

  这些活动这其实也是计算。无论是什么绚丽的景象,显示屏呈现的永远是像素点,那些复杂的动画只不过是对像素点坐标的计算而已。

  计算机为什么能放音乐?-听觉层面

  自然界,声音也是一种信号,声音是物体振动产生的,人的耳膜感知到再传递给大脑,声音这种信号也能转化为一种数据在计算机上存储,计算机播放音乐就是数据又被还原为声音被人识别。

  所以,人类设计计算机就是用一种材料把头脑中抽象的思维落实出来,让计算机有能力自动的完成一些工作,这就是计算机的本质!