計(jì)算機(jī)如何工作？

如果說我們的大腦是依靠電脈沖的運(yùn)動，將信息傳遞到大腦和身體的各個(gè)部位，那么，計(jì)算機(jī)又是如何工作的呢？這兩者極其相似。

二進(jìn)制

二進(jìn)制是一種計(jì)數(shù)方式，只用到兩個(gè)數(shù)字——0和1。我們控制計(jì)算機(jī)，就是控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部微小部件（晶體管）的開關(guān)，從而引導(dǎo)電流進(jìn)入正確的方向，實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行。而掌管著晶體管開關(guān)的就是0和1。每一個(gè)0或1代表著一個(gè)“位”（計(jì)算機(jī)存儲中最小的單位）。

計(jì)算機(jī)中所有的輸入和輸出，不論是呈現(xiàn)你最喜愛的電子游戲，還是聯(lián)網(wǎng)播放有趣的視頻，都是由無數(shù)個(gè)這樣的二進(jìn)制數(shù)字組合實(shí)現(xiàn)的。這些由多個(gè)0和1組成的二進(jìn)制數(shù)字經(jīng)過翻譯，就成為計(jì)算機(jī)能識別的代碼。這種代碼就叫作機(jī)器碼。

你知道嗎？

二進(jìn)制是在167萊布尼茨研發(fā)出9年，由德國天才大師來的。事實(shí)上，二進(jìn)制的歷史比有證據(jù)表明這還要早一些！

二進(jìn)制運(yùn)算原理簡介

理解二進(jìn)制較好的一種方式，就是揭示十進(jìn)制的數(shù)字轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字的過程。接下來，我們將十進(jìn)制數(shù)字的排放位置以分欄形式表示，先是個(gè)位欄，再是十位欄，然后是百位欄，依次排列。從右至左每移動一欄就意味著是前一欄的10倍（這就是我們所熟知的以10為基準(zhǔn)的數(shù)字體系或者叫十進(jìn)制體系）：

在上面的圖中，2在個(gè)位欄，4在十位欄，3在百位欄，即3個(gè)100，4個(gè)10，2個(gè)1，也就是300+40+2=342。

二進(jìn)制則是由右至左每移動一欄就意味是前一欄的2倍，如下所示：

在上面二進(jìn)制的圖表中，32位欄、8位欄和2位欄中都有1，依次相加32+8+2=42。我們就可以將42這個(gè)數(shù)字寫為101010。

所有的這些1和0就是計(jì)算機(jī)能懂的語言，即開和關(guān)，是和否，真和假。

二進(jìn)制手指計(jì)數(shù)法

為了將我們已知的二進(jìn)制知識展現(xiàn)出來，這里介紹一個(gè)有趣的游戲。玩這個(gè)游戲只需要運(yùn)用雙手就可以把信息傳遞給朋友！

就十進(jìn)制而言，用兩只手我們只能數(shù)到10，但是如果用手指表示二進(jìn)制數(shù)字，只用一只手就能數(shù)到31！請看下面所介紹的方法：

·將拳頭攥緊，這代表數(shù)字“0”。

·大拇指代表數(shù)字“1”。

·食指代表數(shù)字“2”。

·中指代表數(shù)字“4”。

·無名指代表數(shù)字“8”。

·小拇指代表數(shù)字“16”。

眾所周知，英文字母表中有26個(gè)字母，我們要賦予每個(gè)字母一個(gè)二進(jìn)制數(shù)值，并用手指表示出來。下面的圖就為我們展現(xiàn)了如何用手形表示相應(yīng)的字母。

那么，下面的這組信息拼寫出來是什么呢？

‘1000 101 1100 1100 1111 10111 1111 10010 1100 100'

拓展練習(xí)

我們使用二進(jìn)制手指計(jì)數(shù)法，一只手只能數(shù)到31。但如果我們把另一只手加上，就能一直數(shù)到1023啦！我們知道，后一根手指的數(shù)值是前一根手指的兩倍，因此第一只手的小拇指代表數(shù)值16的話，另一只手上的大拇指就代表32，食指就代表64，以此類推。

世界上有兩種人，懂二進(jìn)制的人和不懂二進(jìn)制的人。

這個(gè)游戲的答案全是數(shù)字（盡管數(shù)字不超過1023），你認(rèn)為自己能夠玩這樣的游戲嗎？你有什么疑問嗎？其實(shí)，這是個(gè)很好玩的游戲，既能鍛煉負(fù)責(zé)創(chuàng)新思維的腦半球，又能鍛煉負(fù)責(zé)邏輯思維的腦半球。

二進(jìn)制是計(jì)算機(jī)能懂的數(shù)字體系。值得慶幸的是，我們并不需要了解如何使用二進(jìn)制編程來讓代碼在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。現(xiàn)代編程語言會為我們處理這一切，這些我們隨后會加以討論。現(xiàn)在，我們先來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)和編程的歷史，了解計(jì)算機(jī)和編程發(fā)展的歷程。

*答案揭曉：‘1000 101 1100 1100 1111 10111 1111 10010 1100 100’拼寫出來是‘Hello World’——這是編程學(xué)習(xí)者最常見的短語和最常使用的練習(xí)。