幻象与真实--计算机的本质

 

一、计算机的本质

 

计算机的本质是一个复杂的数字电路，数字电路只能处理和输出高低两种电位组成的信号，所以计算机只认识高低两种电位状态！

 

任何人类的观念（比如数字，字符，图像等），在计算机里都被转换成这两种状态，再通过硬件电路或者程序的方式，使对这些状态的输出，符合这些观念本身应有的规律和形式，因为人看不到内部的转换和处理，只看到外部输出的样子，于是，在人看来，计算机可以完成多种多样的任务，相当神奇！

 

计算机能够完成多种任务的两大基石:

1.编码：用计算机的高低电位对应外部事物的各种状态。

2.输出：以外部事物的样子把编码处理后的结果展示出来。（可以通过硬件电路也可以通过软件程序）

 

编码的概念：

    用少量简单基本的符号，选用一定的组合规则，以表示出大量复杂多样的信号。基本符号的种类和这些符号的组合则是一切信息编码的两大要素，例如用10个阿拉伯数码表示数字，用26个英文字母表示英文词汇等，这就是编码的典型案例。计算机中，广泛采用0和1两个基本符号组成的基2码，或称二进制码。（一般用高低两个电位表示1、0）

--《计算机组成与结构》

 

二、具体事例

 

1.字符

 

编码：以ASCII字符集编码为例，将数字、大小写字母、标点符号、控制字符等128个符号，对应到 0x0 到0x7e 上。也就是说用 0x0 - 0x7e 这128个状态编码了128个符号。

 

输出：早期的计算机通过符号显示器这一硬件来将字符显示出来。比如当接收到计算机发过来的一个字节 0x58 时，crt将根据0x58指向的字符rom中的高低电位控制电子束的开关，在屏幕上组成图形“X”。

 

2.数值

 

编码：数值是表示数量多少的数据。对数值数据的编码，计算机中有：原码，补码，反码。

处理，计算机的运算电路，根据数值编码方案设计，使输入状态经过电路处理后得到的输出状态符合加减乘除等运算规则。比如，输入 █ ▂ 和 ▂ █ 输出 █ █ ，符合 10 + 01 = 11 。

 

输出：将结果数字转换成ascii编码，送字符显示设备。比如将 5 （▂ █ ▂ █）转换成ascii字符 5 （▂ ▂ █ █ ▂ █ ▂ █），然后送显卡画图。

 

3.图像

 

编码：将点的位置和颜色等信息，对应到一定的高低电位序列，实现编码。