了解完電的知識之后，大家有沒有想到過，電這種東西看不見，也不敢摸的，我們該怎么表示出這樣的事物呢？

答案是電路圖，這里在你聯(lián)想起物理給你造成的恐懼之前我們不妨先來看一組圖片。

當(dāng)然，這僅僅是希望大家在聽原本比較枯燥的知識之前放松一下，這樣才有能力讀完這些知識。

好了，大家是不是有信心能聽懂我講的電路是怎么回事了。首先，我們知道最基本的電路組成元件是什么？

沒錯，但如果讓大家分析電路的時(shí)候你要是畫這個(gè)，是不是就不光要考查物理知識還有美術(shù)知識了。還好，我們的前人發(fā)明了一套表示符號來替換繪畫的過程。

這樣，就可以把原本復(fù)雜的實(shí)物圖變成電路圖。如下圖。

電學(xué)真的是一門有趣的學(xué)科，但是非常遺憾，我們是講關(guān)于計(jì)算機(jī)底層的知識，這些就足夠了，相信大多數(shù)讀者正在期盼進(jìn)入真正的主題，接下來，我們回頭講一下什么是“計(jì)算機(jī)”。

首先，計(jì)算機(jī)顧名思義就是指一切具有計(jì)算能力的機(jī)器，包括我們的算盤，這可是人類的最早的計(jì)算機(jī)，但后來人們不斷研究發(fā)明一個(gè)由一個(gè)計(jì)算機(jī)，可真的難為他們了，他們大多數(shù)都是以失敗告終。

當(dāng)然，這都是20世紀(jì)以前的事，20世紀(jì)真是人類大發(fā)展的時(shí)代，人們發(fā)現(xiàn)了電，迎來了第二次工業(yè)革命進(jìn)入了電氣時(shí)代，經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，當(dāng)我們提起計(jì)算機(jī)，大家一般的第一想法就是——電子計(jì)算機(jī)，而不是算盤這樣的東西。

也許你可能會想，我用電腦看PPT，看視頻，這跟數(shù)學(xué)有什么關(guān)系，但不要忘了，計(jì)算機(jī)有一個(gè)俗稱“電腦”，這就能充分的體現(xiàn)出他和人腦一樣擅長算術(shù)，好在當(dāng)你開始閱讀這篇文章的時(shí)候，這個(gè)疑惑的答案就已經(jīng)開始向你緩緩走來。

如何表示一個(gè)數(shù)

既然前面說了計(jì)算機(jī)是數(shù)學(xué)，那我們需要想一下，怎么用電來表示一個(gè)數(shù)？

我們自然會聯(lián)想到算盤，小時(shí)珠腦算盤都知道“滿5進(jìn)1”，那計(jì)算也這樣好不好？首先，你這樣的思考方式是正確的，歷史的很多發(fā)明的確就是仿造之前的模式變化的，以后我們講到電子管與晶體管的時(shí)候你就會有感受。

但是，我要告訴你的是這樣很難實(shí)現(xiàn)，舉個(gè)例子，如果實(shí)現(xiàn)這樣的多級的控制那么需要用電壓，如果是整數(shù)還好，如果出現(xiàn)小數(shù)的話，莫非還要把電壓控制的那么精細(xì)，如果一旦用電高峰的時(shí)候，電壓是很不穩(wěn)定的呢。

那該怎么辦呢？

在解決這個(gè)問題之前我們不得不提到一個(gè)人就是——萊布尼茲。

那是一個(gè)全才，物理、數(shù)學(xué)、外交、地理、航海、歷史......我們學(xué)的微積分雖說是他與牛頓同時(shí)期發(fā)現(xiàn)的但是我們采用的微積分符號還是萊布尼茲的，這個(gè)人為了學(xué)術(shù)竟然都沒有子嗣，還好他的學(xué)問是被后人傳承下來，如果他的這種精神也被繼承與發(fā)揚(yáng)的話，那么科學(xué)也會成為“斷代史”。

二進(jìn)制確實(shí)為計(jì)算機(jī)的發(fā)展帶來前所為有的動力，好像看來電學(xué)與二進(jìn)制真是有著不解之緣，仿佛二進(jìn)制就是為計(jì)算機(jī)量身定做的，但是令人遺憾的是，二進(jìn)制創(chuàng)建在17世紀(jì)，電的發(fā)展是在20世紀(jì)，當(dāng)然萊布尼茲對計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn)也不僅于此，數(shù)理邏輯(不急馬上就會講到)對邏輯電路也是有著深刻影響。

有了二進(jìn)制表示數(shù)字就是使用開關(guān)的斷開與閉合

0——開關(guān)斷開

1——開關(guān)閉合

這樣，我們就可以表示數(shù)字了，且慢，那二進(jìn)制怎么運(yùn)算?。慷M(jìn)制怎么表示我們?nèi)粘Ｉ钪械臄?shù)字？

首先，我們?nèi)粘Ｉ钪械臄?shù)字是十進(jìn)制，為什么叫十進(jìn)制呢？就是因?yàn)樗麧M十進(jìn)一，想一想是不是當(dāng)你從0數(shù)到9的時(shí)候再往下數(shù)一位就變成兩位了，這就是進(jìn)位。所以二進(jìn)制也是如此滿二進(jìn)一，在二進(jìn)制的世界里面是只有0和1的，下面就是十進(jìn)制與二進(jìn)制對照表。

可以看一下，4位的二進(jìn)制最大可以表示十進(jìn)制的15，就是2?-1(因?yàn)槭菑?開始算起所以需要-1)。那二進(jìn)制怎么轉(zhuǎn)換成為十進(jìn)制呢？我覺得你看完下面的圖片就懂了。

二進(jìn)制數(shù)其實(shí)就是一串比特，最早人們用“Binary digit”來表示二進(jìn)制位數(shù)，但是隨著時(shí)間發(fā)展懶惰的聰明人就漸漸的叫成“bit”，甚至還有人直接叫“b”

比特這個(gè)詞在計(jì)算機(jī)的書籍里面頻繁出現(xiàn)，以至于最后人們都不記得它原來叫二進(jìn)制數(shù)位了。

知道這些了，我想下面的裝置你可能就會比較好理解了。

圖中的“運(yùn)算部件”先不要著急了解是什么，之所以這樣做只因?yàn)槲覀冋谟懻撊绾斡瞄_關(guān)表示數(shù)，這是我們當(dāng)前的焦點(diǎn)，至于里面的構(gòu)造我們先放一下。

當(dāng)然，我這里是8根線，所以，可以運(yùn)算十進(jìn)制255范圍內(nèi)的加法，當(dāng)然，線越多計(jì)算能力不就越大嗎？

現(xiàn)在，你是不是要感慨二進(jìn)制多好?。∵@次設(shè)計(jì)已經(jīng)很完美了，至少對于大家來說搭建一下還是可行的，所以，等大家動手畫一下之后，我們開始著手構(gòu)造這個(gè)“運(yùn)算部件”方塊里面的內(nèi)容了。