作為非常規(guī)入門(mén)的開(kāi)篇，本系列將會(huì)以“信號(hào)”為起點(diǎn)，徐徐步入編程的世界。

一、信號(hào)與信息

假定某一天，你的基友/閨蜜突然向你發(fā)來(lái)了一條消息：“···---···”。這時(shí)，你可能會(huì)疑惑，他/她為什么給你發(fā)來(lái)這樣一串不知含義的字符，而當(dāng)你上網(wǎng)查詢(xún)到一些信息時(shí)，才知道這串字符的含義是“SOS”。而當(dāng)你正以為你的基友/閨蜜可能遭遇危險(xiǎn)，需要你的幫助時(shí)，他/她發(fā)來(lái)消息說(shuō)：“只是一個(gè)惡作劇?！贝藭r(shí)你極有可能非常無(wú)語(yǔ)。

當(dāng)然，在如今的社會(huì)，幾乎沒(méi)有人不知道莫斯電碼是由兩種不同的符號(hào)組成的。至于具體細(xì)節(jié)，每個(gè)人的了解各有不同。

在上述的例子中，兩種不同的符號(hào)就是“信號(hào)”，而針對(duì)不同組合的“信號(hào)”，人們?yōu)槠滟x予不同的含義，那么信號(hào)傳達(dá)出特定的含義就是信號(hào)所攜帶的“信息”。

“信號(hào)”是物理的，可以是任何相對(duì)明確的物理量，如：粒子、波、顏色、文字、力等，是客觀的。

而“信息”是抽象的，所謂抽象的就是“摸不著、看不見(jiàn)、聞不到”，信息只存在于人的思維中，是主觀的。

“信號(hào)”只在有人的參與時(shí)，才可能會(huì)攜帶一定的“信息”。“信息”必須被人明確賦予給指定的“信號(hào)”。

一個(gè)“信號(hào)”可能攜帶多個(gè)“信息”，但一個(gè)“信息”原則上只能對(duì)應(yīng)一個(gè)“信號(hào)”。

至此，可能會(huì)有小伙伴發(fā)出疑問(wèn)：“不是要入門(mén)C語(yǔ)言嗎？怎么講這么一堆沒(méi)用的東西嘞？”

因?yàn)檫@倆兄弟涉及到一個(gè)至關(guān)重要的概念——“抽象”。那“信號(hào)”與“信息”同“抽象”有何關(guān)系呢？

“抽象”可是非常規(guī)入門(mén)C語(yǔ)言或其他編程技術(shù)的鑰匙。那什么是抽象呢？

抽象其實(shí)就是將某“信息”蘊(yùn)含在某一“信號(hào)”中的過(guò)程。這里的“抽象”是一個(gè)動(dòng)詞，而非形容詞。說(shuō)人話就是“簡(jiǎn)化，用簡(jiǎn)單的東西代替復(fù)雜的東西”。

舉一個(gè)小栗子：

“π”這個(gè)符號(hào)相信小伙伴們都認(rèn)識(shí)，而且肯定知道它代表的含義什么。那為什么這個(gè)符號(hào)代表圓周率呢？因?yàn)樵诔醯葦?shù)學(xué)中，就是這樣規(guī)定的。于是，在解決初等數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)，凡是需要用到圓周率的地方，就會(huì)使用這個(gè)符號(hào)來(lái)表示。而“使用‘π’表達(dá)圓周率”的過(guò)程就是抽象。

在入門(mén)編程技術(shù)時(shí)，抽象就意味著我們不必再關(guān)心某事物的內(nèi)部細(xì)節(jié)，就如同，使用“π”時(shí)，我們不會(huì)再糾結(jié)需要保留小數(shù)點(diǎn)后幾位。

小插曲

1942年阿塔納索夫成功測(cè)試了其研制的世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算設(shè)備（ABC計(jì)算機(jī)）。ABC計(jì)算機(jī)開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的重要元素，包括二進(jìn)制算術(shù)和電子開(kāi)關(guān)。

至今，國(guó)內(nèi)教科書(shū)中，仍然泛濫著“世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是ENIAC”的字樣。

ENIAC于1943年開(kāi)始制造，完成于1946年2月，但是它的設(shè)計(jì)思想基本來(lái)源于ABC，只是采用了更多的電子管，運(yùn)算能力更強(qiáng)大，主要用于計(jì)算彈道和研制氫彈。

1973年，美國(guó)聯(lián)邦地方法院注銷(xiāo)了ENIAC的專(zhuān)利，并得出結(jié)論：ENIAC的發(fā)明者從阿塔納索夫那里繼承了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的主要構(gòu)件思想。因此，ABC被認(rèn)定為世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

不過(guò)，ENIAC是一臺(tái)十進(jìn)制計(jì)算機(jī)，這一點(diǎn)與ABC計(jì)算機(jī)是大相徑庭的。

事實(shí)證明，電子計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制更易于電路的設(shè)計(jì)，也更利于計(jì)算機(jī)中不同運(yùn)算的物理實(shí)現(xiàn)，同時(shí)二進(jìn)制也將電子計(jì)算機(jī)的“代價(jià)”降到了那個(gè)年代的可以被接受的程度。

二、數(shù)據(jù)與控制

既然選取二進(jìn)制作為計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，那么二進(jìn)制的數(shù)理邏輯就必須要得到解決。

深入研究萊布尼茨生平的英國(guó)劍橋大學(xué)教授李約瑟認(rèn)為：“二進(jìn)制應(yīng)該是起源于《易經(jīng)》。”讓我想到了“中體西用”。

二進(jìn)制的最基本邏輯就是“逢二進(jìn)一”。最基本的算數(shù)邏輯就是二進(jìn)制的加法與減法，其基理和十進(jìn)制是一樣的。

那么，怎么表示某一些數(shù)據(jù)呢？其實(shí)，很難做出決定，因?yàn)橐硎緮?shù)據(jù)就需要知道數(shù)據(jù)范圍和數(shù)據(jù)的具體值。如果需要在設(shè)計(jì)電路之前就必須考慮通用性，那么用多少位表示一個(gè)數(shù)據(jù)就更重要了，也更加困難了。

嬴寒給出的答案是這樣的（很有可能是錯(cuò)的）：

因?yàn)槿祟?lèi)最熟悉的莫過(guò)于十進(jìn)制，如果按照十進(jìn)制表示，表示10個(gè)數(shù)字，只需要1位就可以，范圍是0-9。如果按照二進(jìn)制，為了迎合已有的習(xí)慣，就需要使用最少的二進(jìn)制位來(lái)表示0-9，那么答案是4位二進(jìn)制。

所以，如果需要滿足最基本的運(yùn)算，那么計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)最少需要4位二進(jìn)制來(lái)表示。

如果需要處理文本，就需要將大小寫(xiě)字母、常用標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、文本控制符號(hào)（如換行之類(lèi)的）都需要算在內(nèi)，可能最少需要7位，再考慮到上個(gè)世紀(jì)信號(hào)傳輸?shù)牟豢煽啃?，這才有了以8位為最小處理長(zhǎng)度的約定。

當(dāng)然，最小處理長(zhǎng)度是可以隨意定的。

而1Byte=8bit也因?yàn)殚L(zhǎng)期使用而約定成俗了。事實(shí)上，Byte的定義至今仍然是不定的。在一些規(guī)范性文檔中，你可能看到Octet這樣一個(gè)詞，這個(gè)詞意指8位為1字節(jié)。而B(niǎo)yte到底是多少位，你隨意，你高興、你開(kāi)心就好。

1024是非常具有特殊性的。他的來(lái)源可以說(shuō)是從十進(jìn)制中推導(dǎo)而來(lái)。因?yàn)槌Ｓ玫氖M(jìn)制，在取冪值時(shí)總是整的。選取一個(gè)與10相關(guān)的一個(gè)數(shù)顯然是最明智的。但是又需要考慮到8位的最小處理長(zhǎng)度，但是2的8次方并不方便換算，干脆取2的10次方，也就是1024作為單位換算的基準(zhǔn)值。這個(gè)數(shù)有零有整，而其中的24對(duì)整個(gè)值的影響實(shí)在是太小了，所以有時(shí)就省略了。。。是不是很無(wú)語(yǔ)？而硬盤(pán)生產(chǎn)廠商常用的就是1K字節(jié)等于1000字節(jié)。而系統(tǒng)中，1K就等于1024。

有了數(shù)據(jù)，有了數(shù)據(jù)的原始運(yùn)算，那如何讓機(jī)器知道我們需要哪種運(yùn)算呢？這就是控制：控制機(jī)器按照我們想要的去執(zhí)行。

例如：有數(shù)字A和B，為了讓計(jì)算機(jī)做加法運(yùn)算，就需要我們向計(jì)算機(jī)中輸入一個(gè)控制指令add。

那么，完成運(yùn)算后產(chǎn)生的結(jié)果總需要存放在某個(gè)我們知道的地方吧！那就讓這個(gè)結(jié)果存在“累加寄存器”吧。寄存器顧名思義：就是暫時(shí)存數(shù)據(jù)的地方。

這一系列的主題是“非常規(guī)C語(yǔ)言入門(mén)”，所以為了快速入門(mén)C語(yǔ)言，關(guān)于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容都省略了。