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源遠流長5千年的華夏文明里,是只有短短數百年歷史的西方國家無法比擬的,而被譽為四大文明古國之一的華夏,創造的人文和科技萌芽可不是平白吹出來的!
如果單單從計算一門學科說起,可以追述到北宋時代發明的算盤,算盤是漢族勞動人民發明創造的一種簡便的計算工具。
而華夏國是算盤的故鄉,在前世計算機已被普遍使用的年代里,古老的算盤不僅沒有被廢棄,反而因它的靈便、準確等優點,在許多國家方興未艾。
在華夏國古代想要快速的計算一些數值,最常用的東西就是算盤,在算盤中上面的一個珠代表五,下面的每一個數字代表一,從某一刻度起,往上依次類推,如果是一個二十幾位的算盤,那其最大數值可到二十位,我們可以想想這將會是多么大的一個數字。
當然,我們這里說的算盤其實是按著我們日常生活數值來發明的,所有數字均是十進制的,也就是說逢十進一,這樣我們就可以用最多十個珠子來表示數值,后來發現十個珠子用法很別扭,就把算盤分成了兩部分,改成了一種半五進制的東西,逢五進一,用一個進半上位的五和下面的五個珠子最多可以代表到十。
由于這一方式用起來比較方便,所以十進制應用于各個領域,只要大家都能認可,那就是一種規則,就像我們現在都用的錢幣一樣,大家都認可就是錢,大家都不認可,那就是廢紙。
既然用算盤珠就可以表示這么大的數字,那么算盤可真是一個非常了不起的計算器,那么如果能有一個東西能自已完成計算,而不需要用人去撥算珠,那就更好了,于是計算機誕生了。
最早期的計算機由電子管晶體管這些東西完成運算,在我們設計的這些電路中我們無法讓它識別我們發明的數字,也完不成如我們在紙上一般具體的運算,因為這樣的電路只有兩種狀態,那就是開和關,除了會開和關基本就不會完成別的操作了,因此,我們用開表示0,用關表示1,這樣我們就可以完成二進制的運算了。
所謂的二進制,大家應該了解,就是逢二進一,如:0001,代表1,想要在1的基礎上加1,那就是0001加0001,因為第一位變成了2,所以需要進位,就成了0010,三就是0011,四就是0100,五就是0101,依次類推,0101在計算機中表示就是開關開關。至于一些加減乘除的運算都是一些錯位相加錯位相減等等,用這樣的辦法我們就可以完成和算盤同樣的功能了。只不過在需要計算的時候我們需要把十進制轉化成為二進制,以方便電腦進行運行。
計算機中除了十進制二進制以外,還有八進制和十六進制,十進制是在我們輸入一些數字用于表示在計算機顯示器上的數字,而計算機在真正運算的時候是用的二進制運算,這些進制之間是可以相互轉化的,最終都會轉化成為二進制交給cpu來運算,也就是說我們在電腦中看到的一切,圖像,聲音,文字最后全變成0和1交給計算機來處理。
圖像在計算機中以用十六進制表示的,如白色是:ffffff,黑色是:000000,從零到f中間的數字可以隨意修改就可以得到不同的顏色,學過數學中全排列的都應該能算出來大概是多少種顏色了。
而我們都知道所有的顏色其實都是由三原色組成,紅,藍,綠,學美術的應該都知道,用這三種顏色可以調出很多種顏色。
在計算機中也是一樣,從最一開始的黑底白字,逐漸到了彩色,又到了圖像操作界面,這些都是由最一開始的0和1逐漸派生出來的,而這所有的一切圖像聲音文字最終也都需要轉化成為0和1來進行運算。
學過編程的人都知道,如何用程序在計算機上輸出一條線,那就從一個點重復輸出到另一個點,兩點就可以連成一條直線,因此在顯示器上,我們都是以像素來做為最基本單位的,如果想要表示一條線,就畫無數個點就可以了。如果想要畫一個面,那就畫無數條線就可以了。
這個我們在上初中幾何的時候都學過的線是由點組成,面是由線組成,體是由面組成。所以說在幾何里面,無論是一個多么好看的體,無論是一個多么好看的面,我們都可以把他打散成為無數個“點”。這個“點”就是“線”,“面”,“體”的基本元素。
而一個動畫或視頻,就是由無數個連續面組成,這個我們都不難理解,而這每一個面在電腦中我們都稱為關鍵幀。最終也是可以轉化為“點”的。
從這里我們就可以看出,如果需要在現在的cpu架構上,完成軟件的運行,離開了二進制,還真的暫時無法做到。
前世有些理論家和空想家都提到了采用三進制的計算機結構,有些文章里還提到了前世前蘇聯5、60年代,有科學家制造出了比二進制計算機運行更快、更穩定。發熱量更小的三進制的計算機,卻因為官僚主義的愚蠢使得這一成果煙消云散。
我們姑且不論這個事情的真假,我們先來分析一下當時蘇聯和美國這兩個國家當時所處的狀態-----冷戰時期,不錯當時地球上軍事力量最強大的兩個國家正處在對抗狀態,而大型計算機早已在科研機構存在久也,所用的結構正是西方國家的二進制。