(本篇不會介紹到馮紐曼架構)一般的家用電腦可以用來計算、輸入文字、聽音樂、打遊戲等等。電腦Computer,簡單說起來就是一台計算機。但是怎麼跟這種計算機差這麼多?電腦是一款複雜的計算機,計算機本質上和電腦差不多,都有 (暫存一些數字)記憶體、(鍵盤)輸入,(螢幕)輸出,(加減乘除)邏輯運算功能。用一百字敘述【什麼是電腦】:
電腦是一台機器,包含了一大堆電子元件和電晶體,內部儲存了0跟1 (0是斷路、1是導通)。作業系統是由0跟1組成的,軟體是由0跟1組成的,所有的資料影片、圖片以及音樂也都是0跟1組成的。所以使用者是在這龐大的0與1 的世界裡 操作著0與1。
電腦裡面只有存放0跟1的資料,你相信嗎?怎麼可能相信啊,電腦可以做到這麼多的事情,你居然跟我說他裡面只有0跟1!就像吃了一道好吃的菜,問了老闆:「這道菜裡面有什麼?」老闆:「喔,這道菜是拿0和1組出來的,所以切開來是滿滿的0跟1。」難道連謎片都是0跟1所組成的?!電腦裡面至少存放有顏色吧!不然螢幕怎麼顯示出來?電腦裡面至少存放有音樂片段吧!不然喇叭怎麼噴出聲音來?五顏六色的圖片、好聽動人的音樂、各式各樣的重要資料,跟我說都是0跟1組成,這TM誰信啊。這老師一定在騙人,講話這麼抽象、太不專業了。欸、沒有耶,電腦裡面真只有0跟1。先打岔一下講個小故事,小時候我想用0跟1 兩個數字組出全部的中文字詞(也就是一本字典),這樣傳字條被別人看到,別人也看不懂上面寫什麼,譬如:
"0" 代表 " "(空白)"1" 代表 "我","11" 代表 "你","111" 代表 "他","1111" 代表 "下課""11111" 代表 "打球"
.....然後我發現... e04這是要怎麼編啊!!因為字與字之間一定要有分隔,所以我用0這個符號下去代表分隔,將 「我下課打球」 這句話變成=> 1 0 1111 0 11111好的 這下GG了,這樣的話 「我覺得小美學妹很漂亮,我畢業當天想跟她表白,你可以幫我助攻嗎?」 <== 這段文字該如何編寫?
在這之後還有幾千萬個常用到的字詞要怎麼編?要一直往後加1嗎...?如果中文字有6000個,那我不就1寫到手斷掉?心想只用0跟1來編字典,根本是天方夜譚。但有人真的做到了!將每個字的長度固定為同樣長度,以便把二進位的每個單位、每個空間,運用的淋漓盡致。首先是數字(每個字的長度是4)再來是英文跟數字(ASCII 每個字的長度是8),再來是 全世界各種文明的所有字 UTF-8 (每個字的長度從8~32),是一種Unicode是的,人類透過編碼做到了這件事!既然數字可以編碼、文字可以編碼,把顏色轉變為數字,人類就可以進行編碼(全彩:每個顏色的長度為24,也就是能夠對 2^24 => 16,777,216 種顏色進行編碼)顏色有了編碼,再指定哪個座標(x,y)存放哪個顏色,電腦就能透過數字來顯示出圖片了。當然不同格式有不同種作法,像是一張100*100的全白圖片,難道要按順序儲存10,000個白色(#000000) 點點?世界上有更多聰明的作法,所以存在著許多種圖片的格式與系統 如:png、jpg、bmp...,各有優缺點。把聲音轉變為數字,人類就可以進行編碼,就能存放各種音樂了,世上存在著許多種音頻的編碼系統、音樂格式,如:mp3、flac、ape...。把影片轉變為數字,人類就可以進行編碼,就能存放各式各樣的謎樣影片了世上存在著許多種影片的編碼系統、影片格式,如:mp4、wav...。
沒錯,就是滿滿的0跟1。
但電腦這麼小一台,怎麼儲存這麼多0跟1?一個文字就要32個空間了,一篇文章少說100,000個空間跑不掉,何況是一張幾千萬畫素的圖片、一支長達幾小時的影片?動輒數千萬數百億個空間啊!是要怎麼儲存?
現代東西都做很的非常小,微米(10 ^ -6 m)甚至到奈米(10 ^ -9 m)級的,
假設現在個 大小為1立方公尺的硬碟,是由1微米製程 (數十年前的技術) 所製成的,可以粗估這個硬碟 (長X寬X高) 有 (10 ^ 6) X (10 ^ 6) X (10 ^ 6) 個位置,也就是 10^18 個空間,換算下來平均1立方公分(10 ^ -6 m³)可以容納 10^12 個空間(bits),也就是 約 120MB。在人類的認知上,10^12 這個數量級 已經多到有點噁心了換成錢該有多好
【在這邊偷偷科普:儲存空間單位、容量單位】
( B = Byte, b = bit )1 bit 是1個小空間,可以放 1個 0或11 Byte 是8個 bits ,也就是可以放 8個 0或11 KB 是 2^10 個 Bytes ,可以放 1024個 0或11 MB 是 2^20 個 Bytes ,可以放 1,048,576個 0或11 GB 是 2^30 個 Bytes ,可以放 1,073,741,824個 0或11 TB 是 2^40 個 Bytes...也可以做這樣的換算:1024B = 1KB1024KB = 1MB1024MB = 1GB1024GB = 1TB以上是二進制的算法,但對於硬碟廠商來說,這樣做並不是那麼友善硬碟廠商皆以十進制來做計算,取了個接近的數字,捨去了24,也就是說把 1024 縮水成 1000。【硬碟儲存單位】1KB = 1,000 Bytes1MB = 1,000KB = 1,000,000 Bytes1GB = 1,000MB = 1,000,000KB = 1,000,000,000 Bytes1TB = 1,000GB = 1,000,000MB = 1,000,000,000KB =1,000,000,000,000 Bytes所以買了的硬碟,會在無形中少掉一些容量,插上電腦後發現容量比標示的還要少。買來 32GB 的SD卡,插上手機之後變成 29.87 GB買來 1TB 的SSD,接上電腦後變成 952 GB買來 4TB 的硬碟,接上電腦後變成 3.63 TB也就比原本少去了大約 10% 的空間【換算成文字的空間】1個 英文字母 是 1 byte,1個 國字(中文字) 是 2 bytes。一篇作文(500字) 是 1 KB一本小說(100000字) 是 200 KB一系列長篇小說(兩百萬字) 是 4 MB
所以說,簡單的電腦運作過程是,
電腦是硬體,作業系統是軟體,軟體是資料的一種,資料是資料(data),資料全部都是0跟1組成。
打開 Windows 10,用 Word 隨便打幾個字,這樣子的動作:
就是電腦運行了 Windows 這套作業系統軟體的海量個 0跟1,再運行 Word 這套 office軟體的海量個 0跟1,再輸入幾個文字(data),也就是輸入一些 0跟1進去。所以使用者是在這龐大的0與1 的世界裡 操作著一些0與1。
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