創作內容

1 GP

什麼是電腦?為什麼電腦只有1跟0? 【秒懂神解釋系列】

作者:GJLMoTea│2019-07-22 17:02:16│贊助:2│人氣:63

什麼是電腦? 為什麼電腦只有1跟0?


因為我的想法總跟人不太一樣,
在學習的過程中有許多不明白的問題,
學了之後產生的疑惑、或是不太能夠接受的事情,
學通之後終於能夠領悟、能換個想法來解釋同一件事,
在這裡試著用另一個角度闡述、來解決 說明我的問題。




【電腦是什麼?】

(本篇還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。


如今要我用一百字敘述【什麼是電腦】,我會說:
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0跟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ㄝ,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...。





【那電腦裡不就滿滿的0跟1了嗎?】

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?
動輒數千萬個空間。



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 (n年前的技術) 所製成的,
可以粗估這個硬碟 (長*寬*高)有 (10 ^ 6) * (10 ^ 6) * (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)


在這邊偷偷科普一下


【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1
1 Byte 是8個 bits ,也就是可以放 8個 0或1
1 KB 是 2^10 個 Bytes ,可以放 1024個 0或1
1 MB 是 2^20 個 Bytes ,可以放 1,048,576個 0或1
1 GB 是 2^30 個 Bytes ,可以放 1,073,741,824個 0或1
1 TB 是 2^40 個 Bytes...

也可以做這樣的換算:
1024B = 1KB
1024KB = 1MB
1024MB = 1GB
1024GB = 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 Bytes
1MB = 1,000KB = 1,000,000 Bytes
1GB = 1,000MB = 1,000,000KB = 1,000,000,000 Bytes
1TB = 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







【電腦運作過程】


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。




引用網址:https://home.gamer.com.tw/TrackBack.php?sn=4468946
All rights reserved. 版權所有,保留一切權利

相關創作

留言共 0 篇留言

我要留言提醒:您尚未登入,請先登入再留言

1喜歡★GJLMoTea 可決定是否刪除您的留言,請勿發表違反站規文字。

前一篇:我看韓國瑜 (討論,文長... 後一篇:Minecraft 麥塊...

追蹤私訊

作品資料夾

amy200190ALL 8U
限時免費委託繪畫開放中,詳情請到小屋了解喔~看更多我要大聲說4小時前


face基於日前微軟官方表示 Internet Explorer 不再支援新的網路標準,可能無法使用新的應用程式來呈現網站內容,在瀏覽器支援度及網站安全性的雙重考量下,為了讓巴友們有更好的使用體驗,巴哈姆特即將於 2019年9月2日 停止支援 Internet Explorer 瀏覽器的頁面呈現和功能。
屆時建議您使用下述瀏覽器來瀏覽巴哈姆特:
。Google Chrome(推薦)
。Mozilla Firefox
。Microsoft Edge(Windows10以上的作業系統版本才可使用)

face我們了解您不想看到廣告的心情⋯ 若您願意支持巴哈姆特永續經營,請將 gamer.com.tw 加入廣告阻擋工具的白名單中,謝謝 !【教學】