高级工程师都不懂的事：为什么计算机是0和1的世界
高级工程师都不懂的事：为什么计算机是0和1的世界
你是否想过，为什么手机、电脑等设备能够处理各种复杂的信息？这一切都源于计算机内部最基础的0和1世界。本文将为你揭示这个神奇的数字世界背后的原理。
我们都知道电压有高和低，那么我可以大胆的告诉你，我们屏幕上的图片、文字、视频就是用电压高低的特性来实现的，是不是很神奇？别急，让小讯继续为你揭开这背后的故事！
一、0和1的表示
为了让电压的高低来表示各种信息，我们的电脑工程师，让一个电路组件的高电平（3.55V）表示1，低电平（00.25V）表示0
注：电压电平---某一电压与任意指定的参考电压之比，用比值的对数形式表示的电压大小。
二、为什么是0和1
看到这里，很多同学会有疑问，为什么手机或者电脑里面只能用0和1来表示，而不能是2，3来表示，原因如下：
- 电路能很好的实现两个端，有和无、高和低、开和关，实现加入中间状态比如2和3，代价大，不利于计算机的表示（不要跟我犟，我们能用1块钱解决的问题，不会愿意多花9块钱去解决）
- 运用布尔代数方法（0，1），可以分析和设计以二进制为基础的电子计算机电路
- 把数据转化为由0和1组成的二进制数，可以把数学或逻辑计算转化为布尔运算，0和1能更好的参与运算，感兴趣的同学可以去了解二进制、十进制、十六进制的运算
三、0和1的作用
单个电路组件的高低电平表示逻辑数字0、1，我们现在可以用多个电路组件来进行组合，就可以形成不同的组合，不同的组合可以表示不同的意思，比如这里我们以32个电路组件来进行组合；我们常说的32位系统就是表示cpu一次性可以处理的数据为32位的数据量（同理64位系统就是一次可以处理64位），32个组件分别编号1到32；这里的位即0、1的信息；
四、基于0和1的编码规约
为了使用0、1表示不同的意思，工程师制定了一套全球通用的规则叫ASCII的信息交换约定：
这些字符都是用8个高低电平（0、1）的组合来表示的，还有其他的编码约定，比如中文编码UTF-8用最多32个高低电平即32个0、1的组合来表示各种不同的字符，包括汉字。
五、详解0和1的运用
下面我们将以抖音视频的录制来进行举例，我们在录制抖音视频的时候，我们的摄像头就将采集到的视频画面转换成了一串串0101101110111... 同时通过麦克风IC和MEMS传感器，将拾取到的声音转化为0和1（数字信号）， 而这里的0和1的组合不是真的0和1，它们只是高低电平的逻辑表示，而我们的芯片有以亿计的电路组件单元，每个单元都可以表示0和1（我们光刻机的伟大，在指甲盖大小的芯片上刻录数以亿计的电路）。
上面我们已经录制好了视频（其实在手机或者电脑里面就是一串逻辑上的0和1串），现在就要动一动我们的小手指把视频发送出去了，接下来就会发生什么呢？
1.这串0和1会发送到手机芯片缓存，然后经过Wi-Fi模块---天线，将逻辑数字0和1转换成电磁波，通过电磁波的形式发送出去（感兴趣的可以看我写的关于电磁波通信的文章《原来手机是通过电磁波收发信息的》）
2.发送出去的电磁波被家里的路由器接收到后将电磁波转换成“脉冲电信号”，通过网线传输到最近的光猫
3.光猫通过电转光转换器将“脉冲电信号”转换成光信号，通过光缆传输出去
通过以上的介绍，我们了解到：
- 计算机其实是0和1的世界，我们输入的信息是通过0和1来表示的
- 0和1也不是真的数字，只是我们高低电平的逻辑表示，高电平表示1，低电平表示0
- 我们希望0和1组合成不同的信息，于是由权威组织制定了全球通用的编码规约，全球很多国家，采用不同的语言，于是我们也有很多编码来兼容不同的语言，我们看到的网页乱码就是因为网页采用的编码无法识别相应的网页文字导致的
- 通过串联知识点，我们还了解到在网络上的声音、视频、文字其实就是一串串的0和1，它们可以通过电磁波和光进行传输，可以通过不同的设备组件进行信号转化