計算機之計算的實現(xiàn)
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(1)計算機中一切都是數(shù)學(xué)計算的結(jié)果
數(shù)學(xué)可以描述現(xiàn)實世界一切的東西,科學(xué)家/工程學(xué)家使用數(shù)學(xué)來描述所有事物的,事實上計算機也是這樣的。
我們都知道,計算機中的各種圖片、聲音、視頻等都是以數(shù)據(jù)形式存在的,計算機計算的過程其實就是處理這些數(shù)據(jù)的過程,比如對數(shù)據(jù)
進行編解碼,編解碼的過程中就需要各種數(shù)學(xué)運算的結(jié)果。而這些圖片、聲音、視頻能夠變成數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)又被還原成為圖片、聲音、視頻被人
識別,都是要歸功于各種翻譯設(shè)備。
相機/攝影機/麥克風(fēng) (翻譯)
圖片、聲音、視頻 ——————————————————————————————> 圖片、聲音、視頻對應(yīng)的數(shù)據(jù)
顯示器/揚聲器
圖片、聲音、視頻數(shù)據(jù) ——————————————————————————————> 圖片、聲音、視頻(被人所識別)
所以在計算機但是在計算機里面,不管多么復(fù)雜,它們都是以數(shù)據(jù)形式被描述的,這些數(shù)據(jù)被處理的過程主要就是數(shù)學(xué)計算的過程。
(2)計算機的數(shù)學(xué)元算分為算術(shù)運算和邏輯運算
2.2算術(shù)運算與邏輯運算
2.2.1 什么是算術(shù)運算
很簡單,加/減/乘/除,以及從這些加減乘除引申出來的平方,開方,微積分等等的運算。
2.2.2算術(shù)運算有啥用
比如對計算機對處理視頻數(shù)據(jù)時,就會涉及加、減、乘、除等的算術(shù)運算。
2.2.3在計算機中,所有復(fù)雜的算術(shù)運算都是加法引申來的
(1)平方,開方,微積分等復(fù)雜運算引申之于加減乘除
(2)乘法是快速的加法,乘法其實摸清了加法規(guī)律后的加法的快速計算方法,比如3*3=9,意思是三個3相加等于9
(3)同理除法是摸清了減法規(guī)律后的減法的快速計算方法。比如9/3=3,表示9-3減3次,就可以減完。
(4)減法其實也是加法,比如1-1等價于1+(-1)。
因此最后你會發(fā)現(xiàn),實際上所有各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)的算數(shù)運算,在計算機中最后都變成了加法運算,所以對于計算機來說最基本的運算就是加法運算。
2.2.3 算術(shù)運算單元
(1)計算機CPU中,專門實現(xiàn)算術(shù)運算的功能單元,就是算術(shù)運算單元
(2)通過上面的介紹可知,對于計算機來說,只需要一個加法器就可以實現(xiàn)減法、乘法、除法、開方等等各種算術(shù)運算。
2.3 邏輯運算
2.3.1 什么是邏輯運算
很簡單,所有的與/或/非相關(guān)運算就是邏輯運算,學(xué)過數(shù)字電路的同學(xué)對于邏輯運算應(yīng)該是很熟悉的。
2.3.2 邏輯運算有什么用
在現(xiàn)實世界中,我們時常需要做出各種選擇,計算機也需要做出選擇,比如,計算機通過判斷某條件是否成立,選擇最那個視頻數(shù)據(jù)做處理,
比如:
如果 A條件成立 & B條件成立
{
對A視頻數(shù)據(jù)解碼并輸出顯示
}
否者
{
對B視頻數(shù)據(jù)解碼并輸出顯示
}
1)判斷條件是否成立的,其實就是判斷某個條件的真假(成立為真,不成立為假),這就是邏輯運算。
2)基本輯運算三種:與/或/非,其它更加復(fù)雜的邏輯運算,比如什么或非、與非等,都是從這三個引申出來的。
2.3.3 邏輯運算單元
(1)計算機CPU中,專門實現(xiàn)邏輯運算的功能單元,就是算術(shù)運算單元
CPU的運算器 = 算術(shù)運算單元 + 邏輯運算單元 + ...
(2)邏輯運算實際上也是加法器實現(xiàn)的,也就是說加法器既可以實現(xiàn)算法運算,也可以實現(xiàn)邏輯運算。
2.4 總結(jié)
1)不管計算機執(zhí)行多么復(fù)雜的程序,最主要的就是在對數(shù)據(jù)進算術(shù)運算和邏輯運算
2)顯示世界的溫度/光照/壓力能夠被翻譯成為數(shù)據(jù),以及計算機中的數(shù)據(jù)能編程視頻、聲音、動作等被人識別,這是各種輸入輸出翻譯設(shè)備的功勞、
翻譯 翻譯
外界現(xiàn)象(光/聲等信號)——————————> 數(shù)據(jù) ————————————> 各種廣/聲信號,被人識別
輸入設(shè)備 cpu(算術(shù)/邏輯運算器) 輸出設(shè)備
人的其實也是這樣的,眼睛鼻子嘴巴將數(shù)據(jù)顯示世界翻譯為腦電波形式的數(shù)據(jù),然后大腦進行處理,然后再通過嘴巴和四肢這些數(shù)據(jù)翻譯出來,別人就能知道想表達什么。
人的其實也是這樣的,眼睛鼻子嘴巴將數(shù)據(jù)顯示世界翻譯為腦電波形式的數(shù)據(jù),然后大腦進行處理,然后再通過嘴巴和四肢這些數(shù)據(jù)翻譯出來,別人就能知道想表達什么。
作者:佳嵌工作室
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