算數運算加法 為什麼計算機能「算數」

2021-10-14 19:40:08 字數 1603 閱讀 8968

為什麼計算機能「算數」?為了更容易理解我們需要把問題再精分一下:

1、在計算機中,「數」是如何表示的?

2、在計算機中,「數」是如何計算的?

3、在物理上,「數」的計算是如何實現的?

在計算機中儲存和要處理的資料都是使用二進位制的表示的,也就是只有 0 和 1 兩個基本數,如果遇到相當於十進位制的 2 的時候就要進製。

也是無外乎數學的運算規則的,只不過是二進位制的形式。舉個例子:

我們來分析一下這個二進位制加法的過程,對於 1 位的運算,可以得出下面的規律:

0 和 0 相加得到 00,高位是進製 0,低位是本位和值 0。

0 和 1 相加得到 01,高位是進製 0,低位是本位和值 1。

1 和 0 相加得到 01,高位是進製 0,低位是本位和值 1。

1 和 1 相加得到 10,高位是進製 1,低位是本位和值 0。

是不是很有規律呢?!!

到此該喬治·布林(george boole,1815.11.2~1864)出場了。

他的偉大發明就是布林代數。 最簡單的布林代數只有兩個元素 0 和 1,基本的邏輯操作是與、或、非,在此基礎上可以做一些復合的邏輯操作。

根據我們總結的規律和兩個圖中的邏輯運算真值表,我們可以發現,其實,本位的和的計算過程就是異或運算,而進製的運算則復合運算的規則。

其實,上面的兩個圖已經給出了物理電路的實現方法,為了讓大家能夠更明白,我再單獨發圖來畫畫重點。

通過上面的三張圖和電路運算的結果真值表,可以得出乙個明顯的結論:邏輯運算是可以通過物理上的電子電路來實現的。

綜上,電子電路可以設計出來邏輯運算器件,邏輯運算器件又可以作為二進位制運算的工具,二進位制又可以無差錯的轉換為我們人類常用的十進位制數,所以,用邏輯元器件做出來計算機當然能夠進行「算數」了。

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