算数运算加法_为什么计算机能“算数”
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?
1、在計算機中,“數”是如何表示的?
在計算機中存儲和要處理的數據都是使用二進制的表示的,也就是只有 0 和 1 兩個基本數,如果遇到相當于十進制的 2 的時候就要進位。
二進制
2、在計算機中,“數”是如何計算的?
也是無外乎數學的運算規則的,只不過是二進制的形式。舉個例子:
二進制加法運算
我們來分析一下這個二進制加法的過程,對于 1 位的運算,可以得出下面的規律:
0 和 0 相加得到 00,高位是進位 0,低位是本位和值 0。
0 和 1 相加得到 01,高位是進位 0,低位是本位和值 1。
1 和 0 相加得到 01,高位是進位 0,低位是本位和值 1。
1 和 1 相加得到 10,高位是進位 1,低位是本位和值 0。
是不是很有規律呢?!!
到此該喬治·布爾(George Boole,1815.11.2~1864)出場了。
他的偉大發明就是布爾代數。 最簡單的布爾代數只有兩個元素 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。
基本邏輯
復合邏輯
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,而進位的運算則復合與運算的規則。
3、在物理上,“數”的計算是如何實現的?
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。
與門電路
或門電路
非門電路
通過上面的三張圖和電路運算的結果真值表,可以得出一個明顯的結論: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制運算的工具,二進制又可以無差錯的轉換為我們人類常用的十進制數,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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