03 Circuits v6

（计算机是如何工作的）
（电路和逻辑）

电路对于我来说，最酷的事情就是

如果有了一些创意，电路就能成为一种艺术形式。我能从电路中获得灵感。

所以，如果你有了一些主意，可以用技术来让它们成为现实。

每个计算机的输入输出实际上都是信息，

都能够通过电子信号的开/关来表示

或者叫做1和0

为了处理像输入一样的信息，制造像输出一样的信息，

计算机需要改变和混合输入的信号，

为了做到这一点，计算机用了上百万个很小的电子元件来组成电路。

让我们仔细看看电路是如何改变和处理用1和0表达的信息。

这是个非常简单的电路。

它输入一个电信号，开或关，然后反转它。

因此如果给它输入1，电路会给你0，

如果给它0，它会给你1。

输入的信号总是被输出的信号所否定，因此我们将这个电路叫做“否”。

更复杂的电路可以输入多个信号，然后合并起来，输出一个不同的结果。

这个例子中，电路输入两个电信号，每个都可能是1或0 。

如果有任何一个信号是0，那么结果也是0 。

这个电路只会在第一个信号与第二个信号 都是1的情况下，

才会输出1，因此，我们将它叫做“与”。

有很多像这样的小电路来执行简单的逻辑计算。
（逻辑门）

将这些电路连接到一起，就能制造出更复杂的电路，完成更复杂的计算。

例如，你可以将两个位加到一起的电路叫做加法器。

这个电路输入两个独立的比特，都可以是1或0，将它们加起来计算总和。

和可以是0加0等于0，

0加1等于1，或1加1等于2。

你需要两条线路来输出，因为它需要两个二进制数字来表示和。

一旦你有了能将两个比特信息相加的单个加法器。

你就能将多个加法器并排起来，将更大的数字加到一起。

例如，这里有一个8比特的加法器，将数字25和50加到一起。

每个数字都能表示为8比特，结果是传入电路的16个不同的电信号。

8比特的加法器内部电路还有很多小的加法器，它们一起来计算和。

不同的电子电路能够执行减法或乘法这样的简单计算。

事实上，计算机处理所有的信息，都只是将非常非常多的小操作合到一起。

计算机完成的每个独立操作，都是如此简单，简单到人也能完成。

但是计算机里的电路非常非常的快。

以前，这些电路又大又笨重。

一个8比特的加法器像一个冰箱那么大，而且需要数分钟才能完成一个简单的计算。

今天的计算机电路，需要用显微镜才能看清楚，而且非常非常的快。

为什么更小的计算机更快呢？

因为电路越小，电信号要走的距离就越短。

电子以光速运动，这是为什么现代电路能够每秒执行数十亿次计算。

因此，无论你玩游戏，录视频或者探索宇宙，

你让技术解决的每件事，都需要非常快的处理大量的信息。

在所有复杂事务的背后，都只是大量微小的电路来将二进制信号转换为

网站、视频、音乐和游戏。

这些电路甚至能帮我们解码DNA来诊断并治疗疾病。

那么，你想用这些电路来做什么呢？