03 Circuits v6

（電腦是如何工作的）
（電路和邏輯）

電路對於我來說，最酷的事情就是

如果有了一些創意，電路就能成為一種藝術形式。我能從電路中獲得靈感。

所以，如果你有了一些主意，可以用技術來讓它們成為現實。

每個電腦的輸入輸出實際上都是訊息，

都能夠通過電子信號的開/關來表示

或者叫做1和0

為了處理像輸入一樣的訊息，制造像輸出一樣的訊息，

計算機需要改變和混合輸入的訊號。

為了做到這一點，
電腦用了上百萬個很小的電子元件來組成電路。

讓我們仔細看看電路是如何改變和處理用1和0表達的訊息。

這是個非常簡單的電路。

它輸入一個電訊號，開或關，然後反轉它。

因此如果給它輸入1，電路會給你0，

如果給它0，它會給你1。

輸入的訊號總是被輸出的訊號所否定，因此我們將這個電路叫做“NOT”。

更復雜的電路可以輸入多個訊號，然後合併起來，輸出一個不同的結果。

這個例子中，電路輸入兩個電訊號，每個都可能是1或0 。

如果有任何一個訊號是0，那麼結果也是0 。

這個電路只會在第一個訊號與第二個訊號 都是1的情況下，

才會輸出1，因此，我們將它叫做“AND”。

有很多像這樣的小電路來執行簡單的邏輯計算。
（邏輯門）

將這些電路連接到一起，就能制造出更復雜的電路，完成更復雜的計算。

例如，你可以將兩個位元(bit)加到一起的電路叫做加法器。

這個電路輸入兩個獨立的位元，都可以是1或0，將它們加起來計算總和。

和可以是0加0等於0，

0加1等於1，或1加1等於2。

你需要兩條線路來輸出，因為它需要兩個二進制數字來表示和。

一旦你有了能將兩個位元訊息相加的單個加法器。

你就能將多個加法器並排起來，將更大的數字加到一起。

例如，這裡有一個8位元的加法器，將數字25和50加到一起。

每個數字都能表示為8位元，結果是傳入電路的16個不同的電訊號。

8位元的加法器內部電路還有很多小的加法器，它們一起來計算和。

不同的電子電路能夠執行減法或乘法這樣的簡單計算。

事實上，
電腦處理所有的訊息，都只是將非常非常多的小操作合到一起。

計算機完成的每個獨立操作，都是如此簡單，簡單到人也能完成。

但是
電腦裡的電路非常非常的快。

以前，這些電路又大又笨重。

一個8位元的加法器像一個冰箱那麼大，而且需要數分鐘才能完成一個簡單的計算。

今天的
電腦電路，需要用顯微鏡才能看清楚，而且非常非常的快。

為什麼更小的
電腦更快呢？

因為電路越小，電訊號要走的距離就越短。

電子以光速運動，這是為什麼現代電路能夠每秒執行數十億次計算。

因此，無論你玩遊戲，錄影片或者探索宇宙，

你讓技術解決的每件事，都需要非常快的處理大量的訊息。

在所有複雜事務的背後，都只是大量微小的電路來將二進制訊號轉換為

網站、影片、音樂和遊戲。

這些電路甚至能幫我們解碼DNA來診斷並治療疾病。

那麼，你想用這些電路來做什麼呢？

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