單少杰

你家的電腦里存有照片吧？它可能是你比賽獲得勝利之后拍的照片，也可能是爸爸媽媽帶你出去玩的時候拍的照片。你有沒有想過這樣一個問題：這些照片是怎么存到電腦里的呢？其實電腦里儲存的所有文件，不管是圖片，還是視頻、文本等，都是以一串串由0和1組成的數(shù)字形成的。什么，你不相信？那就讓我們一起進(jìn)入電腦世界，看看0和1是怎么來記錄這么豐富多彩的內(nèi)容的吧。

通路斷路，都有意義

要想知道電腦里的0和1是什么意思，我們首先要知道電腦是由什么組成的。

電腦是由什么組成的？可能你會說它是由鍵盤、顯示器、主板、CPU等組成的。其實說到底，電腦是由無數(shù)的電路組成的。你的鍵盤里有電路，顯示器里有電路，主板和CPU里的電路就更多了。

那什么是電路呢？

電路，簡單地說就是電流走的通路。想象一下你家的手電筒，它的主要元件包括電池、開關(guān)和燈泡。當(dāng)你用電線把這些元件連在一起后，一條電路就搭建完成了。如果你按下開關(guān)，讓電路保持連通狀態(tài)，電流就在電路里流動起來，燈泡就亮了，我們就說這條電路是處于通路的狀態(tài)；如果你斷開開關(guān)，電流就不能繼續(xù)在電路里流動，燈泡就滅了，我們就說這條電路處于斷開狀態(tài)。

在我們的日常生活中，斷路似乎不是一件很好的事情——如果我們家里電閘的電路斷開了，電視就不能看了，冰箱也不能用了，其他家用電器也都罷工了。但是，在電腦的內(nèi)部，并不是這樣。其實你在接通和斷開電路的時候，就已經(jīng)做了兩件很重要的事，那就是用電路記錄了一個1和一個0。對，假如我們把電路接通的狀態(tài)記作1，把電路斷開的狀態(tài)記作0的話，我們就可以用電路通或斷的狀態(tài)來記錄數(shù)字了。

那么，假如我們要記錄下00101這串?dāng)?shù)字，該怎么辦呢？很簡單，準(zhǔn)備五個開關(guān)，讓它們組成斷開、斷開、接通、斷開、接通的電路就行了。

電腦記錄0和1的方式就是這樣。雖然電腦里沒有小燈泡，但電腦里有很多個電路和開關(guān)。一般情況下，當(dāng)一個開關(guān)接通的時候，電腦就相當(dāng)于儲存了一個1，而當(dāng)一個開關(guān)處于斷開的狀態(tài)時，就記錄了一個0。當(dāng)開關(guān)從開變?yōu)殛P(guān)，數(shù)字就從1變成了0。無數(shù)個開關(guān)和電路一起運作，就可以進(jìn)行加法、減法以及其他邏輯運算。

電腦儲存照片的時候也是這樣。照片是由一個個像素點組成的，只要記下這些像素點上的顏色，就能儲存一張照片了。按照規(guī)定，不同的顏色對應(yīng)不同的數(shù)值，再把這些數(shù)值轉(zhuǎn)化成0和1組成的二進(jìn)制數(shù)字串，就可以在電腦里存儲了。

我們可以通過觀察下面這張像素圖，來理解電腦是怎么使用像素點表示圖片的。只不過電腦屏幕或者圖片本身的像素點很小，在正常視距范圍內(nèi)我們是看不到的。當(dāng)像素點變得更多時，圖像和屏幕的分辨率也就會變得更高。

聽我命令！接通電路！

我們查看電腦文件的時候，總會看到在文件名的后面有個后綴，比如jpg、mp3，這些后綴可以告訴電腦該用什么規(guī)則處理這個文件。

在電腦里，圖片以0或1組成的一串串?dāng)?shù)字的模式存儲在硬盤上。當(dāng)我們通過程序發(fā)送命令，讓電腦在屏幕上展示這張圖片的時候，電腦就會按照這個文件的后綴規(guī)定的方式讀取這串?dāng)?shù)字，再在顯示器上顯示。

我們的顯示器底部是一塊發(fā)白光的板子，屏幕則是由很多個“小塊”，也就是像素點組成。每個像素點后面都有紅、綠、藍(lán)三個濾光片。從后面發(fā)出的白光經(jīng)過濾光片后，被分解成紅、綠、藍(lán)三束光，然后進(jìn)入人的眼睛。由于像素點非常小，三個濾光片又非常近，因此人眼分不清這是三束光。也就是說光在人眼中發(fā)生了混色作用，于是一個像素點便有了顏色。電腦通過程序讀取每個像素點的顏色數(shù)值之后，會調(diào)整每個像素點三色光的配比，混合出相應(yīng)的顏色，最終顯示出一張圖片。

其實，不只是圖片，其他文件的處理方式也一樣。比如當(dāng)文件后綴名是mp3時，電腦就會按照mp3規(guī)定的解碼方式讀取文件里的數(shù)字串；后綴名是pdf時，電腦又會按照pdf的規(guī)則讀取。

當(dāng)然了，電腦的實際運行要比我們說的復(fù)雜得多。不過歸根結(jié)底，都是電腦里數(shù)不清的電路在不斷地接通、斷開的結(jié)果。很多高科技公司在做芯片設(shè)計，他們設(shè)計的其實就是里面電路的布局。如果你能設(shè)計出更好的電路布局，那就能讓電腦的性能得到提升。

電腦的CPU為什么不能用塑料制作？

電腦的核心元件CPU用金屬和半導(dǎo)體制作，是因為只有它們能連通電路。

我們身邊的物質(zhì)都是由原子組成的，而原子又是由原子核和核外電子組成的。有些物質(zhì)的電子可以在物體里自由運動，從而傳導(dǎo)電，這樣的物質(zhì)被稱作導(dǎo)體，比如各種金屬；有些物質(zhì)的電子可以在一定條件下自由運動，這樣的物質(zhì)被稱作半導(dǎo)體，比如硅；而有的物質(zhì)的電子不能自由運動，不能傳導(dǎo)電，這樣的物質(zhì)被稱作絕緣體，比如塑料。

電腦的CPU和主板，要依靠復(fù)雜的電路工作，因此需要使用能夠?qū)щ姷牟牧?。塑料不能?dǎo)電，無法連通電路，所以也就不能用來制成電腦的CPU和主板。