端午節(jié)放假休息，我正在家里面吹著空調(diào)，吃著西瓜，看著《這就是街舞》，女朋友在一旁看某游戲主播的直播。我隱約中聽(tīng)到她手機(jī)中傳來(lái)主播的一句話：“朋友們，聽(tīng)懂我的意思了嗎？懂得扣個(gè)1，不懂得扣個(gè)0 ”。于是，我開(kāi)始吐槽：
首先，我們要從計(jì)算機(jī)的歷史講起，這部分涉及到一些硬件知識(shí)。
計(jì)算機(jī)（computer）俗稱電腦，是現(xiàn)代一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器，可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算，還具有存儲(chǔ)記憶功能。是能夠按照程序運(yùn)行，自動(dòng)、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。
人類(lèi)歷史上真正意義的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)于1946年誕生，如今其硬件技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第四代。
第1代：電子管數(shù)字機(jī)（1946—1958年）
硬件方面，邏輯元件采用的是真空電子管，主存儲(chǔ)器采用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲(chǔ)器、磁鼓、磁芯；外存儲(chǔ)器采用的是磁帶。軟件方面采用的是機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。應(yīng)用領(lǐng)域以軍事和科學(xué)計(jì)算為主。
特點(diǎn)是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數(shù)千次至數(shù)萬(wàn)次）、價(jià)格昂貴，但為以后的計(jì)算機(jī)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
第2代：晶體管數(shù)字機(jī)（1958—1964年）
硬件方面，采用晶體管來(lái)作計(jì)算機(jī)的元件。晶體管不僅能實(shí)現(xiàn)電子管的功能，又具有尺寸小、重量輕、壽命長(zhǎng)、效率高、發(fā)熱少、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。使用晶體管后，電子線路的結(jié)構(gòu)大大改觀，制造高速電子計(jì)算機(jī)就更容易實(shí)現(xiàn)了。
第3代：集成電路數(shù)字機(jī)（1964—1970年）硬件方面，邏輯元件采用中、小規(guī)模集成電路（MSI、SSI），主存儲(chǔ)器仍采用磁芯。軟件方面出現(xiàn)了分時(shí)操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)化、規(guī)模化程序設(shè)計(jì)方法。特點(diǎn)是速度更快（一般為每秒數(shù)百萬(wàn)次至數(shù)千萬(wàn)次），而且可靠性有了顯著提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化等。應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)入文字處理和圖形圖像處理領(lǐng)域。
第4代：大規(guī)模集成電路機(jī)（1970年至今）
硬件方面，邏輯元件采用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言等。1971年世界上第一臺(tái)微處理器在美國(guó)硅谷誕生，開(kāi)創(chuàng)了微型計(jì)算機(jī)的新時(shí)代。應(yīng)用領(lǐng)域從科學(xué)計(jì)算、事務(wù)管理、過(guò)程控制逐步走向家庭。我們目前主要使用的計(jì)算機(jī)都是大規(guī)模集成電路機(jī)，是采用大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路作為邏輯元件的。
集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個(gè)電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；集成電路，按其功能、結(jié)構(gòu)的不同，可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/模混合集成電路三大類(lèi)。模擬集成電路又稱線性電路，用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(hào)（指幅度隨時(shí)間變化的信號(hào)。例如半導(dǎo)體收音機(jī)的音頻信號(hào)、錄放機(jī)的磁帶信號(hào)等），其輸入信號(hào)和輸出信號(hào)成比例關(guān)系。數(shù)字集成電路用來(lái)產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(hào)（指在時(shí)間上和幅度上離散取值的信號(hào)。例如3G手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電腦CPU、數(shù)字電視的邏輯控制和重放的音頻信號(hào)和視頻信號(hào)）。所以，目前我們使用的計(jì)算機(jī)主要是采用數(shù)字集成電路搭建的。 
用數(shù)字信號(hào)完成對(duì)數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的電路稱為數(shù)字電路，或數(shù)字系統(tǒng)。由于它具有邏輯運(yùn)算和邏輯處理功能，所以又稱數(shù)字邏輯電路。
邏輯門(mén)是數(shù)字邏輯電路的基本單元，通過(guò)控制高、低電平（分別代表邏輯上的“真”與“假”或二進(jìn)制當(dāng)中的“1”和“0”），從而實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。常見(jiàn)的邏輯門(mén)包括“與”門(mén)，“或”門(mén)，“非”門(mén)，“異或”等等。邏輯門(mén)可以組合使用實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。
除了邏輯運(yùn)算，還可以通過(guò)邏輯門(mén)的組合，進(jìn)行簡(jiǎn)單的額數(shù)值運(yùn)算，如使用邏輯門(mén)可以實(shí)現(xiàn)加法器：
數(shù)字電路具有以下特點(diǎn)：1、 同時(shí)具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能
2、 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)可靠
3、 集成度高，功能實(shí)現(xiàn)容易
由于其具有以上特點(diǎn)，所以，數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用于電視、雷達(dá)、通信、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、航天等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
我們目前主要使用的計(jì)算機(jī)都是大規(guī)模集成電路機(jī)，是采用大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路作為邏輯元件的。
集成電路，按其功能、結(jié)構(gòu)的不同，可以分為模擬集成電路、數(shù)字集成電路和數(shù)/模混合集成電路三大類(lèi)。而我們的計(jì)算機(jī)主要是采用數(shù)字集成電路搭建的。
邏輯門(mén)是數(shù)字邏輯電路的基本單元。常見(jiàn)的邏輯門(mén)包括“與”門(mén)，“或”門(mén)，“非”門(mén)，“異或”等等。通過(guò)邏輯門(mén)可以組合使用實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯運(yùn)算和數(shù)值運(yùn)算。
邏輯門(mén)可以通過(guò)控制高、低電平，從而實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。電源電壓大小的波動(dòng)對(duì)其沒(méi)有影響，溫度和工藝偏差對(duì)其工作的可靠性影響也比模擬電路小得多。所以相對(duì)穩(wěn)定。
因?yàn)閿?shù)字計(jì)算機(jī)是由邏輯門(mén)組成，而邏輯電路最基礎(chǔ)的狀態(tài)就是兩個(gè)——開(kāi)和關(guān)。所以，數(shù)字電路是以二進(jìn)制邏輯代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。二進(jìn)制的基本運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，運(yùn)算操作方便，這樣一來(lái)有利于簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)算速度。
而且在邏輯代數(shù)方面，二進(jìn)制只有0和1兩個(gè)數(shù)碼，正好與邏輯代數(shù)中的“真”和“假”相吻合。
二進(jìn)制，是計(jì)算技術(shù)中廣泛采用的一種數(shù)制。二進(jìn)制數(shù)據(jù)是用0和1兩個(gè)數(shù)碼來(lái)表示的數(shù)。
它的基數(shù)為2，進(jìn)位規(guī)則是“逢二進(jìn)一”，借位規(guī)則是“借一當(dāng)二”，由18世紀(jì)德國(guó)數(shù)理哲學(xué)大師萊布尼茲發(fā)現(xiàn)。
20世紀(jì)被稱作第三次科技革命的重要標(biāo)志之一的計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，因?yàn)閿?shù)字計(jì)算機(jī)只能識(shí)別和處理由‘0’、‘1’符號(hào)串組成的代碼。其運(yùn)算模式正是二進(jìn)制。
以上介紹的都是基于電子計(jì)算機(jī)的。所以我們說(shuō)，計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)0和1是不準(zhǔn)確的，應(yīng)該說(shuō)：電子計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)0和1，因?yàn)檫€有些計(jì)算機(jī)不是電子計(jì)算機(jī)。
光子計(jì)算機(jī)
光子計(jì)算機(jī)是一種采用光信號(hào)作為物質(zhì)介質(zhì)和信息載體，依靠激光束進(jìn)入反射鏡和透鏡組成的陣列進(jìn)行數(shù)值運(yùn)算、邏輯操作和信息的存儲(chǔ)和處理。
在光子計(jì)算機(jī)中，不同波長(zhǎng)、頻率、偏振態(tài)及相位的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠(yuǎn)勝于電子計(jì)算機(jī)中通過(guò)電子“0”、“1”狀態(tài)變化進(jìn)行的二進(jìn)制運(yùn)算，可以對(duì)復(fù)雜度高、計(jì)算量大的任務(wù)實(shí)現(xiàn)快速的并行處理。光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。
量子計(jì)算機(jī)
量子計(jì)算機(jī)（quantum computer）是一類(lèi)遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。
普通的數(shù)字計(jì)算機(jī)在0和1的二進(jìn)制系統(tǒng)上運(yùn)行，稱為“比特”（bit）。但量子計(jì)算機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)更為強(qiáng)大。它們可以在量子比特（qubit）上運(yùn)算，可以計(jì)算0和1之間的數(shù)值。
除此之外，還有納米計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)等。
附上本文內(nèi)容的思維導(dǎo)圖： 
