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物理学史期末作业从计算机的发展论述其与物理学发展的关系从计算机的发展论述其与物理学发展的关系摘要：物理学与计算机科学关系密切、互相促进、共同发展。
电子计算机的发展使人类进入了数字文明时代。
计算机原来应物理学的需求而出现，也由物理学准备了它诞生的物质条件。
在20世纪，物理学首先成为立足于实验、理论和计算三大支柱之上的成熟的科学。
在21世纪，包括生命科学在内的整个自然科学正在沿相似的道路前进。
电子计算机正在全面进入生产技术、科学研究和社会生活的各个领域，彻底改变着整个人类文明的进程。
关键词：物理学；计算机；人类文明；信息正文人类不断地认识自然，发现自然的演化规律，创建了越来越完善的包括物理学在内的自然科学理论和生存所必须的技术体系，也创造了人类最杰出的技术成果----计算机，计算机技术的日益成熟和强大，又加速了物理学乃至整个自然科学理论及技术体系的发展，人类在成熟的数学物理学理论及技术体系的支持下将创造出功能更加强大的超级计算机……，在自然科学与计算机技术互为动力、竞相发展的良性循环过程中，控制进程的人当然是关键因素，受益的当然是创造计算机的人类自己。
人类社会因此而不断发展进步。
计算机理论与技术的不断成熟将加速物理学的进一步发展和完善。
计算机技术既然影响着人类生存的每一个方面，当然对诞生它的物理学有极大的影响。
计算机技术的不断成熟和完善必将成为物理学进一步发展的巨大动力。
过去几年、几十年的研究工作，在今天的计算机时代，很可能在几天、几小时、甚至是几分钟就完成了。
过去要很多人集体长时间才能完成的工作，在今天利用计算机系统，一个人在很短的时间里就能完成。
计算机把人类从繁重的相对简单的脑力劳动中解放了出来，使得科学家有更多的时间和精力去从事更富有创造性的研究工作。
从而加快自然科学的发展。
人类利用自身的智慧和计算机的高速运算和海量存貯能力，必将更快地发现物质世界更多的演化规律，创造出更加辉煌的技术成果。
计算机是人类制造出来的信息加工工具。
物理和计算机科学之间的相互作用物理和计算机科学是两个不同的学科，但它们之间存在着紧密的相互作用。
物理学是研究物质的本质、性质和运动规律的学科，而计算机科学是研究计算机系统和计算机应用的原理、方法和技术的学科。
虽然它们看起来可能完全不同，但它们之间的相互作用是引人注目的。
首先，物理学为计算机科学提供了基础。
计算机科学需要物理学中的许多基本原理和概念，如电磁场、量子力学和热力学。
物理学中的这些概念使计算机科学家能够理解和应用计算机系统中的电路、信号传输和处理原理。
例如，物理学中的电磁场理论为计算机科学提供了电子元件和电路设计的基础。
另外，量子力学和热力学等概念也为计算机科学提供了在量子计算和热力学算法中的理论支持。
其次，计算机科学为物理学的研究提供了工具和方法。
计算机的发展为物理学家提供了强大的模拟和计算能力。
物理学研究需要大量的数据分析和计算模拟，而计算机科学可以提供高效且准确的方法来处理这些任务。
通过使用计算机模拟，物理学家可以研究复杂的物理现象，从而提供对实验结果的解释和预测。
此外，计算机科学家还可以利用机器学习和人工智能等技术来处理和分析物理学中的数据，以发现新的规律和结论。
物理学和计算机科学之间的相互作用还体现在诸多交叉学科的兴起。
例如，计算物理学是物理学与计算机科学紧密结合的一个分支学科，该学科运用计算机模拟和数值方法来解决物理问题。
计算物理学可以通过解决和研究复杂的物理过程，提供对物理学理论模型的验证和验证，为新材料的开发、能源系统的优化和宇宙研究等领域提供重要的支持。
此外，量子计算是物理学和计算机科学交叉的又一个热门领域。
量子计算与经典计算机不同，利用量子力学中的量子叠加和量子纠缠等特性进行运算，以实现在处理大量数据和复杂问题时的优越性能。
物理学研究有助于发现和理解量子计算机的物理现象，而计算机科学为量子计算机的设计和开发提供了工具和算法。
总结来说，物理学和计算机科学之间存在着深刻的相互作用。
物理与计算机的关系分析作者：汪荣臻来源：《科技风》2017年第19期摘要：随着人类对于物理学研究的不断发展，计算机及其相关技术应运而生，计算机可以说是目前人类所取得的最突出的科学成就之一。
从计算机诞生到不断革新的发展历程中我们可以看到。
物理学的发展为计算机技术奠定了坚实的基础，反过来计算机的出现又将为物理学的进步提供重要的动力。
历史上每一计算机技术的变革与发展都离不开物理学的发展，而当前物理学的研究也再也离不开计算机的帮助，二者相辅相成，起着相互促进的作用。
关键词：物理学；计算机；关系分析随着人类对于自然规律的认识越发深刻，逐渐地创建出了越发完善化的自然科学理论，其中就包括物理学，而为了更好地生存发展，人类又运用这些理论研究创造出了许多技术体系，其中最突出的就是计算机。
计算机技术的发展为物理学乃至人类整体的科学研究进程大大提速。
两者已然形成了一种互动动力，竞争发展的良性循环。
一、物理学对计算机的影响分析（一）物理学是计算机硬件诞生的基础人类创造的第一台电子管数字积分计算机ENIAC早在1944年就诞生于美国。
并从19世纪50年代开始，计算机技术不断更新换代，到目前为止，我们所使用的计算机已经经历了四次重要革新。
我们应当明确的是，数学是计算机软件的基础，而物理学则是计算机硬件的基础。
没有物理的发展，就没有计算机硬件，那么相应的计算机计算的发展也无从提起。
（二）计算机是物理学发展成熟的必然产物从牛顿开始，他所发明的微积分，发现的万有引力定律以及创立的经典光学理论，奠定了现代物理学发展的基础。
之后，由数学家布尔以及德摩根发明了对于数理逻辑发展意义重大的布尔代数；法拉第创立电磁理论，赫兹发现电磁波，以爱因斯坦为代表的一大帮杰出的科学创立并不断发展了量子力学；最后，德福雷斯特所发明的电子三极管凭借其能够放大电信号的重要作用为计算机的发展贡献了卓越的力量。
在这两百多年的时间里，无数物理学家为他们的研究工作贡献了毕生心血，也正应如此，电磁理论、量子力学、半导体理论这些重要的理论与技术为计算机的诞生奠定了坚实的基础，在这些理论发展所带来的巨大推动力下下，计算机应运而生。
物理学与计算机科学解析计算机技术与物理模拟的结合在当代科学领域，物理学和计算机科学作为两个独立而又紧密联系的学科，相互交织、相辅相成。
特别是在计算机技术与物理模拟的结合方面，二者的合作为各种领域的研究和应用带来了无限可能。
在过去，物理学家通过复杂的实验手段研究物理现象，而计算机科学家通过编码和算法来解决问题。
然而，近年来随着计算机技术的迅速发展，人们开始意识到将计算机应用于物理模拟的潜力。
计算机技术的高速计算和精确性使得物理学家能够更加深入地研究和理解物理现象。
计算机技术在物理模拟领域的应用范围非常广泛。
首先，计算机科学为物理学家提供了强大的工具来模拟和预测自然界的现象。
例如，通过数值模拟和分子动力学方法，研究人员能够模拟材料的性质和行为，这对于材料科学和工程十分关键。
其次，计算机技术在物理实验中的数据处理和分析方面发挥了巨大作用。
计算机算法可以对大量的数据进行高效处理，并提取出有用的信息。
此外，计算机模拟还可以帮助物理学家解决一些难以进行实验的问题，节约时间和资源成本。
一个典型的应用是量子力学研究。
量子力学是描述微观领域中物质和能量交互作用的理论。
它的复杂性使得通过传统实验手段难以深入研究。
然而，计算机科学通过开发各种量子计算算法和模拟方法，为解决这些复杂问题提供了途径。
例如，量子模拟是通过使用量子计算机来模拟和研究量子系统的行为。
这些模拟可以帮助我们更好地理解量子效应，优化量子算法，并探索新的物理现象。
此外，计算机技术还在天体物理学中发挥了重要的作用。
天文学是研究宇宙中天体和它们的相互作用的科学。
由于天体尺度的巨大和观测条件的限制，天文学家们无法进行实验研究。
但是通过计算机模拟和数值模拟，天文物理学家们能够模拟星系的形成和演化，推测宇宙的起源和演化，甚至预测宇宙中未来的发展。
这些模拟不仅加深了我们对宇宙的理解，也可以验证和拓展已有的理论。
值得注意的是，物理学与计算机科学的结合不仅仅限于科学研究领域，还广泛应用于实际工程和技术领域。
物理学在计算机科学中的应用物理学是研究自然界物质、能量和相互作用的科学领域，而计算机科学则是研究计算机系统和算法的科学学科。
尽管看似属于不同的领域，但物理学在计算机科学中有着广泛的应用。
本文将重点探讨物理学在计算机科学领域的应用，并介绍一些具体的案例。
一、量子计算机量子计算机是利用量子力学原理进行计算的一种创新型计算机技术。
与传统的二进制计算机不同，量子计算机利用量子位（qubits）作为计算的基本单位，可以在同一时间进行多种计算。
物理学中的量子力学、量子纠缠等原理为量子计算机的设计和实现提供了理论基础。
量子计算机的应用前景非常广阔。
例如，在密码学领域，量子计算机的强大计算能力可以破解传统加密算法，因此可以用于开发更安全、更可靠的加密技术。
此外，量子计算机还可以应用于优化问题、模拟物理系统等领域，加速计算过程，提高计算效率。
二、计算机模拟物理学研究自然界中的各种现象和规律，而计算机模拟则是通过计算机程序模拟真实世界中的物理过程。
物理学与计算机科学的结合可以实现更精确、更真实的计算机模拟。
物理模拟在各个领域都有着广泛的应用。
例如，在天气预报中，物理模型可以模拟大气运动、气候变化等现象，帮助预测未来的天气情况。
在工程领域，物理模拟可以用于模拟结构的强度和稳定性，指导工程设计和优化。
在药物研发中，物理模拟可以模拟分子之间的相互作用，加速药物筛选和研发过程。
三、数据分析与挖掘物理学中的统计学原理和数据处理方法在计算机科学中也得到了广泛的应用。
数据分析与挖掘技术可以帮助从复杂的数据集中提取有用的信息和模式，为决策和预测提供依据。
在物理学研究中，科学家们经常需要处理和分析大量的实验数据，以获取有意义的结果。
而计算机科学中的数据分析和挖掘技术可以提供高效、准确的数据处理工具，帮助科学家们更好地理解和解释实验结果。
此外，数据分析和挖掘技术还广泛应用于金融、医疗、市场营销等领域，帮助企业和组织做出更明智的决策。
四、人工智能人工智能是计算机科学的一个重要分支，旨在开发可以智能执行任务的计算机系统。
为什么电脑可以进行计算现如今，电脑已经成为我们日常生活中不可或缺的工具，我们使用电脑来处理各种任务，其中最重要的一项就是计算。
那么，为什么电脑可以进行计算呢？这涉及到计算机工作原理的深层次分析。
一、数字逻辑与二进制系统要理解为什么电脑可以进行计算，我们首先需要了解数字逻辑和二进制系统。
数字逻辑是基于逻辑门实现的，包括与门、或门、非门等。
它们通过逻辑运算将输入信号转化为输出信号，实现信息的处理和控制。
在计算机中，二进制系统被广泛使用。
二进制系统是由0和1两个数字组成，这是因为计算机内部的电路只能够识别这两种状态。
通过使用逻辑门，计算机可以将数字和操作转换成二进制编码，以进行进一步的计算和处理。
二、中央处理器中央处理器（CPU）是电脑进行计算的核心部件。
它由运算器、控制器和寄存器等组成。
运算器负责进行各种运算操作，控制器则负责指挥整个计算过程，而寄存器用于存储数据和指令。
CPU通过时钟信号进行节拍控制，按照预定的流程进行计算。
它可以执行各种指令，包括算术运算、逻辑运算和数据传输等。
这些指令通过二进制编码表示，CPU根据指令来执行相应的操作，并将结果存储在内存或寄存器中。
三、存储器存储器是电脑中用于存储数据和指令的地方。
计算机内部有很多种类的存储器，如随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。
RAM是一种易失性存储器，它可以随时读写数据。
计算机将需要计算的数据和指令存储在RAM中，CPU通过读取RAM中的数据进行计算，并将结果写回RAM。
ROM是一种非易失性存储器，它主要用于存储的是不变的程序和数据，如计算机的基本输入输出系统（BIOS）。
四、算法和程序电脑进行计算的另一个重要因素是算法和程序。
算法是一种用于解决问题的方法和步骤，而程序则是算法的具体实现。
程序是由一系列指令组成的，这些指令告诉计算机进行何种操作。
在程序中，使用了各种算法来处理数据和控制流程。
计算机根据程序中的指令和算法来进行计算，实现各种功能和任务。
（完整版）物理学与计算机科学发展的相互作⽤物理学与计算机科学发展的相互作⽤⾃地球上出现⼈类开始，⼈类就不断地认识⾃然，理解⾃然，揭⽰⾃然的运动、发展和变化的规律，因此就诞⽣了⼀门学科——物理学，来专门认识、研究、改造⾃然。
物理学在近300年中的不断发展，尤其是电磁学的飞速发展，使得物理学家具备了发明计算机的物理学理论基础。
计算机的诞⽣是物理学理论发展的必然结果，计算机科学是⼈类最杰出的科学成就，。
计算机科学的发展已经成为现代物理学的发展变⾰的前提。
1.物理学的发展对计算机诞⽣的作⽤1.1计算机诞⽣的理论基础伟⼤的英国物理学家⽜顿发现了万有引⼒定律，发明了微积分，提出了⽜顿三⼤运动定律，创⽴了经典光学理论，建⽴了⽜顿经典⼒学⼤厦;安培、法拉弟、麦克斯韦创⽴了电磁理论，赫兹发现了麦克斯韦预⾔的电磁波，使得电磁学的理论基本建⽴; 爱因斯坦、德布罗意、玻尔、海森伯、薛定谔、狄拉克创⽴了量⼦⼒学，给物理学打开了⼀扇⿊暗的⼤门，成为现代物理学发展的基础; 德福雷斯特发明了对电信号有放⼤作⽤的电⼦三极管，成为计算机的诞⽣提供硬件⽀持的理论。
半导体三极管⼜称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成⼀个PNP（或NPN）结构。
中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有⼀条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放⼤、振荡或开关等作⽤的半导体电⼦器件。
1947年12⽉23⽇，美国新泽西州墨累⼭的贝尔实验室⾥，3位科学家——巴丁博⼠、布菜顿博⼠和肖克莱利博⼠在紧张⽽⼜有条不紊地做着实验。
他们在导体电路中正在进⾏⽤半导体晶体管把声⾳信号放⼤的实验。
3位科学家惊奇地发现，在他们发明的器件中通过的⼀部分微量电流，竟然可以控制另⼀部分流过的⼤得多的电流，因⽽产⽣了放⼤效应。
这个器件，就是在科技史上具有划时代意义的成果——晶体管。
因它是在圣诞节前⼣发明的，⽽且对⼈们未来的⽣活发⽣如此巨⼤的影响，所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。
物理学与计算机科学物理学和计算机科学是两个截然不同的学科，但它们在现代科技和创新中发挥着非常重要的作用。
物理学是研究自然界现象、力和能量等基本规律的科学，而计算机科学则是研究计算机系统和计算原理的科学。
尽管它们从不同的角度出发，但两个学科在某些方面有着密切的联系和相互影响。
本文将探讨物理学和计算机科学之间的相互关系，并讨论这两个学科的融合在新技术和创新领域中的应用。
1. 量子计算机和量子力学物理学中的量子力学是描述微观世界行为的理论，而计算机科学则使用经典计算机进行数据处理和存储。
然而，量子计算机的发展将这两个学科联系了起来。
量子计算机利用量子力学中的量子叠加和量子纠缠等特性进行计算，具有在某些情况下比传统计算机更高效的能力。
物理学家和计算机科学家共同努力，致力于实现更强大和更稳定的量子计算机，这将在密码学、材料科学和药物研发等领域产生重要的影响。
2. 计算模拟和物理建模物理学家经常使用数值模拟来研究和理解复杂的物理现象。
计算机科学在这方面发挥了重要作用。
通过使用计算机模拟实验，物理学家可以获得更准确和详细的数据，以验证或推翻理论模型。
同时，物理学的研究也促进了计算机科学中的建模和仿真技术的发展。
计算机科学家可以利用物理学的原理和方法来设计和改进现实世界中的仿真模型，从而在诸如天气预报、交通流模拟和材料设计等领域取得突破。
3. 数据分析和实验数据处理物理学实验产生大量的实验数据，这些数据需要进行处理和分析，以提取有用的信息和模式。
计算机科学提供了强大的工具和技术来处理物理学实验数据。
数据挖掘、机器学习和人工智能等领域的发展使得物理学家能够更好地理解和解释实验结果。
同时，物理学中的数据处理也推动了计算机科学中的相关技术的发展，例如图像识别和模式识别等。
4. 科学计算和高性能计算物理学家通常需要解决复杂的数学方程和模拟物理过程。
计算机科学中的科学计算和高性能计算技术为他们提供了强大的工具。
数值计算方法、并行计算和超级计算机等技术使得物理学家能够进行更复杂和更大规模的计算，以研究和理解自然界的各种现象。
浅谈计算机在物理学中的应用
物理学可以用来描述自然界的物理现象，本质上是研究物体运动、变形以及它们之间的相互作用。
计算机作为一个有效的辅助设备，已经被广泛地应用于物理学领域中，从而帮助物理学家们更好地认识物理世界。
首先，计算机在物理学中被广泛地用于数值模拟。
物理学中有很多理论模型，它们能够描述实际中的现象。
但是，很多时候，这些理论模型的复杂性就构成了一个障碍，从而使得它们无法得出明确的结论。
这时，计算机就可以派上用场了，它能够帮助物理学家们通过计算得出实际中模拟出来的数字，从而验证和确认理论预测。
其次，计算机使物理学家们能够更准确地进行实验。
很多时候，实验测量的数据量会很大，如果只靠人力来进行数据处理，显然是不现实的。
而采用计算机，它可以把海量的数据处理得更准确、更快速。
它可以根据实验设计，对实际测量的数据进行快速的处理，计算出最终实验结果。
最后，计算机还可以派上用场，用于多学科融合领域中。
现在，物理学家们开始用计算机技术来解决实际中复杂的物理问题，这就要求物理学家们不仅要具备物理学知识，还要懂得使用计算机和多种计算机语言。
综上所述，计算机作为一种计算技术，在物理学中已经起到了至关重要的作用，它不仅能够帮助物理学家们进行数值模拟，还能够帮助他们更准确地解决复杂的物理问题。
未来，随着物理学和计算机技
术的发展，计算机在物理学领域的应用将会变得更加广泛。
题目：计算机为什么可以计算。
通过现实世界如何描述、物理如何实现、现实世界如何用0 和 1 编码等几个方面阐述。
计算机为什么可以计算？姓名：张恒博院系：材料科学与工程学号：140110701.现实世界对计算的描述1.1什么是计算？计算（Computation）是执行一个算法的过程。
它不仅仅是数据分析的工具，还是思想与发现的原动力。
计算必须包含以下四个方面：①对输入到输出的转换②必须给定输入和输出的描述：计算机中描述任何输入和输出，以及计算的基本单元，实际就是数据，数据的表示，是各种规则的“0，1”字符串。
③必须给定转换的算法④必须考虑转换的效率1.2计算的核心是什么？效率是计算问题的核心。
它包含的核心概念有：大问题的复杂性、效率、演化、按空间排序、按时间排序；计算的表示、表示的转换、状态和状态转换；可计算性、计算复杂性理论等。
1.3为什么要用0.1来编码计算机语言？语义符号化就是将现实世界的语义用符号表达，进而进行基于符号的计算。
将语义表达为不同的符号，就可采用不同的工具（或数学方法）进行计算；将符号赋予不同语义，则能计算（处理）不同的现实世界问题。
例如：将阴赋予凉或冷的语义，将阳赋予温或热的语义，则用阴和阳的组合可以描述一年24节气的演变规律至于为什么用0.1来编码计算机语言？我们而从老子的《道德经》和易经八卦中可以得出答案。
老子的《道德经》第四十二章写到：道生一，一生二，二生三，三生万物。
万物负阴而抱阳，冲气以为和。
人之所恶，唯孤、寡、不谷，而王公以为称。
故物或损之而益，或益之而损。
人之所教，我亦教之。
强梁者不得其死，吾将以为教父。
道生一，一是太极；一生二，二是阴阳；二生三，三是天地人；三生万物，万物是万事万物。
道是独一无二的，道本身包含阴阳二气，阴阳二气相交而形成一种适匀的状态，万物在这种状态中产生。
万物背阴而向阳，并且在阴阳二气的互相激荡而成新的和谐体。
伏羲氏在天水卦台山始画八卦，一画开天。
所谓八卦就是八个卦相，八卦其实是最早的文字，是文字符号。
八卦代表易学文化，渗透在东亚文化的各个领域。
八卦表示事物自身变化的阴阳系统，用“一”代表阳，用“- -”代表阴，用3个这样的符号，按照大自然的阴阳变化平行组合，组成8种不同形式，可以表示8种语义，叫做八卦。
对于八卦不要有过多神秘色彩，它在汉族文化中与阴阳、五行一样用来推演世界空间时间各类事物关系的工具。
每卦代表自然空间中的8个事物：乾代表天，坤代表地，巽(xùn)代表风，震代表雷，坎代表水，离代表火，艮(gèn)代表山，兑代表泽。
八卦就像八只无限无形的大口袋，把宇宙中万事万物都装进去了，八卦互相搭配又变成六十四卦，用来象征各种自然现象和人事现象。
例如：三画阴阳的一个组合可以表示8种语义，六画阴阳的一个组合就可以表示64种语义（六十四卦）。
受老子的《道德经》以及八卦图的启发，我们的计算机语言发展也是由原来的非二进制慢慢演变成如今最简洁，最方便的二进制，也就是说用0.1来编写计算机语言。
将现实世界中的事物用0和1编码完成计算处理，成为计算机可以识别的语言。
2.计算的物理实现方法2.1物理原理是什么？计算机能够计算的物理原理就是利用CMOS管形成导通和截止两种电流开关状态，即，形成数位0和10、1编码，赋予其解释的意义->数据。
例如：在图灵机器人中，我们可以定义：男生：11女生00“是”逻辑为“1”，“否”逻辑为“0”则数字串111，表明，是“男生”。
2.2用什么器件才能完成逻辑电路中的开关呢？数字电路（计算机是由若干的数字电路组成的，对数字信号进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路。
由于数字电路是建立在逻辑关系基础上的，所以，数字电路也称为逻辑电路。
）大多使用硅材料半导体器件。
逻辑电路中常用的开关器件有半导体二极管、半导体三极管、场效应晶体管（CMOS管），它们都是半导体器件，而半导体器件具有典型的开关特性，它们有导通和截止两种状态，导通状态下允许电信号通过，截止状态下禁止电信号通过，因此用二极管、三极管就能很方便地表示0和1两种状态。
半导体二极管（晶体二极管）是将PN结封装后引出两个金属电极制成的，它有两个电极（阳极和阴极），故称为二极管。
一般记作D。
它具有单向导电性，相当于一个受外加电压极性控制的开关，其开关特性是正向导通，反向截止。
而硅二极管的钳位电压为0.7V。
半导体三极管又称晶体（三极）管，或简称三极管。
一般记作T，由两层N型半导体中间夹一层P型半导体（NPN型）或两层P型半导体中间夹一层N型半导体（PNP型）组成。
三极管有3个电极：基极B、集电极C和发射极E；3个区：基区、集电区和发射区；两个背向的PN结：集电结和发射结。
在模拟电路中，三极管主要作为线性放大器件和非线性器件；在数字电路中，三极管主要作为开关器件。
三极管具有放大、饱和（导通）、截止三种状态，当三极管作为放大器件时，主要工作在放大区；作为开关器件时，主要工作在截止区和饱和区。
在数字电路中，三极管相当于一个受电压Vi控制的开关。
只要在输入端加上两种不同幅值（高电平如3.0V，低电平如0.3V）的信号，就可以控制三极管的导通或截止。
我们知道了半导体器件可以用来在物理上实现存储数字“0”或者“1”。
一系列的器件就可以形成数字串，如“01001”。
那么，就可以描述数据。
我们再赋予它们逻辑描述：真，假以及赋予对应的算术运算：+ - * /，就构成了基本的运算单元，可以实现算术运算和逻辑运算，也就是说，可以实现计算。
2.3计算机可以实现计算的原因有哪些？（1）采用半导体器件表示二进制的两种状态具有诸多优势①半导体器件具有开关特性：在不同的输入条件下，有两个完全不一样的状态（导通和截止），正好对应二进制的0和1②抗干扰能力强：只要电信号在一定范围之内，就能够可靠地区分高、低电平两种状态③从一种状态转换为另一种状态很方便：硅二极管，只要加在其两端的电压大于0.7V，它就导通；如果小于0.7V，它就截止。
对于三极管，只要在输入端加上两种不同幅值（3V和0.3V）的信号，就可以控制它的导通或截止。
④状态转换速度非常快：即开关速度非常快，这是开关电路的重要性能指标，它决定了计算机的运算速度。
开关电路一般用平均传输延迟时间tpd来衡量其速度，三极管的tpd一般在几ns~几十ns的范围⑤体积小：集成电路的集成度越来越高。
则整个计算机的体积减小，可靠性更高⑥功耗（能耗）低：整个计算机的功耗很小。
功耗是计算机的一项重要指标，因为能耗会导致芯片发热，极大地影响芯片的集成度，从而限制了计算机的运行速度。
（2）二进制算术运算与逻辑运算能够统一起来，可以用逻辑运算实现算术运算。
在计算机中，正是将具有逻辑与、逻辑或、逻辑非等功能的门电路组合起来，实现加法运算的，对于减法、乘法、除法等运算，则利用特殊的技术，将其转化为加法来实现，使得运算器的设计变得简单。
（3）二进制数据便于存储。
二进制数据除了可以利用半导体器件来存储外，还可以利用磁盘、光盘等来存储。
而在计算机中，一切数据都是运用0.1来存储的。
3.现实世界如何用0.1进行编码呢？3.1计算机数据的分类计算机中的数据分为数值型数据和非数值型数据。
数值型数据是表示数量、可以进行数值运算的数据类型。
如年龄18岁，身高1.75m，速度12秒/100m，高考成绩总分700分，比如18在计算机内存储时表示为00001010。
非数值型数据是表示字符（英文字母、汉字、标点符号等）、声音、图形、图像、视频等信息，不能进行数值运算的数据类型，如汉字“中”在计算机中存储时表示为1101 0110 1101 0000，在程序中或文档中为方便书写，一般写成十六进制D6D0H。
那么如何表示非数值型数据呢？就要用到编码。
编码是以若干位数码或符号的不同组合来表示非数值信息的方法。
有三个特性：唯一性、公共性和规律性。
唯一性指每种编码组合都有唯一的含义。
比如，每个公民都有唯一的身份证号码，以把每个人区别开来；公共性指所有相关者都认同、遵守和使用这种编码；规律性指编码具有一定的规律和特定的编码规则。
比如北京航空航天大学本科生的学号由8位数字组成，如13061101，前2位表示入学年份，第3、4位表示院系代号，第5、6位表示班级，第7、8位表示序号。
1、西文字符的编码：在计算机内部，西文字符的编码采用的是ASCII码，即用7位二进制数表示一个西文字符。
ASCII码是美国标准信息交换码，常用字符有128个，编码从0到127。
2、汉字字符的编码：汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式是用2个字节的二进制数表示，最高位为1。
在计算机内部采用汉字内码存储。
汉字内码是一两字节且最高位均为1的0,1型编码。
汉字输入码是用键盘上的字母符号编码每一汉字的编码,它使人们通过键入字母符号代替键入汉字。
汉字依据字形码通过显示器或打印机输出汉字。
汉字字形码是用0和1编码无亮点和有亮点像素,形成字形的一种编码。
汉字的处理过程是先通过输入码，按键位置绑定语义。
再用国标码，区位码+20H，再通过机内码，找到地址码，用0和1表示字库中的地址。
最终形成字形码，用0和1表示字形。
那么声音图像动画视频如何编码呢？3.声音编码;声音的主要物理特征包括频率和振幅。
声音用电表示时，声音信号是在时间上和幅度上都连续的模拟信号。
而计算机只能存储和处理离散的数字信号。
将连续的模拟信号变成离散的数字信号就是数字化，数字化的基本技术是脉冲编码调制，主要包括采样、量化和编码三个过程。
采样就是固定的时间间隔对模拟波形的幅度值进行抽取，量化就是将一定范围内的模拟量变成某一最小数量单位的整数倍。
编码就是将量化的结果用二进制数来表示。
音频数据量=采样时间*采样频率*量化位数*声道数，常见的数字音频文件格式包括WAV，SND，MP3，VOC，WMA和Real Audio文件等。
4.图像编码：图像的数字化，是指将一幅恒定的图像转变成为计算机能够接受的数字形式的过程，这需要对图像进行采样、量化和编码。
采样就是将一幅黑白图像分成8行11列，将每个网格用某一亮度值表示。
量化就是将采样点用数值表示。
而计算机是怎样表示丰富色彩呢？彩色图像用三个分量分别表示红绿蓝三种颜色的亮度值。
通常用深度表示每个像素需要的二进制位数。
而表达或生成图像通常有两种方法：位图法和矢量图法。
常见的数字图像文件格式有BMP，GIF，TIFF，PNG，WMF，JPEG（2000）等。
5.视频编码：视频文件采用不同方法压缩后，存储成不同格式的文件，如AVI，MPEG，MOV，RM和WMV 文件等。
由于视频文件的数据量的庞大，就要对多媒体信息进行压缩。
而常用的无损压缩算法包括行程编码，霍夫曼编码，算数编码和LZW编码等；有损编码又分为预测编码，变换编码，基于模型编码，分形编码，矢量量化编码。
