計算機究竟爲什麼具備處理生活中方方面面事情的能力？

    咱們知道計算機除了善於數學運算以外，他還具備完成不少其餘復瑣事情的能力，好比，圖像處理，視頻處理、音頻處理、甚至人工智能等，其實，計算機現在已經滲透到咱們生活的每個角落，我的pc、智能手機、ipad、車載電腦、宇宙飛船等。你有沒有問過本身，計算機這些處理各類事物「超能力」的背後到底是什麼魔法？

    首先從運算規則講起，你們知道，機器語言是二進制的，從數學角度看，二進制是計數的進制的方式之一，和十進制沒有什麼區別，因此十進制數中的加減乘除等運算規則在二進制的數中一樣適用。而不一樣進制之間又能夠很容易的互相轉換。這裏，插一句，計算機中加乘除等指令是由數字電路中最基本的邏輯元件，它能按照必定的條件去控制信號的經過或不經過。基本邏輯關係爲「與」、「或」、「非」三種的邏輯電路實現的。繼續咱們的思考，基於上述基礎，因此人們很容易想到讓計算機使用二進制運算複雜的數學問題，而後將二進制結果轉換成十進制輸出的方案，所以在第二次世界大戰期間，美國軍方爲了解決計算大量軍用數據的難題，第一臺電子計算機終於在1946年2 月14日問世了。

    接下來咱們讓時間從1946年快進到1967年，人們第一次以規範標準的形式發表ASCII碼。ASCII 碼使用指定的7 位或8 位二進制數組合來表示128 或256 種可能的字符。這128 或256 種可能的字符涵蓋了英文書面裏全部的基本字符，到這裏，有些細心的讀者，就能想到，這些字符表稍加擴展，二進制就具備了表示這個星球上全部國家的文字字符的能力（注：好比後來的utf-8編碼），而字符是人類書面語言表達的最小基本單位，所以，有了這些編碼，只要是可以用文字表達的信息，就能被計算機的二進數來表示了。隨着存儲設備的快速發展，把整我的類的全部文學書籍放進讓計算機存儲，已經不是難事。

    爲了能探尋計算機處理生活中諸多繁瑣事物能力背後的魔法。我再進一步和你們分享計算機史上幾個重要的事件。在有了操做系統以後，計算機早期，也只能有一個很是簡單的操做系統文本界面，顯示一些基本的字符。PC機上的第一個圖形界面——Xerox Alto(該系統並未商用，主要用於研究和大學)，其於1973年被施樂公司Xerox Palo Alto Research Center (PARC)所設計。1991年Mac OS version 7.0 是第一個支持彩色Mac OS GUI 。計算機至此能夠顯示絢麗的畫面了，這得益於顯卡和顯示器的發展。顯卡是幹嗎的呢？經過百度百科可知，顯卡主要負責把主機向顯示器發出的顯示信號（注：顯示信號是計算機的二進制數據表示的信息）轉化爲通常電器信號（模擬信號），使得顯示器能明白我的計算機在讓它作什麼。顯卡的主要芯片叫「顯示芯片」（Video chipset，也叫GPU或VPU，圖形處理器或視覺處理器），是顯卡的主要處理單元。顯卡上也有和計算機存儲器類似的存儲器，稱爲「顯示存儲器」，簡稱顯存。 

    一言以蔽之，顯卡就是負責將二進制圖形數據與模擬信號圖形信息的表達方式之間進行相互轉換。有了模擬信號，顯示器就能顯示畫面，好比電視經過衛星或其餘方式接收到模擬信號，就能顯示畫面。而藉助顯卡，計算機就能用二進制的數字表達顯示器被用來顯示的圖片了。其實，計算機處理聲音的方式也是相似的，經過聲卡將數字信號轉換成模擬信號，最終經過音響播出聲音。

    計算機能夠經過過顯卡、聲卡將數字信號轉化爲模擬信號，一樣的原理。模擬信號也能夠經過顯卡、聲卡轉成數字信號。所以你錄製的聲音、視頻、拍下的美照，就均可以用計算機來存儲和播放與顯示。

    在機器學習中，咱們通常用4D張量（形狀爲：（samples，height,width,channels））表示圖像，用5D張量（形狀爲：（samples，frames,height,width,channels））表示視頻。其中這些張量（注：張量能夠理解成計算機世界裏的多維矩陣）都是使用計算機的二進制數據來表示的。由於CPU可以進行二進制數據的運算以及GPU可以進行二進制與模擬信號的轉換，因此，計算機也就具有圖像識別、視頻識別、語音識別等讓人感受計算機幾乎無所不能了，而這無所不能，一系列「超能力」的背後魔法就是：二進制運算和用二進制數表達數據及CPU和GPU的發展。

    計算機二進制運算和用二進制數表達數據是計算機的靈魂。而其餘的各類感應器，如：光感應器、溫度感應器等，是計算機的感官。計算機用這些感應器採集到的模擬信號，轉成數字信息。收集到的數字信息，或被計算機用來做爲計算的參數代入函數，通過複雜的運算，輸出結果，這些結果最終以二進制的形式存儲。或被計算機直接用把數據存儲起來。最終這些存儲的二進制數據，隨時可轉換成模擬信號，供人類使用，服務於人類。