基本电子学：模拟与数字

我们将电子学分为两个大部分：模拟与数字。

自然界中的一切都是模拟的。

温度、光线、距离、速度、湿度、声音，一切都可以用近乎无限的数值和精度来衡量。

模拟是自然的。然而，数字是人为的。人类在探求自然并创造人造系统和模拟的过程中，提出了数字测量和数值的概念。

数字表示只能有两种状态：开或关。1或0。

利用只使用0和1两个值来表示基本数值，我们可以以简单的方式解决复杂问题，并最终创造了计算机、智能手机和互联网等东西。

我们可以组合多个二进制值来表示具有超过2个状态的数字。用2个数字可以定义4个状态，用3个数字可以定义8个状态，用4个数字可以定义16个状态，以此类推。

然后，我们使用特定的协议和约定来表示数值。

例如，我们可以使用一系列位来表示十进制数：

1可以表示为[1\times2^0]

10可以表示为[1\times2^1 + 0\times2^0]

111可以表示为[1\times2^2 + 1\times2^1 + 1\times2^0]

数值中的前导零可以被省略或添加，因为它们在最左边的最左边的1之前并没有任何意义：110可以表示为0110或00000110（如果需要）。它们具有完全相同的含义，因为如上所述的系统，我们只是将2的幂乘以零。

根据我们需要表示的值，我们需要足够的数字位来表示足够的数字。

如果我们想要有16个值，以便我们可以从0数到15，我们需要4个数字位（比特位）。使用5个比特位，我们可以计数32个数字。32个比特位将给我们4,294,967,296个可能的数字。

64个比特位将给我们9,223,372,036,854,775,807个可能的数字。

以下是使用仅2个比特位生成的前4个数字的简单转换表格：

以下是前8个数字的简单转换表格：

如果注意到，我在从4到7的序列中重复了上述序列，只是使用1代替0。

以下是前16个数字的简单转换表格：