偷偷看了點電腦基礎，從此學Java猶如開掛！

學習Java之前，我想問一個問題，你們覺得有沒有必要學習電腦基礎？

很多人覺得沒有必要看那些枯燥晦澀的基礎知識，不如直接從HelloWorld開始，先接觸程序，有個印象，程式碼跑起來，然後再逐步深入學習程式的語法，到最後使用程序搭建項目，也就是實戰學習法。

首先我不否定這樣的學習方式，確實對某部分同學來說是比較適用的，尤其是一些著急找工作的同學，先學會怎麼去用，至於原理，可以以後慢慢去深入了解，畢竟沒有什麼比麵包?更重要。

但是對於我們大對數從頭開始學習的同學，我還是建議從計算機的一些基礎小知識開始，了解程式設計的思想和常識，這對於我們以後的學習也是非常有幫助的。就好比蓋房子，有的人蓋的是茅草屋，有的人蓋的是泥瓦屋，而有人卻想著蓋二樓小洋樓。基礎的深淺程度，直接決定了以後成就的高低。

那麼現在我們就來簡單了解下電腦的一些基礎小知識。

一.機器語言的分類

機器語言

機器語言就是電腦能直接能辨識的語言，它是直接用二進位代碼指令表達的電腦語言。它是由一串0和1組成的代碼，有一定的位數，並分成若干段，各段的編碼表示不同的意義。例如下面就是一串簡單的機器碼：

010100100000  // 520

那麼很多人問，為什麼機器碼是0和1組成的？

因為機器碼需要控制電腦硬體對程式指令做出反應，0代表低電位，1代表高電位，這樣才能產生邏輯電路，就相當於控制開關一樣，0是關閉，1是打開。

組合語言

組合語言是一種開發人員的語言，由於機器語言都是0和1，開發人員難以直接操控和使用，那麼就需要使用一些特殊的符號作為二進位碼的標記，開發人員透過輸入這些特殊的符號來完成指令下發，讓電腦為我們工作，這些特殊的符號就是組合語言。電腦不能直接辨識組合語言，需要用一種軟體將組合語言翻譯成機器語言。它與機器語言的區別在於指令的表示方法上，彙編語言的主體是彙編指令，相比於機器指令，程式設計人員更容易記住。

MOV AX,1234H  //汇编指令: 寄存器AX的内容送到1234H中
101110000011010000010010 //机器指令

高階語言

高階語言常見如：c，c ，java，python，php等等。

它更接近我們平時正常的人思維，其最大的特點是編寫容易，程式碼可讀性好。實現相同的功能，使用高階語言耗時更少，程式碼量更短，更容易閱讀。其次，高階語言是可移植的，也就是說，只需稍作修改甚至不用修改，就可將一段程式碼運行在不同類型的電腦上。

print('Hello World')   // python版HelloWorld

我们从这个程序可以看出来，高级语言屏蔽了机器内部指令运行细节，我们可以像写作一样书写程序，而不用关心语言内部的实现细节，这大大提高了我们的开发效率，节约开发成本。

当然，其缺点也很明显，使用高级语言编写的程序运行时，需要先将其翻译成低级语言计算机才能运行它，在翻译过程中可能会产生一些多余的部分，运行效率低些。另外，对硬件的可控性相对于低级语言弱些，目标代码量较大。

二. 进制

推荐使用在线工具进行进制转换：

https://tool.oschina.net/hexconvert/

二进制

由数字0和1组成，逢二进一，比如机器码就是二进制的，是最简单的计算机可读懂的代码，例如 0101（表示十进制数字5）。

八进制

由1到7组成的数字串，数字最大不会超过7，逢八进一，例如 157(表示十进制数字111)

十进制

我们日常使用的数字都是十进制类型的，逢十进一，例如  0123456789。

十六进制

由1到9，a-f（或者是A-F，分别代表10-15）组成的数字串，数字最大不会超过15，其中字母是不区分大小写的，逢十六进一，例如0F83（表示十进制数3971）

进制转换

1. K进制与十进制数的转换

假设有一个n+1位的K进制数，它的形式如下：

AnAn-1…A3A2A1A0
则它的大小为：（也就是对应的我们能看懂的十进制数为）

A0 * K^0 + A1 * K^1....+ An * K^n      //K^n表示K的n次方

二进制数：10101 转换成 十进制数为：21

 1*2^4 + 0*2^3 + 1*2^2 + 0*2^1+1*2^0 = 21

2. 十进制与k进制的转换

短除法。

举个栗子：

从图可以看出，用十进制数21一直除以2，每次得到的余数倒数就是最后的二进制数10101。同样，十进制转八进制、十进制转十六进制都是一样的套路，非常简单。

3. 二进制与八进制和十六进制之间转换

8是2的3次方，16是2的4次方，所以这之间的转换存在一种快捷方法。以2转8示例，将2进制从低位到高位，每3个一组，如果是十六进制就每4个一组，高位不足3位的补0，然后将每组依次转换成对应的十进制，得到的结果就是对应的8进制或者16进制。

二进制10101100101转八进制：2545

二进制10101100101转十六进制：565

三. 原码、反码、补码

在计算机中，最小的单位是位，也称为比特（bit）。而另一个常用单位是字节，一个字节是8位，也就是8比特，所以我们常用的二进制表示法是8位。

原码

原码是一种非常常见的二进制表示形式。在原码中，为了区别正数和负数，将二进制中的最高位作为符号位，如果是0表示正数，如果是1表示负数。

举个栗子：

0000 0001   // 表示 1
1000 0001   // 表示 -1

反码

不知道大家有没有注意到原码的一个问题，那就是负数参与计算的时候，比如

出现了一个大问题，就是1 + (-1) 不等于0，而等于 -2。

这可咋整？

為了解決這個問題，聰明的電腦前輩們想到了反碼。原碼轉反碼的規則為：正數的反碼為其本身，負數的反碼是符號位元不變，其他位元取反。 取反的規則就是如果是0就變成1，如果是1就變成0。
我們來看下轉成反碼的計算：

得到的結果是1111 1111。

哎?這不對啊，怎麼不是0？

別急，這只是反碼的計算結果，我們將反碼轉成原碼1111 1111 —> 1000 0000，得到-0， 也就是0，完全符合預期的結果，也解決了原碼的計算問題。

補碼

反碼解決了負數計算的問題，但還有一個問題沒有解決，就是 -0 。由於負數最高位的符號位的存在，導致原本八位的二進制數能表示2的8次方即256個數字，使用原碼與反碼卻只能表示255個，這對我們來說是非常難受的，那麼這少的一個數怎麼能彌補上呢？

禿頭的程式設計師老哥哥們也想出了對應的解決辦法－補碼。

原碼轉補碼的規則：正數的補碼就是其本身，負數的補碼是符號位元不變，其餘位數取反（即變成反碼）再加1。

舉個栗子：

原碼：0000 0001 ， 補碼：0000 0001
原碼：1000 0001 ， 補碼：1111 1111

計算一下：

從上面看出，利用補碼計算我們得到了0 （而不是-0 ），解決了少一個數字的問題。

在補碼中，規定了0的表示為0000 0000，而1000 0000表示的為-128，注意，這是規定。

注意事項

1. #反碼與補碼不能直接使用二進位轉十進位的規則，轉成對應的十進制得到對應的大小，應該先轉成原碼後才可以。也就是說原碼才是直接與大小進行關聯的一種表現形式

2. 在電腦系統中，數值一律以補碼的形式進行表示與儲存

3. 正數的原碼、反碼與補碼都是一樣的

4. #負數原轉反：符號位元不變，其餘位元取反

5. 負數原轉補：符號位元不變，其餘位元取反後加一

6. 負數補轉反：符號位元不變，其餘位元減一

7. 負數補轉原：符號位元不變，其餘位元減一後取反

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