大家好，我是这波能反杀，一个梦想要成为最好的前端知识分享博主的前端工程师。

可是今天，在实现梦想的道路上，我遇到了非常大的麻烦。因为有个粉丝问我：为什么计算机底层要使用二进制。

面对这个问题，我裂开了。这不是要为难我胖虎吗？哪个搞前端的会去思考这个问题。

好在作为软件工程专业的科班生，《计算机组成与原理》是一门必修课，而我刚好还依稀记得十多年前学的小知识，花费我毕生的学识，还可以勉强应对这个问题。

之所以会采用二进制根本的原因是：二极管。

二极管是用半导体材料（硅）制成的一种电子器件。它有一个非常好的特性，就是单向导电。

即给二极管阳极加上正向电压时，二极管导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管阻断。

那么这个特性有什么意义呢？

也就是说，机器很容易通过是否通电来判断二极管的状态。对于机器而言，一个二极管可以表达两种状态：true 与 false。或者 0 与 1。

那如果我逐渐增加二极管的数量呢？

当增加到两个二极管，就可以表达 16 种状态。依次递增，逢二进一。

0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1

0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1

1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1

1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1

这里的核心是，机器可以通过电流识别到这些不同状态而做出不同的回应，而人可以识别数字，数字可以通过二极管表达给机器。于是，这样的数字就成为了机器和人交流的关键基础理论。

即使是到了现在，所有的开发语言，最终都会编译成为二进制，与机器进行沟通。当然，现在也有了三极管

当二极管增加到千千万万甚至上亿个之后，二极管集群能够表达的不同含义就越来越多，人与机器之间的沟通，就变得丰富起来。我们可以通过不同的指令表达不同的含义。

现在计算机的大脑核心：CPU 就包含了上亿个二极管。

如果在最开始的时候，一个二极管能表达十个状态，那么就有可能直接采用十进制，当然，这种晶体管还没有出现。

实际上，这样的理论基础在中国古代早就有运用：那就是算盘。

我们国家算盘有两种用法，一种是十进制，一种是十六进制。我们可以使用很多串珠子来表达非常大的数目。因此，如果执行速度足够快，算盘足够多，我们也可以用算盘来组装一个人工大型计算器。当然，这其中的成本就太高了。

最后还有一个非常有意思的小知识点。我们经常听说的纳米芯片，其实说的就是最小晶体管的物理尺寸。与电脑不同的是，手机给 CPU 留下的空间并不充足，因此在有限的空间内放下更多的晶体管，就需要晶体管的尺寸足够小。

而当晶体管变小之后，电阻变小，电流通电所需要的电压就更小，于是所需要的功率也大幅度减小。这是手机提高 CPU 性能的主要优化手段和努力方向。目前，全世界最先进生产工艺能量产的芯片尺寸是 7 纳米，中国的生产工艺能量产的暂时只有 14 纳米。理论上极限最小尺寸是 1 纳米。

我是这波能反杀，关注我解锁更多前端技术。