用计算机听歌也算是计算吗？

之前一直有一个疑问：我们现在用的电脑可以听歌，看视频，聊天，上网......，而很少进行加减乘除运算，那为什么也叫计算机呢？

后来读了计算专业，学习了相关的专业课才搞明白，其实听歌、上网等本质上也属于计算，只是表现形式感觉上不像计算而已。传统说法中我们一提到计算机，往往会联想到这个（如下图所示）：

其实我们的电脑中也有类似的功能（如下图所示）：

可以看到，在计算机中，实现加减乘除等计算操作的功能仅仅需要一个应用软件就行了。其实我们现在使用计算机的场景已经远远超出了传统的计算范畴了。可以用于办公、娱乐、科学......更广泛的领域。

接下来我们更加深入的分析一下，为什么像听歌、上网等这样的操作也叫计算呢？

这要从计算机的工作原理的角度进行分析。我们人类现在主要采用十进制进行数据计算，数字包括0-9共10个数字，而计算机底层其实采用的是二进制进行计算的，所谓二进制，一共有0和1两个数字，满2进一位，比如101这样的二进制，如果换算成十进制就是5（二进制和十进制直接可以相互转换）。

那么计算机为什么采用二进制进行计算呢？主要是从制造的角度比较容易实现，因为计算机需要有电才可以工作，所以从电学的角度，可以通过高低电平表示两个状态（比如高电平表示1，低电平表示0；或者也可以认为电路通电表示1，电路断开表示0）。所以从本质上来说，计算机表示二进制数字，其实是通过开关来实现的。

我们知道计算机也称之为电脑，那么这个电脑的核心称之为CPU（Central Process Unit 中央处理单元），也就是电脑中真正的大脑。那么CPU就是实现计算和控制的核心部件，但是从电学结构的角度来说，CPU就是一堆开关。但是这些开关是按照特定的逻辑关系集成到一起的，就是所谓的集成电路，这个电路规模是非常大的（甚至有几十亿个开关），CUP的结构如下图所示：

早期这些开关采用“电子管”实现，但是可靠性、成本和功耗都比较大。后来随着技术的发展，新发明的半导体晶体管替代了电子管，那么计算机开始向着小型化，高性能、高可靠的方向发展。并且随着集成电路生产工艺的进一步提高，现在手机中的CPU的集成度达到了更高的水平（比如7纳米），可以降低设备功耗，从而让你可以少充几次电，用户体验越来越好。

了解了计算机采用二级制进行工作之后，我们以听歌为例，说明一下为什么听歌叫计算呢？

这还要提到一个词：数字化。其实歌曲在录音机采集音频时，会进行数字化处理，把音频信息采用二进制的方式进行表示，但是在数字化表示时，需要遵循一定的格式（比如mp3、wav等），其实不同的音频格式采用了不同的数据处理和压缩算法，从而保证音频数据的存储和播放的质量。

二进制数据本质上的计算包括与、或、非等操作（关于二进制的计算有一个数学分支：布尔代数，专门研究二进制的计算）。CPU的开关按照电学的逻辑关系进行设计，从而支持二进制层面与或非等逻辑运算，从而支持最底层的计算操作。