什么是软件

Posted 2021-03-14 gjfarr

咱们先谈谈电子产品的发展历程，你就知道什么是软件，什么是硬件了。

在爱迪生发明灯泡的年代，灯泡在通上电后开始发光，灯泡就是个纯粹的电子产品，如今，这个灯泡也是个纯粹的硬件产品。只不过当时不叫硬件产品。

随着电子行业的发展，在晶体管（电子行业的分水岭器件）问世之后，出现了数字逻辑电路。数字逻辑电路应用到电子产品中后，从此将电子产品划分成了两个领域，分别称为“硬件”和“软件”。要理解硬件和软件，就要先理解数字逻辑电路。

数字逻辑电路有两个关键词，“数字”和“逻辑电路”。这是两个划时代的概念。

什么是“数字”？

我们都知道，1根电线上有“没电”和“有电”两种状态，如果用A表示“没电”，用B表示“有电”，1根电线的两种状态就可以分别表示为A和B。当然A也可以表示为数字0，B也可以表示为数字1.

那如果2根电线组合起来，每根电线都有“没电”和“有电”两种状态，若同样用A和B表示，那2根电线组合起来，我们就可以表示出来4种状态，分别是AA,AB,BA,BB。

如果我们把这4种状态也用数字表示：

AA代表数字0,

AB代表数字1,

BA代表数字2,

BB代表数字3.

我们发现。2根导线的状态可以表示的数字范围是0-3.

那如果有3根电线呢？同样每根电线的状态用A和B表示，那么3根电线组合起来后，我们就可以表示出8种状态，分别是AAA,AAB,ABA,ABB,BAA,BAB,BBA,BBB。我们重新把这8种状态也对应成数字：

AAA代表数字0.

AAB代表数字1.

ABA代表数字2.

ABB代表数字3.

BAA代表数字4.

BAB代表数字5.

BBA代表数字6.

BBB代表数字7.

我们发现，3根电线，可以表示的数字范围为0-7.

如果电线的数量继续增加，我们会发现，多根电线组合起来，可以代表更多的数字了。如果用16根电线组合起来，表示的数字范围竟然可以到0-65535，这就是数字思维，虽然每根导线只有2种状态，但是多根导线组合起来后，表示的东西就很多了。我们把电线状态表示为数字的过程称为“编码”。反过来，每个数字也对应特定的导线状态，我们把通过数字对应导线状态的过程，称为“解码”。

当然，多根导线组合的状态，不仅可以编码为数字，也可以表示别的东西，比如：

第1根导线没电，第2根导线没电，可以编码为汉字“关”。

而看到“关”，我们就知道第1根导线没电，第2根导线没电。

第1根导线没电，第2根导线有电，可以编码为汉字“注”。

而看到“注”，我们就知道第1根导线没电，第2根导线有电。

第1根导线有电，第2根导线没电，可以编码为汉字“下”。

而看到“下”，我们就知道第1根导线有电，第2根导线没电。

第1根导线有电，第2根导线有电，可以编码为汉字“我”。

而看到“我”，我们就知道第1根导线有电，第2根导线有电。

所以2根导线就可以表示“关注下我”这4个汉字，“数字”代表的不是方法，而是一种“智慧”。不得感叹，前辈们思维真是妙哉。1根导线只能表示2种状态，所以数字逻辑也叫做“二进制”。二进制是电子产品的灵魂。电报就是基于以上原理制作的。

此时，电线上加电，则电线有电，电线上不加电，则电线没有电。“有电”和“没电”两种状态需要我们手动给电线“上电”或者“下电”，很不方便。所以电报仍然是个纯粹的电子产品，也是个纯粹的硬件产品。

而半导体材料的诞生，成功地改变了这一格局，所以接下来我们了解下半导体材料组成的“逻辑电路”。

那什么是逻辑电路呢？

说逻辑电路之前，我们需要先了解下二极管和三极管这两种“半导体”材料，我们都知道在一根金属线两端加上电压，金属线上就会产生电流，产生电流的这种状态我们称为“导电”或者“导通”，能导电的材料我们称为导体。而在塑料线两端加上大电压，产生电流也几乎为0，不能导电，“不能导电”我们又称为“绝缘”或者“截止”，像塑料一样的材料我们称为绝缘体。

此时，一根线能否导电，完全取决于它是什么材料。但是半导体材料就奇妙了，半导体材料在满足某种条件后，它会导通，不满足某条件，它就绝缘，不导通。同样的一根线，能否导电，尽然可以靠改变外界条件来改变。这个特性改变了世界。

典型的半导体代表性材料有二极管和三极管。

二极管可以理解成这样一种导线，如果A端电压大于B端电压，则A与B之间“导通”，如果A端电压小于B端电压，则A与B之间“绝缘”。

 

 

三极管可以理解成是3根接在一起的导线，如果在C端加上电压后，A与B之间“导通”。在C端不加电，A与B之间“绝缘”。

 

 

从单个器件看，我们看不出它的奇妙之处，但是多个器件组合起来，配合“欧姆定律”与“二进制”时，就奇妙了。我们发现，用这些材料搭建起来一个电路后，竟然可以存储某个数字，于是存储器电路诞生了。同样用这些材料搭建起来一个电路后，这个电路竟然自己实现了从0数到100的累加，于是，加法器电路诞生了。如果用存储器电路来控制1个三极管电路，我们发现同样的材料组成的电路，能不能导电，不再取决于你是否给他“上电”或者“下电”，而是取决于往存储器中写的数字，这下子，这个电路用途不再单调了，我可以在存储器中写0，你可以在存储器中写1。同样的一个电路，通过写不同的东西，竟然有了不同的功能。

从此之后，电子产品的功能不再受限于电路了，同样的一套电路，往存储器写不同的0和1，竟然可以实现不同的功能。于是“电子行业”也分成了两派，一派称为“硬件”，他们继承老本，负责搭建电路。另外一派称为“软件”，他们负责往存储器中写不同的数字，来控制同一套电路实现用户所需要的功能。比如手机，我们做了同样一套电路，软件通过写存储器控制，就可以让手机实现电视功能，打电话功能，视频聊天功能。从此开启了智能电子产品的新纪元。

至此，硬件是什么？想必大家心里有概念了。硬件就是指电路，而软件指的是电路存储器中，用于实现某特定功能的一堆0和1。

后来人们觉得用0和1来控制电路，显然有点复杂，根本记不住，于是就有了C语言、JAVA等高级编程语言。通过编译环境，把printf（“Hello World”）这些人类语言转换成0和1文件，再存储到电子产品中，让电子产品运行。这个过程就叫软件编程。